¿Cómo mejorar la productividad de su planta con los sistemas de canal caliente?

Los sistemas de canal caliente están relacionados con la tarea de transportar la resina desde la entrada al molde hasta la cavidad. Después de haber determinado la orientación de la pieza en el molde, el diseñador de la herramienta debe determinar cómo transportará la resina hasta la cavidad. Para ello, justificará en primer término las razones de haber escogido un sistema de canal caliente sobre el tradicional de canal frío. Luego determinará la localización de las compuertas de entrada de la resina en la cavidad, una tarea que tiene que ver con la geometría de la pieza inyectada. También debe definir la longitud y geometría de los canales de transporte de la resina, el balance de ellos y determinar el tipo y tamaño de compuerta de entrada.

Entre las ventajas que ofrecen los sistemas de canal caliente están: la eliminación de los desperdicios de materiales provenientes de la mazarota y los canales de conducción de la resina dentro del molde; la obtención de tiempos de ciclo más cortos, debido en gran medida a que se disminuye el tiempo de enfriamiento, ya que generalmente el diámetro de los canales de conducción de la resina dentro del molde es mayor que el espesor de pared más grueso de una pieza inyectada y, por lo tanto, el enfriamiento de estos canales tiende a alargar el tiempo de enfriamiento. Por último, con la canal caliente se eliminan operaciones secundarias como la remoción de la mazarota y su posterior operación de molienda. Como desventaja, se puede citar el mayor costo inicial de los moldes.

Para muchos moldeadores, estos beneficios sobrepasan el mayor costo adicional de los moldes, sobre todo en los procesos en que el manejo de la resina en la sección de los canales de distribución es delicado. Sin embargo, debido a que los sistemas de canal caliente son más costosos que los de canal frío, es importante que la compra de los componentes se haga de una manera cuidadosa. Para ello es necesario que el diseñador del molde tenga en cuenta aspectos relacionados con la pieza a moldear y su acabado, resina y aditivos, el molde mismo, la máquina y el proceso de moldeado.

Esta información puede ser entregada al proveedor del sistema de canal caliente quien hará las recomendaciones relacionadas con las posibles limitaciones y requerimientos que se pueden encontrar con los sistemas de canal caliente. Otro de los aspectos que se deben verificar de antemano al especificar un sistema de canal caliente es la manera cómo se piensa realizar el mantenimiento del molde. Se hará cuando el molde esté montado en la máquina; si este es el caso, habrá necesidad de optar por los diseños modulares en los cuales los elementos de calentamiento, las termocuplas, las conexiones eléctricas y las puntas pueden ser reemplazadas.

El lector puede obtener una capacitación más formal sobre el uso y diseño de sistemas de moldeo con canal caliente siguiendo el curso de entrenamiento propuesto por Paulson Training Programs Inc. El curso se compone de cuatro lecciones tituladas Hot Runner Molding Solutions, que contienen imágenes de video en tres dimensiones para examinar los detalles de los moldes equipados con canal caliente y cómo los materiales plásticos fluyen a través de él. El curso demuestra formas efectivas de hacer arreglos con este tipo de moldes y los procedimientos técnicos de operación de los mismos. El curso explica los tipos de boquillas que existen, las compuertas, la función de los distribuidores de resina, el control de la temperatura, el empleo de la canal caliente en moldes apilados y la inyección de materiales múltiples. Por otro lado, cubre los temas de procedimientos de arranque y apagado de la máquina de inyección, se identifican los problemas más comunes y se dan pautas para resolverlos.

En los últimos meses ha habido una gran variedad de lanzamientos comerciales relacionados con sistemas de moldeo, entre los que se incluye la canal caliente. Estas demostraciones de innovación ratifican la vitalidad que goza el moldeo por inyección como método de transformación y producción de productos plásticos.

Boquillas y válvulas
Hace unos meses, la empresa Yudo de Korea, presentó en el mercado un nuevo sistema de válvulas para canal caliente. Este sistema combina la boquilla y la válvula en una sola pieza e incorpora para diseñar los canales de flujo su denominada Smart Flow Technology. El diseño en general está pensado para facilitar los cambios de órdenes con diferentes colores y materiales. Cuando se logra combinar la boquilla y la válvula en una sola unidad se puede reducir la altura del molde de una manera significativa. La geometría del diseño ha permitido localizar el vástago de la válvula y su cilindro bajo la sección de repartición del flujo, de tal manera que el vástago no es influenciado por los efectos térmicos, como la expansión por calor. Esta combinación en el diseño también permite remover el casquillo para evitar así las fugas de resina o de gases desde el área del vástago de la válvula.

La empresa fabricante afirma que el sistema Yuri elimina la flexión del vástago de la válvula. El sistema está diseñado para trabajar con cilindros neumáticos, pero también se pueden usar sistemas hidráulicos de la serie Yuri 42 para moldes de mayor tamaño. El sistema de válvulas de Yuri, de la compañía Yudo, combina la boquilla y la válvula en una sola unidad, por lo que se reducen las necesidades de espacio en el molde. El sistema también elimina las deflexiones en el vástago de la válvula.

Una compuerta de válvula y una nueva boquilla para mazarotas calientes para ser ubicada directamente sobre la cavidad ha sido introducida al mercado por Ewikon Hotrunner Systems. Con este producto, Ewikon expande su serie de boquillas VT con un sistema que es compacto y apropiado para la fabricación de empaques y componentes médicos de PE, PP y PS. El diámetro de la boquilla es de 36 mm, permitiendo un espaciamiento de 40 mm entre centros. La boquilla es compatible con el distribuidor de resina HPS III-T, el cual se calienta externamente. La aguja se opera con aire y viene en longitudes desde 32,5 hasta 152,5mm. La compuerta maneja inyecciones de hasta 15 g de tamaño cuando el diámetro de la compuerta es de máximo 1,5 mm.

Ewikon también lideró dos versiones nuevas de sus boquillas HPS III para mazarota caliente con compuertas directas sobre las cavidades. Las de punta simple son boquillas calentadas externamente y operan a 230 V, tienen termocuplas intercambiables e insertos de elementos de calentamiento y puntas. Las boquillas se pueden equipar para ser ubicadas directamente en la cavidad con la ayuda de una compuerta en la punta o una de tipo abierto.

Las boquillas SE pueden operar con la mayoría de los materiales termoplásticos que trabajan con temperaturas hasta de 350ºC. El diámetro de los canales de flujo puede variar entre 6 y 12 mm y las longitudes pueden ser hasta de 30 mm. La serie KE está diseñada para procesar materiales estándar hasta una temperatura de 250ºC y con longitudes de boquilla hasta de 200 mm.

Synventive Molding Solutions anunció recientemente el ofrecimiento de sus sistemas de canal caliente MultiZone MZ, que emplea elementos de calentamiento en ambos lados del distribuidor de resina, con el objeto de garantizar un manejo homogéneo de la temperatura. Este sistema esta disponible para ser despachado a los compradores en el transcurso de cuatro a cinco semanas y puede ser ordenado en diversos estados de ensamblaje, de acuerdo con las necesidades del usuario. La compañía asegura que puede enviar los planos de diseño del sistema en el transcurso de 48 horas después de recibir la orden. El sistema puede ser diseñado para un alto número de cavidades. Las compuertas contienen válvulas estándar separadas a 45 mm, o válvulas pequeñas separadas a 25 mm. Los modelos de válvula térmicas pueden separarse a 34 mm. Estos sistemas pueden permitirle al constructor de moldes reducir los costos de producción porque pueden usar bases y prensas más pequeñas. La distribución de temperatura es homogénea lo que lleva a la reducción de los tiempos de los ciclos.

Husky se ha anotado un récord al construir un molde para preformas con 144 cavidades para la empresa Southeastern Container. Este molde se acomoda en las máquinas de las líneas G y X de 600 toneladas. El rendimiento del molde se ha calculado que es un 50% superior al que se tiene en los moldes de 96 cavidades. En este nuevo molde se instaló la tecnología Micropitch que además de ofrecer la posibilidad de alimentar un gran número de cavidades, no genera fugas y reduce el polvo. El mantenimiento previsto para este molde debe realizarse únicamente cada dos años.

Para la instalación de cavidades en espacios reducidos, Husky Injection Molding Systems también ofrece sistemas de canal caliente de tamaño muy reducido, como el modelo Ultra 150, que permite un espaciamiento de 18 mm y cuenta con un diámetro de boquilla de 11 mm. Este modelo está garantizado contra fugas por tres años y de acuerdo con su constructor, la temperatura se distribuye homogéneamente, lo cual reduce también el consumo de energía. La coraza de la boquilla está construida de un nuevo material que puede resistir presiones hasta de 22.000 psi, a pesar de que el canal de flujo de la resina fundida es de apenas 4 mm. En los arranques tampoco se presentan fugas debido a la acción de un resorte de balance.

En la medida que aumenta el número de cavidades en el molde, también aumenta el número de variables de proceso que se deben controlar. Pero, al mismo tiempo, se reduce el espacio disponible para insertar los sensores respectivos, como ocurre con los elementos que detectan la presión. Por esta razón, Kistler lanzó al mercado una nueva tecnología para medir la presión de las cavidades que se materializa en un diseño compuesto de un cable de menos de 1 mm de espesor. Los cables pueden cortarse a cualquier longitud para adaptarlos a los requerimientos del molde. Este sensor se denomina con la referencia 6183A. Su instalación es simple y se realiza a través de un amplificador de multicanales.

Para moldes de mayor tamaño, Mold-Masters Ltd., ha hecho una serie mejoras a su línea Flex-Dura de sistemas de canal caliente. Estos son sistemas que se construyen de acuerdo con los requerimientos del cliente y están orientados hacia las industrias automotriz y de equipos de mayor tamaño. Son fáciles de instalar y se entregan cableados y en diversos estados de ensamble, para ser montados con la mayor brevedad en los moldes. De acuerdo con esta compañía, estos sistemas se instalan y se comienzan a usar.

Los sistemas Flex-Dura son ahora más robustos y durables, a la vez que los elementos de calentamiento son intercambiables para asegurar un mantenimiento más eficaz. Los cables están protegidos por canales reforzados y las líneas de los sistemas hidráulicos y neumáticos se construyen con acero inoxidable. Las boquillas se unen directamente al distribuidor de resina, eliminando las uniones y reduciendo las posibilidades de fugas. Otra adición novedosa son los sensores de presión que hacen lecturas en cada canal de flujo y ajustan las compuertas de las válvulas para homogeneizar la presión en cada una de las compuertas.

Las boquillas están dimensionadas para alimentar inyecciones de hasta 3500 g por ciclo y operan con canales de flujo de 6 a 18 mm. Las boquillas pueden ser extralargas, con longitudes de 600 a 900 mm, las cuales permiten realizar tareas de inyección a través de los contramoldes. Los sistemas de compuertas con válvulas así como las unidades hidráulicas y neumáticas son enfriadas individualmente para extender su vida útil.

Bandas de calentamiento
Un nuevo elemento de calentamiento especialmente diseñado para sistemas de canal caliente es presentado al mercado por Dynisco Hot Runners BV. Estos elementos de calentamiento están embebidos totalmente en aluminio fundido, con lo cual se ofrecen tres ventajas importantes: la resistencia está dividida a lo largo de su longitud y puede ser abierta. Esto permite ajustar de manera simple las boquillas empleando una banda de amarre. Por esto, los calentadores pueden ser instalados con facilidad y removidos sin necesidad de perturbar otros elementos de calentamiento o cableados eléctricos. El aluminio ofrece una buena conductividad térmica, por lo que los elementos de calentamiento pueden responder rápidamente, asegurando una distribución más homogénea del calor en el canal de la resina fundida a lo largo de la boquilla. Por otro lado, la cubierta de aluminio sirve para proteger los cables eléctricos contra daños y sobrecalentamientos localizados, asegurando así una vida útil más larga. Los calentadores están disponibles en dos diámetros: 32 mm para las boquillas de las series EB y EZ, y 42 mm para boquillas de la serie EC. Se suministran en largos de 40, 80,120 y 160 mm.

Varias de las boquillas de inyección cuentan ahora con los denominados "tubos de conducción de calor" de Dynisco, afirman representantes de la empresa. Estos tubos están totalmente sellados y llenos con un líquido térmico en el cual una presión de vapor en equilibrio asegura la existencia de una temperatura de equilibrio homogénea a lo largo de toda la longitud de la boquilla. Los tubos de conducción de calor ahorran energía y minimizan los esfuerzos requeridos para controlar la temperatura deseada. La conductividad térmica de estos sistemas es mayor que la del cobre, lo que permite compensar las fluctuaciones de temperatura de una manera más rápida, permitiendo el control de pérdidas de calor o sobrecalentamientos localizados en la boquilla de inyección. El pequeño diámetro de los tubos de calor le permiten diseñar boquillas delgadas con inserciones profundas en el molde. Estas boquillas se adaptan al procesamiento de muchos termoplásticos para los cuales la temperatura de procesamiento no excede los 320ºC. En las aplicaciones básicas, el calor conducido a la boquilla desde el cilindro de plastificación es suficiente y no hay necesidad de instalar una banda de calentamiento independiente. Para requerimientos más exactos, se puede pensar en contar con una banda de calentamiento equipada con su propia termocupla para ser ubicada al final de la boquilla.

Por su parte, Mold-Masters Ltd., ofrece ahora lo que ha denominado el elemento de calentamiento más "pequeño del mundo", de 220 V, el cual está integrado a la boquilla de canal caliente MIM.Dura Line. Los elementos de calentamiento ofrecen una exactitud mejorada, mayor durabilidad y economía. Pueden ser empleados ventajosamente desde en moldes de cavidades múltiples que trabajan con ciclos rápidos hasta en el moldeo de piezas complejas con resinas de ingeniería demandantes, tales como el nylon 6/6. su diámetro es de apenas 1,8 mm. Al tiempo que la exactitud de calentamiento de los elementos convencionales llega a +/- 5%, estos nuevo elementos pueden llegar a exactitudes de +/- 2%, por lo que permiten operar con una ventana de procesamiento más amplia, logrando una mayor calidad en la pieza terminada y un control más efectivo cuando se opera con materiales más difíciles. También, se pueden establecer controles de temperatura en zonas múltiples.

Controladores
Mold Masters of America ofrece un Nuevo controlador de temperatura para zonas múltiples, para operar con alta potencia. Este controlador está diseñado para trabajos que requieren hasta 30 amperios por zona. El controlador TMMZ 30ª-MOD es un controlador de una tarjeta simple para dos zonas. Este diseño es una mejora con respecto al modelo estándar Temp.-Master TMMZ de 15 A que fue introducido en el mercado el año pasado. La nueva tarjeta es una solución más sencilla que las alternativas anteriores, que usan el denominado "off-board triac" o contactor de estado sólido. El controlador puede operar hasta 160 zonas.

Otra solución simple de control viene de Synventive Molding Solutions, con los modelos de controladores para canal caliente RMB y RMC, los cuales tiene teclado para el operador, pantallas LED y un modo manual de operación. Las dos unidades tienen la capacidad de autocalibrarse, pueden hacer transferencia del modo automático al manual sin crear perturbaciones y ofrecen la posibilidad de remoción o reemplazo de los módulos sin necesidad de apagar la unidad. El modelo RMC tiene características estándar que son opcionales en el modelo RMB, incluyendo las alarmas de desviación y una protección contra las fallas en el contactor. El modelo RMC cuenta también con un programa computarizado para conexión a redes de comunicación que le permite a los operadores realizar cambios en todas las zonas desde un computador remoto.

Athena Controls Inc. adicionó una característica a su línea de controladores para canal caliente, denominado SafeChange, el cual previene que los controladores se deterioren en caso que el módulo de control se remueva accidentalmente al mismo tiempo que el equipo está conectado. Esta característica está disponible para los modelos hasta de 12 zonas.

Gammaflux L. P., introdujo en el mercado un nuevo panel para su familia TTC de controladores de temperatura para canal caliente. Esta nueva interface proporciona todas las opciones del sistema Gammaflux GLC para operar sobre 128 zonas. La pantalla es táctil con opción para manejar 256 zonas de control y opera con Windows NT. El programa de computador ofrece la posibilidad de manejar datos y gráficas, proporciona ayuda para resolver problemas, ofrece protección a los materiales, hace seguimiento a la condición de los elementos de calentamiento de tal manera que permite prevenir fallas en funcionamiento y hace seguimiento al consumo de potencia para evitar fugas y pérdidas energéticas.