El objeto del presente proyecto es incrementar la productividad de un molde de
inyección de un envase troncocónico de 17 litros de polipropileno mediante el
rediseño y la optimización del sistema de refrigeración empleando la aplicación de Análisis
por Elementos Finitos (MEF) de simulación reológica Moldflow Plastics InsightÒ.
La meta perseguida es reducir el tiempo de inyección y el tiempo de enfriamiento para
minimizar el tiempo total de ciclo e incrementar la productividad del mismo.
Para ello se ha proyectado el envase y los circuitos de refrigeración del molde en tres
dimensiones mediante TopSolidÒ, según el modelo real empleado actualmente en planta.
Se ha simulado el proceso de inyección con el fin de determinar las divergencias entre el
modelo actual en planta y el simulado. Las simulaciones se han realizado teniendo en
cuenta los parámetros de máquina y el tiempo de inyección utilizados en el proceso real.
Para optimizar el tiempo de llenado se han realizado 7 simulaciones en las que se ha
forzado la inyección del polímero a diferentes tiempos desde 1,12 hasta 3,84 segundos,
incluyendo un total de cinco simulaciones intermedias. Se comparan los resultados de las
distintas simulaciones para encontrar el tiempo optimo de inyeccion.
Además, se ha simulado el proceso de inyección con las mismas condiciones de contorno
pero con distintas temperaturas de fundido, desde 200 hasta 280 ºC, siendo las
recomendadas las incluidas en el rango (205-280)ºC para el polímero inyectado. El proceso
óptimo obtenido se simula con cuatro sistemas de refrigeración distintos al empleado
actualmente en planta. Dividiendo los circuitos de refrigeración de la cavidad, del punzón,
de la cavidad y el punzón (mixta) o mediante un sistema de refrigeración en fuente.
Se evalúan y comparan los cuatro modelos de refrigeracion propuestos estudiando: el
incremento de la temperatura de los circuitos de refrigeración, la temperatura máxima de la
cavidad, la temperatura de la cavidad media, el tiempo de ciclo y la eficiencia de los
circuitos, entre otros. Los resultados se comparan con el proceso real en máquina.
Finalmente se presenta el estudio económico y se justifica economicamente como el
sistema de refrigeración en fuente incrementa la producción en 18883 envases/mes con
ahorros de más de 9700 €/mes para una fabricación de 80.000 unidades y una
amortización 3 meses. La propuesta de refrigeración mixta requiere de menos inversión,
menor coste de ejecución y presenta un ahorro de 7748 €/mes. El tiempo de amortización
calculado es de 1,27 meses, la mitad que en el caso anterior y puede implementarse
rápidamente por lo que se escoge como solución optima al problema planteado.
