El impacto de la limpieza de moldes en el proceso productivo

El impacto de la limpieza de moldes en el proceso productivo

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La operación de limpieza de los moldes se puede considerar como la etapa inicial de un proceso más amplio: la reparación o recuperación del molde. Entendamos por este término la serie de acciones que se llevan a cabo para hacer que un molde, luego de ser usado para inyectar un número determinado de piezas, vuelva a tener condiciones de operación lo más cercanas posibles a su condición ‘como nuevo’. Típicamente, el supervisor de producción dictamina que el molde debe ser recuperado y la máquina se para. El molde se quita de la máquina, en un proceso que puede tomar horas, otro molde en mejores condiciones lo reemplaza y el molde recién retirado se lleva a un sitio (casi siempre alejado del área de producción) del taller donde se somete a limpieza, revisión por un experto en ajuste de moldes y a ajuste final. Luego de varios días de estas labores, el molde se considera en buen estado para ser montado y se almacena en condiciones protegidas de golpes, salpicaduras, acción del medio ambiente, etc.

Idealmente, la recuperación de moldes se realiza cuando se cumple al menos una de varias situaciones posibles:

  • Se ha cumplido el periodo establecido por el manual de operación de la planta para el trabajo de ese molde.
  • Se está cumpliendo una etapa específica en el ciclo de vida del molde: es una reparación sin bajarlo de la máquina o en el banco, reparación parcial o general.
  • Una labor de detección de defectos en la producción ha determinado que ellos se originan en mal estado del molde.
  • Se han efectuado reparaciones en la máquina que afectan de alguna manera la operación del molde, o que simplemente dan tiempo para que el molde se someta al proceso de recuperación.
  • Se adquirió y se montó un molde nuevo para la misma labor y el anterior puede ser sometido a recuperación.

Así como se describió, el proceso luce lo más sencillo. Y, en la práctica común y generalizada de la industria, para llevarlo a cabo se combinan dos tipos extremos de habilidades: por un lado, la del técnico de ajuste de moldes, generalmente una persona experimentada, con amplio conocimiento de la estructura del molde, de sus partes y de la finalidad de cada una de estas, y quien además utiliza herramientas de precisión para determinar el estado final aceptable del molde recuperado. Y por el otro, el encargado de la limpieza, casi siempre un individuo de escasa preparación técnica, frecuentemente recién ingresado a la empresa, a quien se le asigna este trabajo en prueba para calificar su capacidad de desempeñar otros ‘de más responsabilidad’. Alguien podría añadir que, en unos pocos casos, generalmente donde se usa un número elevado de moldes, existe un cargo fijo de limpiador de moldes, una persona acuciosa, a quien le agrada estar en una parte del taller donde puede encender la radio, e impresionar con su laboriosidad a los jefes que ocasionalmente pasan y siempre lo ven frotando el molde para retirarle ‘la mugre’.

El asignar personal de escasa calificación o por lo menos de poca experiencia en el oficio viene acompañado de una elevada rotación en el cargo. Y tiene un inconveniente, que por lo general ni siquiera se tiene en cuenta: quien limpia el molde es la primera persona que puede juzgar el patrón de ensuciamiento del mismo, el cual puede provenir de condiciones inadecuadas del cierre, de desbalances del enfriamiento, por mencionar solo un par de muchas variables. Y al no conocer nada acerca de estas posibles causas, el encargado de la limpieza pasa por alto acopiar y transmitir valiosa información que podría ser de utilidad para que la analizara el supervisor de planta.

Lo cierto es que, de la pericia y conciencia con que se haga la limpieza, depende la calidad de la recuperación del molde. Por ello, y a pesar de que existen diversos métodos de limpieza mecanizada, casi en todas las plantas la limpieza es una operación manual. Y los argumentos para que así sea son difíciles de rebatir:

  • Cuando un operario limpia un molde a mano y lo hace bien (lo cual no se puede poner en duda), se da cuenta inmediatamente de cualquier residuo que deba ser retirado y corrige inmediatamente la situación.
  • A veces se da el caso de que muchos moldes deban ser continuamente retirados de la máquina para ser reparados. Esta es una situación típica de ‘apagar incendios’ en la que al poco tiempo de montados, los moldes empiezan a producir piezas defectuosas, y no hay tiempo’ para atacar el problema de raíz. Se acumulan varios moldes para limpiar y, como la limpieza es manual, se puede destinar operarios de otras secciones para ayudar a salir del apuro.
  • Sencillamente, la limpieza de moldes no es la actividad central de la planta. Así que nunca habrá como justificar económicamente otro tipo de limpieza. Y menos hay tiempo de experimentar métodos o técnicas que pudieran dar mejores resultados.
  • En muchas plantas, el número de moldes que hay para limpiar nunca es más de unas pocas unidades y se considera que el método tradicional (“así lo hemos hecho siempre”) es suficientemente adecuado para manejar ese volumen.

La limpieza manual, pues, está en muchas plantas para quedarse por un largo rato. No es, ni con mucho, la mejor solución, pero es cierto que, bajo muy estrictas condiciones, se puede efectuar de modo que se minimicen sus efectos negativos. Siempre tendrá sobre sí misma un gran interrogante: la variabilidad inherente a una labor netamente manual, y ese factor debe ser juzgado objetivamente. Surge una pregunta obvia: ¿es razonable entregar una pieza de tan alto costo como un molde de inyección en manos de personas poco experimentadas, bajo muy escasa o ninguna supervisión, con el riesgo de acelerar su desgaste o, peor aún, de dañar partes clave como las placas de desgaste, los canales de alimentación de resina, entre otros factores?

¿Qué tanto hay que limpiar?
El tipo de incrustación o residuo (su naturaleza química y sus características físicas), que deja el proceso de inyección en su molde, determina el tipo de limpieza. Por eso es tan importante que la primera revisión de un molde que va a ser recuperado sea realizada muy concienzudamente por una persona de la más alta calificación. No dude en asignar la persona y el tiempo para esta primera revisión y pida un reporte escrito para la historia del molde. “El tiempo que se dedique al reconocimiento nunca será perdido” dijo el Duque de Wellington, y debía saber de qué hablaba, porque fue el único que pudo vencer a Napoleón en una batalla.

Muchas resinas contienen estabilizadores, rellenos o agentes de desmoldeo que dejan residuos de grasa, aceite liviano, películas amarillas de cera, o polvo de color de óxido o blanco. El PVC, bajo condiciones extremas, puede producir gases de cloruro de hidrógeno que atacan a la mayoría de los aceros usados en moldes. Otras resinas con retardantes de llama (o de flama) contienen antioxidantes que pueden depositarse en la superficie del molde y con el tiempo, llegar a atacarlo. Los pigmentos pueden dejar manchas en los moldes, e incluso el agua, si se deja secar al ambiente y puede dejar residuos de dureza o de contenidos no deseados.

No es una buena práctica limpiar cada mancha que tenga el molde: algunas de ellas están en zonas no críticas y no interfieren con la calidad de la producción. Pero eliminarlas hace que una superficie nueva se someta a la acción de cualquiera de los agentes mencionados y se genere una cadena de mancha-limpieza-mancha que acelera el desgaste del molde. Si se trata de aristas del molde, puede llegar a hacerlo objeto de costosas y no deseables reparaciones mayores, mucho antes de lo previsto.

A veces el método de limpieza tiene el efecto contrario del buscado. Sucede generalmente cuando se somete al molde a abrasión con papel de lija o tela de esmeril gruesos, gratas (cepillos de alambre, nailon), o incluso con métodos neumáticos de limpieza, que se proclaman como inofensivos por no usar arena. Si se emplean a discreción del limpiador de moldes, estos métodos generalmente producen en la superficie del molde microgrietas, las cuales, en las críticas condiciones de presión y temperatura dentro del proceso de inyección, actúan como cavidades receptoras de residuos y, por consiguiente, disminuyen el tiempo que el molde pueda estar en producción.

Si se encuentra el método adecuado para limpiar los moldes, junto con la frecuencia correcta y un buen sistema de información sobre la recuperación de los mismos, se puede reducir en más de 50% el tiempo que el molde está sin producir y disminuir apreciablemente el desgaste del molde no generado en la máquina. Y esto significa reducir la inversión en moldes de repuesto. El mejor método de limpieza es, generalmente, la combinación de dos o tres diferentes tecnologías diseñadas para atacar diferentes tipos de residuos.

Sistemas mecanizados de limpieza de moldes
Hay varias características que debe satisfacer un sistema de limpieza:

  • Debe ser aceptado por las personas que hacen la limpieza.
  • No debe implicar la supervisión del encargado de la recuperación del molde.
  • Debe ser capaz de limpiar los subensambles que existen en algunas partes de los moldes.
  • Debe ser seguro desde el punto de vista del trabajo y del ambiente.
  • Debe remover al menos 90% de los residuos del molde, sin dejar marcas, manchas o heridas en el molde.
  • La unidad que se use para la limpieza debe ser fácil de mantener y limpiar.

Generalmente, se combinará la limpieza manual para algunas partes del molde y un sistema mecanizado para la gran mayoría de la superficie. El propósito es que, comparada con la limpieza totalmente manual, la operación total sea menos costosa, conserve por más tiempo el molde en buenas condiciones, y permita que el molde vuelva a producir buenas piezas en más corto tiempo.

Veamos dos sistemas de limpieza con alto grado de aceptación en la industria: el granallado con hielo seco y la limpieza con ultrasonido.

El granallado con hielo seco es un procedimiento que empezaron a usar los fabricantes de piezas de caucho para automotores. Consiste en dirigir hacia el molde que se va a limpiar un chorro de aire en el cual se incorporan, por aspiración o por arrastre, trozos de hielo seco (CO2 sólido) del tamaño de granos de arroz (sistema de arrastre) o de cristales de azúcar (sistema tipo Vénturi). En el primero, las velocidades pueden alcanzar hasta 300 metros por segundo, contra 100 del último método mencionado.

El sistema es liviano, portátil (se puede llevar hasta el molde si hay aire comprimido cerca), limpio y de bajo costo de operación. Pero también presenta riesgos de lesiones al personal si el operario no es muy cuidadoso al aplicarlo, puede hacer saltar injertos o piezas extraíbles del molde, genera niveles de ruido que requieren protección auditiva para el operario del sistema y eventualmente aislamiento de la zona de limpieza, y no limpia sino allí adonde lo dirige el operario.

Las piezas claves al operar el equipo son las toberas de salida, las cuales se deben mantener en perfecto estado para evitar los peligros anotados. Es también esencial disponer de aire comprimido muy seco (punto de rocío de -40°F como máximo), porque el contacto con el hielo seco puede hacer condensar humedad en forma de gránulos de hielo y ocasionar problemas posteriores de oxidación al licuarse estos gránulos en el molde.

Es aconsejable que se instalen campanas de extracción de gases con ventiladores adecuadamente calculados para remover las partículas de residuos que este sistema genera, las cuales podrían ser nocivas en altas concentraciones, como puede ser el caso de talleres de reparación de moldes muy confinados. Aire comprimido estándar de 70 a 90 psi, con conexiones de ¾” es lo normal para alimentar el sistema. Se estima una inversión de US$15.000 para una línea portátil, y a esto debe sumarse el costo del hielo seco y, si no se tiene, el del sistema de filtración y secado del aire. Un molde de 60 cm por 90 cm se puede limpiar en unos 20 minutos y consume unos 15 kg de hielo seco.

La limpieza con ultrasonido tiene la mayoría de las ventajas que uno sueña en un sistema mecanizado de limpieza. Al usarla, se puede reducir el tiempo de limpieza, mejorar la consistencia de la operación de limpieza y reducir el daño a las partes del molde durante la misma.

Consiste en someter al molde a la acción de ondas sonoras de alta frecuencia, mientras se lo mantiene sumergido en un baño químico especial, a una temperatura de 80°C a 90°C. El tanque tiene adaptados unos transductores que convierten una señal eléctrica de alta frecuencia (20,000 Hz o más) en una señal acústica de 20 kHz, que ocasiona cavitación en el líquido, haciendo que se formen pequeñas burbujas de muy alta energía, las cuales, al subir por la masa líquida y encontrar material adherido al molde, lo sueltan y se logra limpiar el molde, sin dañar las esquinas, ni hacer caer los recubrimientos especiales que pueda tener.

Los factores clave en un sistema de limpieza por ultrasonido son:

  • El baño químico: debe ser suficientemente concentrado para garantizar que ataca los residuos que se desea retirar. Generalmente, se usa un baño alcalino (hidróxido de sodio), según la recomendación del fabricante y la experiencia del usuario. Muy importante: el hidróxido de sodio ataca el aluminio. Además, no se puede simplemente arrojar por la alcantarilla cuando se vuelve inoperante. Es necesario neutralizarlo con algún ácido y cumplir con las normas de vertimientos que se apliquen en la zona de la industria. También se usan a veces baños ligeramente ácidos, a base de ácido cítrico, que normalmente es un buen limpiador y más amigable con el ambiente, pero que puede dejar una tonalidad grisácea en el metal de los moldes, que no se ve bien, aunque no ha demostrado tener efectos sobre las propiedades del molde.
  • La frecuencia del ultrasonido: las frecuencias más bajas (20 a 25 kHz) son mejores para limpiar, pero generan niveles de ruido que pueden ser inadmisibles en la mayoría de las instalaciones. Lo contrario sucede con frecuencias de 40 kHz. Por eso, normalmente se usan de 30 kHz. Además, se debe tener en cuenta que para ser efectivos requieren de cierta potencia eléctrica. Típicamente, para un tanque de unos 250 litros de capacidad, se debe aplicar un sistema de 3 kW a 30 kHz.
  • Tipo de transductores: no se recomiendan los de tipo piezoeléctrico, porque su efecto es menor en cuanto a cavitación. Además deben estar sujetos al tanque con métodos muy consistentes, no simplemente atornillados o adheridos con pegantes epóxicos. Por último, su ubicación dentro del tanque debe ser la más eficiente para el tipo de molde que se desea limpiar.
  • Tanque de solución: debe ser de acero inoxidable de calibre 12 como mínimo, con durmientes paralelos soldados al fondo para descansar en ellos el molde, con láminas laterales en la parte superior para impedir que se salga líquido del tanque por efecto del burbujeo. Parece tonto decirlo, pero debe estar diseñado para que cualquier molde de la planta quede sumergido. Si se usan canastas para manipular los moldes (y es muy conveniente usarlas porque economizan tiempo y dan seguridad al trabajador), deben tener robustez, amplios huecos para no bloquear las burbujas y deben estar dotadas de agarraderas para ser levantadas con montacargas o polipastos. No olvide ponerle una tapa con bisagras para mantenerlo cerrado e impedir que se evapore el agua que está cercana al punto de ebullición (la evaporación concentra la solución y esto puede no ser conveniente).
Finalmente, piense muy bien si realmente requiere características adicionales como transportadores al tanque, secadores, cargadores automáticos. Invierta más dinero en hacer más robusto el sistema, que va a sufrir el maltrato típico de una planta y a recibir golpes de moldes pesados. Lo demás puede esperar indefinidamente, en la mayoría de los casos.

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