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La creciente conciencia medioambiental ha derivado en algunas medidas políticas y legislativas que repercuten directamente en el usuario final de la energía

Técnicas para la reducción del consumo energético en el proceso de extrusión

Ana Espert Bernia, departamento de extrusión de Aimplas (Instituto Tecnológico del Plástico)07/04/2011
El proceso de extrusión es uno de los más utilizados para la transformación de materiales plásticos. El término extrusión es muy amplio y en él se incluyen procesos de diferentes índole, como puede ser la extrusión de film soplado, de lámina plana, de perfiles y tubos, extrusión soplado de botellas, etc.

Energéticamente, los procesos de transformación de plásticos en general, requieren de un gran aporte de energía, tanto calorífica como mecánica. Por una parte, los plásticos deben calentarse hasta temperaturas altas hasta fundirlos para poder ser manejados. Por otra, este flujo de plástico fundido es transportado dentro de la extrusora, presurizado a altas presiones y llevado hasta un cabezal donde adquiere la forma. Posteriormente, el producto se enfría, transporta, corta, bobina, etc., procesos que a su vez también requieren de un aporte energético considerable.

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Vista general de una línea de extrusión soplado de film multicapa.

En los últimos años, la creciente conciencia medioambiental ha derivado en algunas medidas políticas y legislativas que repercuten directamente en el usuario final de la energía. El creciente coste de la energía se debe principalmente a varios factores: mayor coste de los combustibles fósiles utilizados para su producción, a las tasas penalizadoras impuestas a consumos excesivos, etc. Este incremento en el precio de la energía hace que la factura de la electricidad en las empresas transformadoras de plástico represente una de las partidas más considerables dentro de los gastos generales, y que afecta al margen de beneficios, al precio final del producto, y en definitiva, a la competitividad de la empresa.

Para poder afrontar una política de reducción energética, es necesario conocer en profundidad el consumo energético en las diferentes áreas de la empresa y evaluar en qué áreas es posible actuar y en cuáles no. Principalmente, este es el objetivo de las denominadas ‘auditorías energéticas’. Las auditorías energéticas pueden llevarse a cabo por profesionales dedicados a ellos, o bien, por personal de la propia empresa que conozca en profundidad el funcionamiento de la misma.

Así mismo, es importante familiarizarse con la terminología que aparece tanto en los contratos como en las facturas de la compañía eléctrica y entender las implicaciones que conlleva en el gasto de la electricidad factores como el tipo de contrato, la potencia contratada, etc.

Respecto al proceso de transformación en sí, existen una serie de medidas, más o menos sencillas, que pueden tomarse para reducir el consumo energético en el proceso de extrusión. Se pueden distinguir entre medidas correctoras y medidas preventivas. Medidas correctoras son aquellas que pueden realizarse directamente sobre equipamiento o instalaciones ya existentes y que están en funcionamiento para minimizar el consumo mediante el ajuste de diferentes parámetros. Medidas preventivas serían aquellas a tener en cuenta cuando se planifica la compra o el diseño de nuevo equipamiento o auxiliares, para asegurar un consumo mínimo una vez puesto en marcha el equipo.

Motores

En la actualidad, los fabricantes de maquinaria son capaces de ofrecer motores muy potentes con un consumo eléctrico reducido. En el pasado, los motores de corriente contínua (DC) se preferían respecto a los motores de corriente alterna (AC) debido a su mayor rendimiento en un amplio rango de potencias. Sin embargo, los motores AC han evolucionado mucho en los últimos años y ahora ofrecen un buen rendimiento con consumos energéticos relativamente bajos. Además, el mantenimiento de los motores AC es menor.

La mayoría de fabricantes de maquinaria para extrusión ofrecen líneas optimizadas energéticamente para sacar el mayor rendimiento con el menor consumo.

Otro aspecto muy importante es el mantenimiento. Es de sobra conocido que un buen mantenimiento, no sólo de los motores, sino de toda clase de equipamiento eléctrico en general, permite una reducción del consumo. La edad del motor, su frecuencia de uso, así como el hecho de trabajar siempre a la máxima potencia son factores que influyen decisivamente en el consumo.

Dimensionamiento de equipos

Este es un factor de gran importancia en extrusión, no sólo para reducir el consumo energético, sino para tener un proceso estable y reproducible. Cualquier línea de extrusión posee varias etapas o secciones: la propia extrusora, el cabezal o boquilla, el sistema de calibración y enfriado, y el sistema de arrastre, corte y/o bobinado.

Los sistemas deben estar correctamente dimensionados para el producto que se vaya a obtener, y sobre todo, deben estar correctamente dimensionados entre ellos. Por ejemplo, montar una extrusora de gran tamaño junto con un sistema de arrastre de pequeñas dimensiones, no es una solución muy eficiente. Lo único que conseguiremos es que el sistema de arrastre esté trabajando a su máxima potencia, mientras que en la parte trasera de la línea tendremos una extrusora con un motor de gran consumo que estará trabajando a una potencia baja, en la que probablemente el rendimiento no sea el óptimo.

Este tipo de situaciones son frecuentes en aquellas empresas que disponen de múltiples opciones de equipamiento, cabezales, sistemas de arrastre, etc. y que cambian frecuentemente las disposiciones de los equipos según la demanda o los requerimientos de sus clientes.

Cabezales y utillajes

En cuanto al tema de moldes y otros utillajes, el principal consumo energético se debe a la necesidad de mantener los mismos a una temperatura determinada. Los sistemas de calefacción y/o enfriamiento deben ser los adecuados para el molde en cuestión sin estar ni sobredimensionados ni infradimensionados.

Además hay que procurar fabricar los moldes lo más compactos posibles, porque si están sobredimensionados requerirán más energía para calentarlos y/o enfriarlos.

Sistemas de aire comprimido

Junto con los sistemas de refrigeración y calentamiento, los sistemas de aire comprimido suelen demandar un consumo energético bastante grande. Además, sobre este tipo de sistemas es fácil actuar aplicando una serie de medidas correctoras bastante sencillas.

Una de ellas sería asegurar que la presión del aire comprimido no es excesiva para la aplicación en cuestión. Reducir la presión del sistema de aire puede ser una medida para ahorrar energía.

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Detalle de un sistema de aire comprimido, donde se muestra la presión de trabajo.

Otra medida fácil de tomar sería mantener los sistemas libres de fugas. Las fugas, por pequeñas que sean, conllevan una pérdida de presión y de volumen de gas que repercute en el consumo.

Referencias

Estos consejos, junto con muchos otros, han sido recopilados principalmente a través de dos proyecto de investigación a nivel Europeo en los que AIMPLAS ha participado: ENERPLAST (EIE/07/052/SI2.466695), www.enerplast.eu, y ENERGYWISE-Plastics (UK/09/LLP-LdV/TOI-163_230), www.energywiseplastics.eu.

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