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Una decisión difícil que requiere un estudio

Botellas de PET: ¿el proceso de dos etapas o el integrado?

Departamento técnico de Aoki01/08/2002
La elección de un proceso de dos etapas o de una etapa, también llamado integrado, para la producción de botellas de PET, presenta ciertas dificultades. En este artículo, Aoki, empresa representada en España por Safiplast, expone algunos argumentos con datos concretos.
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La primera aplicación importante del PET fue en el mercado de bebidas carbonatadas suaves. No obstante este mercado es muy estacional, con la mayor demanda durante los cálidos meses de verano, y algo menor en Navidad y Año Nuevo. El proceso de una etapa, el cual fabrica la botella a partir de la materia prima en bruto en un solo proceso, trabajaba a su máxima capacidad sin cubrir los picos de demanda o los cubría y en tal caso trabajaba por debajo de su capacidad la mayor parte del tiempo. Por añadidura, el sistema de mesa giratoria empleado estaba limitado en relación al número de cavidades que podían ser moldeadas en una sola máquina. Para alcanzar la gran demanda de botellas significaba invertir en un gran número de máquinas, las cuales estarían paradas la mayor parte del año.Todo ello en tanto que el desarrollo de aplicaciones no carbonatadas no tuviera lugar.Además, las máquinas eran lentas y presentaban unas características de diseño que limitaban su uso.

El desarrollo del proceso de 2 etapas se basó en este mercado. Bajo este proceso el moldeo de las preformas fue separado del estirado y soplado de la botella, entonces esas preformas podrían ser fabricadas durante todo el año y almacenadas. Estas podrían ser sacadas del almacén y alimentar a una sopladora de preformas de alta producción para cubrir las oscilaciones de la demanda estacional.

La inversión era relativamente alta, pero un gran número de compañías invirtieron en el proceso de 2 etapas. El mercado creció como también lo hizo la competencia entre los fabricantes de botellas, con lo que los fabricantes de bebidas ejercieron presión para bajar el precio. Como resultado se fabricaron máquinas más grandes y más rápidas. Lo cual significó que el coste del capital creció igualmente. La consecuencia fue que solamente las más grandes compañías podían afrontar la compra de los equipos y forzaron gradualmente a las compañías más pequeñas a salir del mercado. Las restantes compañías por lo tanto se hicieron vulnerables a la presión del usuario final de lo cual resultó unos márgenes muy estrechos hasta el punto que incluso las empresas restantes tuvieron que fusionarse o desaparecer. El resultado es que hoy hay un pequeño número de usuarios del proceso de 2 etapas, los cuales están atrapados dentro de este proceso.

En alguna medida fueron salvados por el crecimiento del mercado de agua mineral y el del aceite comestible, y más recientemente las botellas de detergente líquido.

Como consecuencia de todo lo anterior los precios del PET se han reducido mucho. Los fabricantes de máquinas tienen problemas y sucumben a las absorciones y los transformadores mantienen negocios con pérdidas para poder mantener las máquinas en funcionamiento 24h por día. Además, esto les conlleva vender preformas para mantener las máquinas de inyección en funcionamiento y ofrecer sopladoras de preformas instaladas en la planta de envasado para reducir los costes de transporte.

Aparte del masivo coste de capital invertido hay un número de desventajas inherentes al proceso de 2 etapas, las cuales podemos resumir como sigue:

1.- Las dos partes del proceso nunca pueden funcionar con el mismo nivel de producción. O bien la inyectora de preformas está parada debido a que su producción supera la de la sopladora de preformas, o permanece parada debido a una caída en la demanda ya sea estacional o porque la demanda del mercado cambia.

2.- Las preformas tienen una vida limitada. Si están almacenadas por demasiado tiempo absorben humedad y no pueden ser re-calentadas sin afectar a la calidad de la botella.

3.- El proceso está diseñado ahora para grandes producciones y el cambio de utillajes y paradas de producción son largos y caros.

4.- Las preformas tienen que ser manipuladas y almacenadas por lo que a menudo resultan dañadas, lo cual se observa en la botella final, y podría ser aceptable para el mercado de bebidas pero no para un producto de calidad. Este almacenaje también ocupa un espacio valioso.

5.- La energía utilizada para fabricar la preforma al calentarse el plástico y al volverlo a enfriar, y volviéndolo a recalentar para soplar la preforma es un derroche. También el aire comprimido a 40 bar, para soplar la preforma, es caro de producir.

6.- El PET regula su propio espesor cuando es estirado y soplado para producir una pared delgada. Pero controlar el espesor de pared si ésta es más gruesa, es un problema totalmente diferente. La fabricación de botellas que no sean redondas o botellas con cuellos descentrados, asas integradas, etc., no es posible hacerlo satisfactoriamente, y ello en el supuesto de que sea posible hacerlo. Los tarros no pueden ser fabricados fabricados excepto con pequeños diámetros de cuello.

7.- Los materiales están limitados a PET. El PP, HDPE, nylon y policarbonatos no pueden ser moldeados económicamente aún en el supuesto de que puedan ser procesados.

8.- Una vez que la preforma se ha enfriado, nunca recuperará sus características máximas en términos de brillo, claridad y resistencia, cuando vuelva a ser re-calentada.

El proceso integrado o de una etapa

Este proceso fue desarrollado originalmente por Aoki Technical Laboratory en Japón y fabricado por Nissei ASB y se componía de 4 estaciones: una estación de inyección, una estación de acondicionamiento térmico, una de estirado-soplado, y una estación de expulsión que operaban en una mesa giratoria. Aunque tuvo mucho éxito, el diseño básico de la máquina permitía mejoras ulteriores ya que originalmente había sido diseñado para polipropileno y no para PET.

Posteriormente Aoki descubrió que el PET no necesitaba la estación de acondicionamiento térmico y de hecho se obtenían botellas de mejor calidad si la preforma es estirada y soplada lo más rápidamente posible una vez ha sido moldeada. Incluso se obtiene una mejor distribución de espesores si el acondicionamiento de la preforma tiene lugar en el molde de inyección mediante la variación de su espesor de pared. Por lo tanto surgió la oportunidad de rediseñar la máquina a una configuración de sólo 3 estaciones. Este nuevo diseño de máquina fue patentado, fabricado y vendido por Aoki.

Durante los últimos 10 años este diseño básico ha sido mejorado y refinado hasta el punto que actualmente puede competir en términos de igualdad con el proceso de 2 etapas.Actualmente, las máquinas de una etapa tienen las siguientes características de diseño:

1. Tiempo de ciclo en vacío muy reducido. El tiempo de ciclo en vacío de una máquina de tamaño medio es inferior a 4 segundos.

2. Inyección rápida y potente.

3. Utilización de canal caliente común, si el número de cavidades es el mismo. Ahorrando coste de capital y tiempos de cambio de molde.

4. Uso, en la medida de los posible, de actuadores eléctricos para reducir el consumo de energía.

5. Sistema de cierre, con cremallera, del molde de soplado, para operación rápida y suave.

6. Cilindro hidráulico para ayuda al montaje/desmontaje del molde de soplado.

7. Sistemas de control de última generación.

8. Moldeo de PP, HDPE, PC, poliamidas, PS de alto impacto, PEN así como mezclas y copos de PET reciclado.

El resultado es una gama de máquinas muy versátiles, capaces de fabricar botellas y tarros de diseño complejo y espesores de pared finos o gruesos, a partir de una amplia variedad de materiales y con tiempos de ciclo muy rápidos.
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(1) Producción de la máquina calculada en base a 7.000 h/año x factor de eficiencia / 12 meses.

¿Qué es la rentabilidd?

Esta no es una cuestión tan simple como puede parecer.Si las producciones fueran relativamente pequeñas,pocos son los que pondrían en duda que el proceso de una etapa es mejor en todos los aspectos. Es cuando las producciones exceden los 10 millones anuales de botellas de un mismo diseño, cuando los aspectos económicos se vuelven más discutibles. La Tabla No. 1 muestra un modelo típico.

A) El cuadro de la izquierda muestra el perfil de una demanda estacional a lo largo de un año y cómo el proceso de 2 etapas la cubriría. La demanda anual total alcanza los 40,5 millones de botellas, lo que significa 3,375 millones de botellas por mes. Sin embargo los meses de pico requieren 4 millones de botellas mensuales. Teóricamente, se seleccionaría una máquina de inyección de preformas que produzca 3,375 millones de preformas mensuales, durante todo el año y las preformas se almacenarían para cubrir la demanda de botellas. Sin embargo no pueden ser almacenadas durante mucho tiempo ya que de otra forma no podrían ser sopladas adecuadamente,y en cualquier caso una máquina de inyección de 48 cavidades produciría alrededor de 3,9 millones de preformas mensuales. La elección es por lo tanto intentar vender preformas ó tener la máquina parada una buena parte del año.

Por otra parte la máquina de soplado de preformas debeser elegida con el tamaño adecuado para cubrir el momento de máxima demanda.Y cuando la demanda sea inferior al máximo, las botellas deben ser almacenadas ocupando un gran espacio de almacenamiento, además del coste que supone el capital así bloqueado.

O tener las máquinas paradas.

Al objeto de este modelo se ha asumido que, por razones de seguridad de la producción, al menos son necesarias 2 máquinas. Una máquina trabajaría por lo tanto de forma continuada y la segunda equilibraría las oscilaciones de la demanda. Sin embargo, debido a las limitaciones de la producción de preformas, habrá también una limitación en las posibilidades de venta de la capacidad sobrante. En resumen, el proceso de 2 etapas se está siempre mordiendo la cola y debe trabajar con márgenes de beneficios y retornos de la inversión muy bajos.

B) El cuadro de la derecha muestra la misma demanda estacional, la cual se asume no puede ser cubierta con una sola máquina de una etapa. Las opciones por lo tanto son: instalar otra máquina de una etapa mayor (Opción- 1), en cuyo caso los problemas de venta de la gran capacidad sobrante se aplican igualmente. O comprar una máquina menor para cubrir la demanda estacional (Opción- 2). O instalar dos máquinas idénticas de tamaño medio (Opción-3). En las dos últimas opciones la versatilidad de las máquinas de una etapa hace que la tarea de vender la capacidad sobrante sea mucho más fácil.

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Botella redonda de 600 ml y 25 grs de peso

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Nissei ASB Mediterránea, S.L.

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