En realidad, un molde es básicamente un intercambiador de calor. El calor se transfiere desde el plástico fundido al molde y luego a un medio de enfriamiento que circula continuamente, generalmente agua helada. Solo una pequeña parte del calor se libera al aire o a la placa del molde de la máquina de moldeo por inyección. De hecho, la fase de enfriamiento juega un papel crucial en el proceso de moldeo de plástico debido a las características inherentes de los plásticos y al requisito de un producto final de alta calidad. Esta fase a menudo puede representar hasta 80% del tiempo total del ciclo. Por lo tanto, es absolutamente necesario minimizar el tiempo de enfriamiento.
Por ejemplo, el ciclo típico de moldeo de un molde es de unos 20 segundos. Al utilizar agua helada generada por un enfriador en lugar del agua de una torre de refrigeración, el tiempo de enfriamiento se puede reducir a 16 segundos. Aunque el coste inicial de equipar un enfriador es más alto, puede aumentar la producción en 20%. A largo plazo, se pueden lograr importantes beneficios gracias a la mejora de la productividad.
Ahora bien, ¿cómo elegimos la energía del agua helada? Como se mencionó anteriormente, depende de la capacidad calorífica específica del material de moldeo, la temperatura durante la fusión del plástico, el peso del material y la temperatura durante el desmoldeo.
Para el enfriamiento general de moldes de moldeo por inyección, la presión del agua helada se elige generalmente entre 0,1 y 0,2 M Pa, lo que es suficiente para cumplir con los requisitos. Un enfriador de microcomputadora completamente funcional puede cumplir con este requisito. Ciertamente, si la presión del agua helada supera los 0,2 (MPa), se hace necesario incorporar una bomba de agua que sea capaz de satisfacer los requisitos de suministro de agua del sistema. Tabla de relación entre el caudal y el diámetro de la tubería:
| Diámetro | 3/8″ | 1/2″ | 3/4″ | 1″ | 1'/4″ | 1'/2″ | 2″ | 3″ |
| Fluir | 12 | 20 | 35 | 60 | 90 | 130 | 230 | 560 |
La fórmula de cálculo de la energía requerida del agua helada para un molde es q = w × c × t × s.
En la fórmula:
- q representa la energía requerida de agua helada en kcal/h.
- w denota el peso del material plástico en kg/h.
- c representa el calor específico del material plástico en kcal/kg℃.
- t denota la diferencia de temperatura entre la temperatura de fusión del plástico y la temperatura durante el desmoldeo en Celsius.
- s representa el factor de seguridad, que normalmente se toma entre 1,35 y 2,0. Cuando se combina una sola máquina, generalmente se elige el valor más pequeño. Sin embargo, cuando se combina un enfriador con varios moldes, se selecciona el valor más grande. Por ejemplo, si se elige un enfriador enfriado por aire, s también debe elegirse para que sea relativamente grande.
Por ejemplo, se utiliza un molde para producir productos de PP con una velocidad de producción de aproximadamente 50 kg por hora. ¿Cuál es la capacidad de enfriamiento requerida y qué tamaño de enfriador sería adecuado?
Utilizando la fórmula: q = 50 × 0,48 × 200 × 1,35 = 6480 (kcal/h). Por lo tanto, la capacidad de refrigeración necesaria es de 6480 kcal/h. Enfriador SIC-3W o SIC-3A sería adecuado para proporcionar esta capacidad de enfriamiento.
Durante el proceso de selección de un enfriador, suele ser complicado obtener datos completos. Según la experiencia, t = 200 °C, que es un valor promedio derivado de años de estadísticas para muchos productos de uso común.
Si el molde tiene un sistema de canal caliente, la energía del sistema de canal caliente también debe incluirse en el cálculo de la capacidad de enfriamiento. Generalmente, la energía del sistema de canal caliente se mide en kW, por lo que debe convertirse a kcal/h. 1 kW = 860 kcal/h.
Si la fábrica tiene un suministro de agua suficiente con baja temperatura y bajo costo, es posible que no necesite usar un enfriador. Sin embargo, esto generalmente no es realista a menos que la fábrica esté ubicada cerca de un gran lago con una temperatura del agua relativamente baja. Otra opción es utilizar el suministro de agua de pozos profundos en la ciudad para satisfacer los requisitos de temperatura y caudal, pero esto suele implicar altos costos. Si bien este enfoque puede ser factible para configuraciones experimentales, no es práctico para la mayoría de las fábricas.
La diferencia de temperatura del agua helada
La temperatura del líquido refrigerante (agua helada) en los moldes de plástico varía generalmente de forma significativa según el material procesado y la forma del producto. Por ejemplo, para vasos de poliestireno de paredes delgadas, el molde requiere una temperatura del agua helada inferior a 0 °C. En la mayoría de los demás casos, el molde requiere una temperatura del agua helada superior a 5 °C. Un enfriador de microcomputadora completamente funcional puede proporcionar agua helada a una temperatura superior a 5 °C, mientras que un enfriador inteligente de baja temperatura con control de temperatura puede cumplir con los requisitos por debajo de los 5 °C e incluso por debajo de 0 °C.
La diferencia de temperatura entre el agua helada en la entrada y la salida del molde de plástico suele ajustarse en función de los requisitos del producto. En muchos casos, se considera ideal una diferencia de temperatura de 3-5 °C, pero a veces se requiere una diferencia de temperatura de 1-2 °C. Una diferencia de temperatura menor significa que se elimina la misma cantidad de calor, lo que requiere un mayor caudal de agua helada, mientras que una diferencia de temperatura mayor requiere un caudal menor. Por ejemplo, con una diferencia de temperatura de 5 °C, se requiere un caudal de 60 litros, mientras que con una diferencia de temperatura de 2 °C, se requiere un caudal de 150 litros.
Caudal de agua helada
El caudal de agua helada necesario para un molde de plástico está directamente relacionado con la cantidad de calor que necesita.
Consideraciones teóricas para la calidad del agua helada
El ablandamiento del agua es un aspecto importante a tener en cuenta en el proceso de uso de un enfriador. El valor de pH del agua también debe controlarse continuamente, siendo el valor de pH óptimo 7. Los valores de pH superiores a 7 pueden provocar una corrosión grave. Si no se aborda, pueden formarse incrustaciones en el evaporador y moho, que actúan como aislante. En casos graves, puede reducir la eficiencia de conversión de energía en 30%. Es esencial abordar el problema del agua dura.
El método más eficaz es instalar un descalcificador electrónico en el sistema. Estos descalcificadores están diseñados según principios de intercambio iónico. Según el caudal, se pueden instalar descalcificadores de distintas especificaciones directamente en la tubería de agua circulante. El coste de instalación de un descalcificador de tratamiento de agua suele ser razonable y también se puede considerar la adición periódica de inhibidores de incrustaciones al sistema de circulación.
Caudal y presión de la máquina de agua helada
Para enfriar aplicaciones generales de moldeo por inyección, una presión de agua helada en el rango de 0,1 a 0,2 MPa es suficiente para cumplir con los requisitos. Un enfriador de microcomputadora completamente funcional puede cumplir con este requisito de presión. Si el requisito de presión supera los 0,2 MPa, se necesita una planificación adicional para garantizar el uso de una bomba de agua con la presión correspondiente para satisfacer las necesidades de suministro de agua del sistema.
Enfriamiento del aceite hidráulico y sección de alimentación del barril
Por lo general, se utiliza agua de refrigeración de una torre de refrigeración para enfriar el aceite hidráulico y la sección de alimentación del barril. Este método no solo es el más óptimo, sino también el más rentable. A menos que haya requisitos específicos de temperatura, se puede utilizar agua helada para fines de refrigeración.
El aislamiento es necesario para las tuberías de agua helada porque no solo evita una pérdida significativa de capacidad de refrigeración, sino que también evita la formación de condensación en la superficie exterior de las tuberías. Por ejemplo, si la temperatura del agua helada es de 10 °C y la temperatura ambiente es de 30 °C, una tubería metálica de 25 metros de largo con una superficie de 25 m² puede irradiar calor hasta 750 kcal/h. Esto es aproximadamente 10% de la capacidad de refrigeración generada por un compresor de 3 CV y alrededor de 6% de la capacidad de refrigeración generada por un compresor de 5 CV.
- ¿Cómo seleccionar y combinar un enfriador con una máquina de moldeo por inyección? Debe encontrar un enfriador que pueda proporcionar de manera eficiente y eficaz la capacidad de enfriamiento que necesita la máquina de moldeo por inyección mientras opera a temperaturas ambiente normales. En su caso, indicó que la temperatura de condensación del agua de enfriamiento debe ser inferior a 35 °C para un enfriador enfriado por agua o inferior a 43 °C para un enfriador enfriado por aire.
- El enfriador refrigerado por agua de 1 hp se puede combinar con una máquina de moldeo por inyección que ejerce una fuerza de sujeción de 80 toneladas para mantener la temperatura en el rango de 5 a 10 grados Celsius.
- El enfriador refrigerado por agua de 1 HP se puede combinar de manera efectiva con una máquina de moldeo por inyección con una fuerza de sujeción de 100 toneladas para regular la temperatura dentro de un rango de 10 a 15 grados. El enfriador refrigerado por agua de 1 HP se puede combinar con una máquina de moldeo por inyección con una fuerza de sujeción de 120 toneladas para controlar la temperatura dentro de 15 a 20 grados Celsius. (Nota: Para los enfriadores refrigerados por aire, la capacidad de combinación es 0,8 veces mayor que la de los enfriadores refrigerados por agua. Por lo tanto, un enfriador refrigerado por aire de 1 HP se puede combinar con una máquina de moldeo por inyección con una fuerza de sujeción de 64 toneladas para controlar la temperatura dentro de 5 a 10 grados Celsius).
- El segundo método:
- El enfriador refrigerado por agua de 1 hp se puede combinar con una máquina de moldeo por inyección con un peso de inyección única de 10 QZ para controlar la temperatura entre 5 y 10 grados Celsius. Nota: 1 QZ corresponde a 28,5 g de material. La fórmula anterior es de referencia y debe considerar la situación real y elegir un enfriador adecuado en consecuencia.
- La combinación de enfriadores y torres de refrigeración:
Según la experiencia, un enfriador de 1 HP normalmente necesita una torre de enfriamiento de 1,2 toneladas de enfriamiento para eliminar de manera eficiente el calor producido por el enfriador.
