El Tamaño Si Importa: Estimando la Capacidad de la Máquina de Inyección
Por: Ing. Sara L Reynoso
Imagina que vas a iniciar una operación de moldeo o mejor aún, ya la tienes y consigues un nuevo proyecto en donde debes moldear una pieza específica, ya sabes en qué material la vas a moldear y cuantas partes necesitas moldear por mes para cumplir con el objetivo de tu cliente; ahora bien, ¿qué capacidad y tamaño de máquina de inyección necesitas utilizar o adquirir?
Invertir en una máquina de inyección se dice fácil, pero es crítico asegurarse que la capacidad y tamaño de la misma, sea lo que necesitas para tu operación.
Las máquinas de moldeo por inyección cuentan con varios parámetros, entre los más importantes se encuentran:
- Capacidad de Cierre (Ton)
- Máxima Presión de Inyección (MPa, PSI, bar, kgf/cm2)
- Diámetro del Husillo (in, mm)
- Capacidad de Inyección (cm3, in3, oz)
- Espesor Mínimo de Molde
- Máxima Apertura de Molde
- Espacio entre Barras de Ajuste
EL CÁLCULO
La mejor forma de calcular la máquina que requiero, es trabajar con ingeniería inversa, esto es, empezar por la parte que voy a moldear, pongamos como ejemplo un vaso de yogurt con un diámetro máximo de 8 cm y un peso de 8 g, este vaso debe ser moldeado con polietileno de alta densidad (HDPE) con una fluidez entre 8 -12 g/10 min y el proveedor de la resina indica que la máxima presión de inyección para esta resina es de 800 a 1000 psi (56 a 70 kgf/cm2).
Lo primero que tenemos que hacer es el cálculo del área proyectada de las piezas que van a ser moldeadas por ciclo, tomemos como base un molde con 32 cavidades, el área proyectada del vaso, es la que da la sombra del vaso si lo pusiéramos a contraluz en una pared, como cuando hacemos figuras con las manos, pero con el vaso, como el diámetro máximo es 8 cm, este diámetro es el que cubriría el resto de la parte y por tanto, es con el que debemos calcular nuestra área proyectada y por tratarse de un círculo entonces:
A= π x r2
A= π x (8/2)2 = 50.26 cm2
Ahora bien, esta área proyectada es sólo por una pieza o una cavidad y el molde planeado será de 32 cavidades por lo que el área proyectada total en el molde será:
AM= 50.26 x 32 = 1,608 cm2
Para calcular la capacidad o fuerza de cierre debemos multiplicar la máxima presión de inyección esperada por el área proyectada del molde, por lo que el cálculo sería:
FC= PI x AM= 70 kgf/cm2 x 1,608 cm2 = 112,594.94 kgf = 112.6 ton
Ahora bien, no debemos quedarnos con la capacidad justa, pues forzaríamos a la máquina a operar en su máxima capacidad de inyección, por lo que es ampliamente aconsejable utilizar un 10 a un 20% de colchón en nuestro cálculo de la siguiente forma:
FC + 20% colchón = 112.6 ton x 1.20 = 135 ton
No hay máquinas de inyección hechas exactamente a la medida, por lo que para este ejemplo estaríamos pensando en una de 140 toneladas de cierre, pero el proveedor de la máquina nos ofrece diferentes opciones de diámetros de husillo, el husillo de 45 mm ofrece una capacidad de inyección máxima de 285 cm3 y el husillo de 50 mm ofrece una capacidad de inyección de 350 cm3, y para decidir, entra aquí otro parámetro, la capacidad de inyección, la cual, es el volumen de resina que deberemos moldear por ciclo o disparo.
Si tenemos que inyectar 32 piezas de 8 g cada una y asumimos que el molde lleva colada caliente, por lo que no habrá más resina inyectada que la de las cavidades, entonces el peso de resina a moldear por ciclo será:
PM= 32 x 8 = 256 g y el proveedor de la resina, nos indica que su HDPE tiene una de 0.97 g/cm3, entonces la capacidad de inyección que se requiere es de:
CI= PM / ρ = 256 / 0.97 = 264 cm3
Si mi capacidad de inyección máxima es de 264 cm3 por tiro, entonces me queda bien cualquiera de los dos diámetros de husillo, sin embargo, si optamos por el de mayor diámetro (50 mm), permitiremos que la resina tenga más espacio para ser plastificada y un tiempo poco mayor que un ciclo dentro de la unidad de inyección, lo que es muy aconsejable.
Por supuesto, hay muchas otras consideraciones, como el tamaño final del molde, cómo lo voy a meter entre las barras de ajuste, el largo del vaso y el espacio de apertura de las placas del molde, así como cuantos ciclos requiero por hora y el tiempo de ciclo, y para todo esto, es importante ir de la mano del proveedor de la resina y del proveedor de la máquina.
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