Caso: Optimización sistema de calentamiento de moldes

Descripción del Proyecto: 

En el proceso de inyección de una planta de producción de sillas para escenarios tenían problemas de calidad por deficiencias en el sistema de calentamiento de los moldes. Después de evaluar la posibilidad de realizar el calentamiento por medio de agua caliente (sin obtener buenos resultados) se decidió utilizar resistencias eléctricas. Lo anterior, con el fin de mejorar la transferencia de calor, el tiempo de respuesta y el control de la temperatura en el proceso.

Descripción del Requerimiento:

Entender el proceso actual de la planta de producción de sillas, proponer, diseñar, fabricar e evaluar diferentes prototipos, seleccionar el prototipo adecuado e implementarlo en todos los sistemas de calentamiento de moldes.

Fase 1: Pruebas con Prototipo No. 1.

Inicialmente estudiamos el proceso de manera detallada y posteriormente diseñamos, fabricamos e instalamos el Prototipo No.1 en el sistema de calentamiento en un molde cumpliendo las siguientes características:

• Resistencia tipo tubular con un recorrido que cubre de manera homogénea la zona útil del molde, haciendo buen contacto gracias al sistema de ajuste.
• Aislamiento térmico para optimizar la transferencia de calor hacia el molde.
• Caja de protección en acero inoxidable.
• Salidas de conexión protegidas con coraza metálica. Control de temperatura análogo de 6 posiciones.

Se puso a prueba en el proceso de producción y junto con el operario se determinó lo siguiente:

• El tiempo de precalentamiento del molde era muy largo.
• La temperatura era homogénea en toda la zona útil del molde.
• El control de temperatura era difícil de calibrar.
• Era indispensable conocer tener una lectura digital de temperatura.
• Se debía tener el sistema de control de temperatura centralizado para todos los moldes.
• La conexión debía ser segura y práctica para los cambios de molde en el proceso de producción.

Fase 2: Pruebas con Prototipo No. 2.

Se realizaron los siguientes ajustes para el diseño, la fabricación y la instalación del segundo prototipo:

• Aumento de potencia de las resistencia en un 30% con el objetivo de aumentar la velocidad de respuesta en el arranque del proceso y en la recuperación de temperatura en cada ciclo. En este punto es muy importante tener en cuenta que la potencia adecuada se establece de manera experimental, para no tener desfases significativo al momento fijar el set point o punto de arranque en el controlador.
• El voltaje de alimentación debe ser 220 V para tener un menor consumo de corriente. Además, teniendo en cuenta que son 8 moldes que trabajarán de manera continua, la conexión debe tener balanceadas las 3 fases.
• Implementación de pirómetro y termopar tipo J para el control digital de la temperatura del proceso. Su ubicó el termopar en el molde para llevar la señal hasta el pirómetro que va a estar en el la caja de control central.

Los resultados de las pruebas con este segundo prototipo fueron los siguientes:

• Precalentamiento del molde en 20 minutos y recuperación de la temperatura de proceso de manera inmediata en cada ciclo.
• Facilidad en la calibración de la temperatura del molde al inicio del proceso de inyección.
• Consumo de corriente bajo gracias a que el aislamiento térmico concentra la temperatura en la zona útil del molde. De esta manera el tiempo de consumo de energía eléctrica es menor.
• Gracias al control de la temperatura de proceso se eliminan los problemas de calidad en el proceso de inyección.

Fase 3: Implementación del sistema de calentamiento en todos los moldes del proceso de inyección.

Una vez estandarizados los parámetros del proceso del sistema de calentamiento de moldes pasamos a la instalación del sistema en todos los moldes de manera gradual y programada.

En cuanto a la infraestructura eléctrica el paso a seguir fue la adaptación de la acometida para poder conectar todos los moldes con su sistema de calentamiento. Además se adaptaron cajas de paso para facilitar el cambio de molde en el proceso de producción.

Por último, cabe resaltar que el sistema de control y protección eléctrica quedó centralizado en un cofre en el cual se pueden visualizar las temperaturas (real y set point) de cada molde

Conclusiones:

Realizar el sistema de calentamiento de moldes utilizando resistencias eléctricas industriales contribuyó a la optimización del proceso de inyección, gracias a que permite el control eficiente de la temperatura, un bajo consumo energético y la estabilidad en la respuesta térmica para ejecutar los procesos de producción.

Fotografias del servicio:

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