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Atemperado de los moldes

01/05/2000


Una función básica para una alta productividad

 

El factor más importante para obtener buenos ciclos de tiempo es desgasificar; el segundo es el enfriamiento. Debe ser igualado y eficiente. No es tan importante cómo enfría el molde, sino cuanto y a qué velocidad.

Uno de los problemas para el correcto enfriamiento del molde lo crea su propia construcción. Aunque como regla general, los conductos de agua no pueden enfriar eficazmente a una distancia mayor de tres veces su diámetro, la existencia de expulsores de desmoldeo no permite una situación correcta de estos conductos y se ha llegado al mito de la denominación de "mitad caliente" a la cavidad del molde y de "mitad fría" al lado del expulsor. La razón de que existan mitades frías no es más que una falta de eficacia en el atemperado:

  •  debido a que la cavidad no tiene habitualmente tetones de expulsión que interfieran con los conductos de agua;
  •  por el hecho de que el lado del expulsor del molde está lleno de taladros para aceptar los tetones de expulsión y por ello está falto de capacidad de intercambio de calor debido a la falta de conductos;
  • dado que las tensiones y le resistencia general están muy determinadas por el modo de enfriamiento del material, se suele compensar la desigualdad intentando controlar la tasa de intercambio térmico, estableciendo temperaturas distintas. Aunque esto sea erróneo, funciona y, dado que funciona, se hace.

    La eficacia del enfriamiento la determina la tasa de intercambio de calor. Cuanto mayor es el área superficial (o masa térmica) que debe enfriar un conducto, será menos eficaz que otro conducto que deba enfriar una área menor. El principal factor que determina la tasa de intercambio de calor, una vez se han taladrado los conductos en el molde, es la turbulencia de flujo, no la temperatura.

    Agua enfriada o no

    Muchos moldeadores usan agua enfriada (menos de 5º C) para atemperar el molde, pero las especificaciones de los fabricantes del material nunca indican un enfriamiento ideal por debajo de la temperatura ambiente. Sin embargo, se hace "porque funciona".

    Aunque el reducir la temperatura hace más cortos los tiempos de ciclo, se producen al mismo tiempo piezas con muchas tensiones que son físicamente débiles. Si las tensiones no representan un problema en el uso posterior de la pieza, tal defecto de procesado puede ser aceptable.

    Los conductos eficaces promueven un flujo turbulento de agua y la turbulencia se mejora con dos condiciones; la primera son las transiciones bruscas: los conductos deben tener giros bruscos en los circuitos con preferencia a los giros suaves. La segunda manera de asegurar un flujo turbulento es la velocidad: la turbulencia aumenta con el volumen de flujo que circula.

    Cálculo de la tasa de flujo

    La tasa de flujo se mide mediante un cálculo no dimensional conocido como "número de Reynolds". El flujo turbulento se consigue cuando el número de Reynolds es mayor de 10.000. Sin embargo, puede recurrirse a procedimientos más sencillos para relacionar los diámetros de los conductos con el flujo turbulento.

    Puede utilizarse una tabla que se ha construido basándose en algunas suposiciones específicas de presión inicial y pérdida de presión en el circuito. Los circuitos muy largos tienden a tener una caída de presión significativa; idealmente, los circuitos deberían ser lo más cortos posible. Si no de consigue un flujo adecuado debido a la geometría del diseño, deben considerarse bombas de apoyo para mejorar el flujo.

    TABLA

    Diámetro del conducto, mm

    Flujo mínimo requerido (litros por minuto)

    6,35

    2,75

    9,525

    4,10

    12,7

    5,45

    15,875

    6,82

    11,43

    8,64

    25,4

    11,36

Utilizando esta tabla es fácil interpolar diámetros no expresados en la misma para obtener los flujos correspondientes al diámetro deseado.

Aunque a menudo se ensaye el flujo situando una manguera a la salida del circuito y midiendo los litros por minuto que se obtienen, este sistema no considera la presión de retorno de las líneas. Es mejor instalar medidores de flujo en distribuidor de la máquina, lo que dará una idea más real del flujo del circuito.

Procedimientos de comprobación

Puede experimentarse la importancia del flujo con una sencilla prueba: una vez se asegura que existe un flujo turbulento, reducir el tiempo de ciclo hasta que la pieza empiece a distorsionarse y aumentarlo seguidamente hasta conseguir el mínimo tiempo de ciclo posible. A continuación, reducir el flujo hasta que quede por debajo de las cifras que se expresan en la Tabla.

Lo que sucede entonces es que las piezas empiezan a distorsionarse y los medios para evitar esta distorsión son alargar el tiempo de ciclo o superenfriar el agua. Ambos son costosos y el segundo conducirá a tensiones considerables que pueden comprobarse al analizar las piezas bajo luz polarizada, tensiones que resultarán en la distorsión cuando la pieza se exponga al calor o que se cuartee espontáneamente con el tiempo.

El mejor modo para determinar el enfriamiento óptimo es mediante análisis térmico por ordenador. Aunque sólo sea una aproximación, es mejor que una suposición. Es importante leer la literatura técnica de los suministradores de resinas, cuyos datos de temperatura de enfriamiento permitirá obtener las piezas más resistentes con los ciclos más cortos. Y en todo caso, es mejor enfriar el molde con una gran circulación de agua que tapándolo con hielo.

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