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Las variables que pueden afectar el procesamiento y la calidad de las botellas livianas durante su ciclo de producción son incalculables. Entre éstas se cuentan los cambios ambientales al interior y exterior de la máquina sopladora, diferencias en la temperatura ambiente entre el día y la noche, y variaciones en las preformas debido a las condiciones de preparación y almacenamiento. De igual manera, la temperatura de almacenamiento de las preformas, el grado de humedad, la experiencia del operador y la calidad y consistencia de la resina son variables que intervienen durante el proceso de soplado de botellas; son factores que afectan directamente la distribución de material y que ponen a prueba su calidad y desempeño.

Con la tendencia al bajo peso y la reducción de material en el diseño de botellas PET, tanto la gestión del espesor de pared de las botellas como la distribución del material se han convertido en elementos esenciales para su producción. Durante el proceso de moldeo por soplado, la calidad, el desempeño de las botellas y la eficiencia de la máquina sopladora pueden maximizarse mediante un monitoreo cercano de la distribución del material, ahorrando así tiempo, energía y dinero.

Importancia del espesor

A excepción de la calidad de la resina, entre todos los factores que definen la calidad y el desempeño de una botella PET, los que tienen mayor repercusión son el espesor de pared y la distribución del material. Numerosos estudios han demostrado que ésta última afecta directamente el desempeño e, indirectamente, su percepción de calidad. Una cantidad considerable de atributos de la botella se ven comprometidos por cambios en la distribución del material; entre éstos se cuentan la capacidad de carga, rigidez, presión de rotura, deslizamiento, despliegue inferior, agrietamiento y permeabilidad de gas. Por su parte, diferencias en el volumen de llenado, la consistencia dimensional y un amplio rango de defectos visuales, si bien no afectan directamente el desempeño, son variaciones atribuidas a fallas en la distribución del material, tal y como se muestra en la figura 1.

En botellas ultralivianas, las variaciones en la distribución del material relacionadas con la rigidez, consistencia dimensional y carga superior, también pueden perjudicar las operaciones de llenado y envasado. Como consecuencias frecuentes y costosas de dichas variaciones aparecen los atascos en el transportador y paradas en los procesos de llenado, taponado y etiquetado.

Dado que el espesor cumple un papel muy importante en el desempeño de la botella, es imperativo que durante su producción se haga un monitoreo continuo para asegurar que la distribución del material sea la adecuada.

Manejo y monitoreo de la distribución, más importantes que nunca

Teniendo en cuenta que la distribución del material cumple tan importante papel en el desempeño y calidad de la botella, monitorear y conservar la consistencia durante su producción es vital. Además, en los últimos años, con las iniciativas de fabricación de botellas de bajo peso a mayor velocidad, este factor se ha vuelto aún más importante.

Anteriormente, las variaciones en el proceso de soplado se veían reflejadas en paredes laterales gruesas o pesadas y en exceso de material; además, las variaciones menores en la distribución del material solían tener un impacto mínimo en la calidad y desempeño del producto. No obstante, las botellas de bajo peso cambian las condiciones del juego, pues la ventana de procesamiento en una pieza liviana es muy estrecha y el desempeño ideal solo puede alcanzarse con una distribución de material óptima. Así, aquellas pequeñas variaciones que en el pasado tenían menor impacto ahora pueden derivar en botellas con niveles inferiores de carga y desempeño que atascan a la llenadora y la etiquetadora. Ante este panorama, la única manera de asegurar una buena consistencia es mediante control estricto, monitoreo y ajuste continuo en el proceso de soplado; un protocolo necesario para los dueños de marca que manufacturan sus productos o fabricantes que hacen operaciones de soplado, pues la consistencia de la botella y su desempeño son factores esenciales para lograr un funcionamiento más fluido con un tiempo mínimo de inactividad.

Los enfoques tradicionales de medición ya no son suficientes

La medición de peso por secciones era, hasta hace poco, el método más empleado por muchos fabricantes de botellas PET para monitorear la variación de la producción. Esta práctica implica la recopilación periódica de muestras de cada molde (en intervalos de una hora, por ejemplo) y el corte y pesaje de secciones para identificar variaciones en el proceso a través de cambios en el peso de las diferentes secciones de la botella.

El nivel de precisión logrado con este método fue aceptable cuando los contenedores eran más pesados y no existía otra manera de hacerlo. Pero, si bien es una técnica sencilla, ya no es adecuada para contenedores ultra-livianos, pues en la actualidad, con botellas que pesan menos de 10 gramos, un error de 2,5 gramos en la medición o un margen de error que se acerque al 10%, impide la buena gestión del proceso. Además, en la medida en que los programas de análisis para medición del peso por secciones sigan basándose en un número limitado de botellas de muestra, los resultados no serán completamente fieles a la producción ni significativos estadísticamente. A esto se le suma que una medición cada hora resulta poco relevante en un proceso de soplado que puede alcanzar velocidades cercanas a las 90.000 botellas por hora.

La nueva tecnología se encuentra con el reto de botellas livianas - Monitoreo cercano y continuo

Los desarrollos recientes en tecnología para medición en línea ofrecen nuevas oportunidades para controlar de manera más estricta la distribución de material y así consolidar procesos de producción que apunten hacia la disminución del peso de las botellas y al mejoramiento de su desempeño y calidad. La forma idónea para afrontar la necesidad de procesar la información de manera oportuna y con resultados estadísticamente relevantes, es incorporando la medición de la distribución del material. En esta medición en línea, cada contenedor se evalúa para determinar la variabilidad del proceso. Teniendo en cuenta que las transformaciones en dicho proceso son constantes debido a variaciones de temperatura en la máquina sopladora y al historial de las preformas, es importante monitorear continuamente la producción de botellas para lograr cambios en la distribución del material. De igual manera, se hace necesario ajustar activamente el proceso en la medida en que la distribución evoluciona, para así lograr un control efectivo y crear botellas con buena consistencia y desempeño.

Las figuras 2 y 3 demuestran las diferencias en la precisión de soplado alcanzada cuando se emplean métodos tradicionales como la selección periódica de muestras y el análisis de peso por secciones, versus la medición de espesor en línea y la gestión continua de la máquina sopladora para lograr una distribución de material óptima a través del control automatizado. La figura 2 muestra un amplio rango de variación de espesor que puede ocurrir en un proceso de soplado común usando las técnicas convencionales de pesado de secciones basadas en retroalimentación y ajustes. Por su parte, la figura 3 muestra la misma botella pero ahora fabricada en una sopladora equipada con el sistema de medición y control automatizado Process Pilot de Agr. En este ejemplo se realiza una medición en línea sobre toda la pared lateral de cada contenedor y el proceso se ajusta automáticamente mediante un control de bucle cerrado integrado al sistema. Así, incorporar la medición en línea y gestión de soplado proactiva, resulta en botellas con una distribución de material consistente, precisa y continua. Para el fabricante, esto implica un alto potencial de optimización y, por supuesto, más ahorros. El proceso estrictamente controlado logrado a través de la gestión automatizada de soplado, no solo mejora la calidad en la producción, sino que posibilita disminuir residuos, optimizar el tiempo de llenado y mejorar la eficiencia. Sin embargo, el logro más importante es conseguir un bajo peso tras la remoción de exceso de material bajo los márgenes de seguridad adecuados. Así, es posible mantener una distribución de espesor segura sin sacrificar el desempeño de la botella.

Artículo proveniente de la revista impresa con el código Tp3101-espesores.

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