Soplado de Botellas PET

SOPLADO DE BOTELLAS DE PET

Muy a menudo encontramos nuevas tecnologías que nos gustaría conocer, el veloz avance de las ciencias y del conocimiento nos ha dado “mejor calidad de vida”, retos muy grandes para ser enfrentados por la industria de los alimentos, cada vez más encontramos que la industria alimenticia requiere envases de distintos materiales, formas, tamaños, etc; el motivo de estas líneas es tratar de describir el proceso de fabricación de las botellas de PET (polietileno terephtalato).

No tengo conocimientos avanzados de química de materiales o ingeniería de procesos, solo el trabajo me ha hecho entender este delicado proceso y trataré de orientar a los interesados en la calibración de la máquina, conocimiento de la preforma, tipos de preforma y resinas, soplado de botellas de color, recomendaciones y demás.

La Preforma de PET

Encontramos unas piezas producto de inyección de polímeros, el material o resina llega a la transformadora en grandes bolsas de 1050 Kgs. Cada una, existen distintas densidades de PET, pueden encontrar más información en http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.cl/2011/05/pet.html, los más comunes son utilizados en preformas de gramaje bajo, desde 14 o 15 grs. hasta 100 o 150 grs. luego se utilizan otras densidades para preformas de más gramaje como 300 o 700 grs, estas son de paredes gruesas por lo que estos materiales son adaptados a permanecer amorfos por más tiempo hasta lograr el enfriamiento de la pieza.

Depende del tipo de botella, su forma, volumen o nivel de estirado del material el escoger la densidad adecuada, la forma adecuada y el peso de la preforma para producir la botella de manera efectiva y económica.

La máquina sopladora.

Es un estupendo diseño, existen modelos semi-automáticos y totalmente automáticos, con capacidades de producción acordes al tamaño de los envases que transforma, envases pequeños como 0.5 litro, comúnmente usados para agua, jugos o sodas pueden ser producidos en escalas que van de 500 botellas por hora hasta más de 200 botellas por minuto en sistemas muy rápidos y complejos. la composición varía de acuerdo a la velocidad de producción, tecnologías utilizadas y sobre todo, precios.

En general el proceso es el mismo en máquinas de baja y de alta velocidad de producción, la principal diferencia en el proceso está en el ciclo de soplado, algunas máquinas utilizan tres etapas de soplado mientras otras usan dos, pero en líneas generales es lo mismo.

Ciclo de soplado de botellas PET en máquinas automáticas.

1.        Preforma en cajas o bolsas grandes, movilizadas con grúas o montacargas.

2.        Alimentación del alimentador de preformas a la máquina.

3.        Alimentación de preformas a la máquina.

4.        Calentamiento de preformas con elementos infrarrojos y rotación de soportes.

5.        Entrada de preformas calientes a moldes.

6.        Cierre de moldes y fondos.

7.        Estirado de preformas junto al soplado de baja presión o pre-soplado.

8.    Soplado de alta presión.

9.    Opcionalmente en este punto se activa una válvula recuperadora de presión.

10.    Descarga de presión.

11.    Apertura del molde junto a apertura de barras de estiramiento.

12.    Salida de botellas formadas al sistema de descarga.

13.    Descarga de las botellas a transportador o almacén.

Todo este ciclo es controlado por PLC´s, generalmente se utilizan sistemas totalmente eléctricos y neumáticos, actualmente se utilizan actuadores eléctricos, servos y stepper motors con mejores capacidades y durabilidad.

Descripción de los procedimientos:

1.      Preformas en cajas o bolsas grandes, movilizadas con grúas o montacargas.

Este procedimiento implica a los departamentos de almacenaje, montacargas y personal encargado del inventario, se procede a suministrar las preformas en cajas o bolsas que han sido producidas por el departamento de inyección de plásticos si la empresa cuenta con uno, o procedentes de proveedores. Se mueven estos contenedores al sistema de alimentación, es un volcador de cajas o bolsas que alimenta una tolva desde la cual se alimenta la sopladora.

                        

                             

2.  Alimentación del alimentador de preformas a la máquina.

En esta etapa hay varios tipos de alimentadores, los más comunes se componen de uno o dos pares de cilindros inclinados que giran contrariamente uno del otro, aquí las preformas caen y por gravedad se posicionan verticalmente, siendo el espacio entre las barrar lo suficiente para que las preformas cuelguen de a parte más ancha del cuello, los cilindros se encuentran inclinados en el sentido de carga, las preformas se mueven bajando por el canal formado y entran en una o dos guías que llevan las preformas del cuello hasta el distribuidor de entrada.  

3.             3. Alimentación de preformas a la máquina.

Se trata de un dispositivo diseñado para trasladar las preformas desde la o las guías de alimentación hasta colocarlas en el transportador de preformas, en este transportador las preformas pueden ser insertadas boca abajo o boca arriba, la inserción boca abajo es más sencilla y se acostumbra en máquinas económicas y de baja producción, la inserción boca arriba es un poco más compleja, requiere más partes móviles pero es más segura, una vez insertada la preforma en la cadena se concluye la etapa de alimentación.

4. Distribución de las preformas entre los moldes y precalentamiento

Una vez que las preformas han sido correctamente alimentadas al sistema, estas son distribuidas hacia los moldes. Antes de entrar en el proceso de soplado, deben pasar por una etapa de precalentamiento, que es crucial para garantizar que el material esté en las condiciones óptimas para estirarse y moldearse sin defectos.

Precalentamiento de las preformas

El precalentamiento se realiza mediante un horno con lámparas infrarrojas, diseñadas para calentar las preformas de manera uniforme. El proceso incluye:

Rotación de las preformas: Un mecanismo hace que cada preforma gire sobre su eje mientras se mueve a través del horno. Esto asegura una distribución homogénea del calor en toda su superficie.

Control de temperatura: Los hornos están configurados con sensores y controladores que mantienen la temperatura en rangos específicos, dependiendo del tamaño y gramaje de las preformas.

Zonas de calentamiento: El horno está dividido en zonas, cada una con un ajuste de potencia distinto para calentar gradualmente las preformas sin sobrecalentarlas. Esto evita que el material se deforme antes del soplado.

Al final del proceso, las preformas alcanzan una temperatura ideal, generalmente entre 90°C y 120°C, en la que el PET se vuelve lo suficientemente maleable para ser estirado y moldeado en los pasos siguientes.

5. Ciclo de soplado

El proceso de soplado transforma las preformas calentadas en botellas mediante una serie de etapas controladas que combinan calor, presión y movimiento mecánico.

a. Entrada al molde y cierre

Las preformas calentadas son trasladadas automáticamente a los moldes, donde se alinean con precisión. Los moldes se cierran herméticamente, asegurando que las preformas queden encapsuladas y listas para el estirado y soplado.

b. Estirado y presoplado

Estirado: Un pistón interno comienza a alargar la preforma, distribuyendo el material de forma uniforme a lo largo de su longitud.

Presoplado: Simultáneamente, se introduce aire a baja presión para expandir parcialmente la preforma, asegurando que el material alcance las paredes del molde con una distribución inicial adecuada.

c. Soplado de alta presión

En esta fase, se aplica aire comprimido a alta presión (generalmente entre 25 y 40 bares) para expandir completamente la preforma hasta las dimensiones finales del molde. Esto define los detalles finales de la botella, como su grosor, forma y características específicas.

d. Descarga de presión y apertura del molde

Una vez formada la botella, se libera la presión interna de manera controlada. Los moldes se abren, y las botellas son extraídas mediante brazos mecánicos o sistemas automatizados.

e. Transporte de las botellas formadas

Las botellas terminadas son llevadas al sistema de transporte, donde pueden dirigirse a un sistema de llenado inmediato o almacenarse para su posterior uso.

6. Equipos auxiliares y enfriamiento

a. Sistemas de enfriamiento del molde

Para evitar deformaciones y garantizar que las botellas mantengan su forma, los moldes están equipados con sistemas de enfriamiento:

Circuitos de agua refrigerada: Circulan por el molde para disipar el calor residual del soplado.

Torres de enfriamiento: Reducen la temperatura del agua utilizada en el circuito.

b. Compresores de aire

Compresores recíprocos: Usados en pequeñas producciones, generan altas presiones necesarias para el soplado.

Compresores de tornillo: Ideales para líneas de producción masiva, ofrecen un flujo constante y eficiente de aire comprimido.

c. Control de temperatura en las preformas

El horno infrarrojo trabaja en conjunto con sensores de temperatura y sistemas de monitoreo para asegurar que todas las preformas tengan una temperatura uniforme al ingresar a los moldes.

7. Conclusión

El proceso de soplado de botellas PET es una combinación de tecnología precisa y diseño avanzado que permite fabricar botellas de alta calidad de manera eficiente. La etapa de precalentamiento es esencial para garantizar que las preformas sean maleables y que el material se distribuya uniformemente durante el soplado.

Invertir en este tipo de tecnología no solo garantiza productos competitivos, sino que también abre puertas a un mercado en constante crecimiento, como el de alimentos y bebidas. Con el avance de equipos automatizados y sistemas de control sofisticados, el negocio del soplado de PET no solo es rentable, sino también sostenible, adaptándose a las demandas del futuro.