Estamos asistiendo a una transformación de las prioridades en la industria plástica, como resultado del creciente costo de la energía y la afectación del medio ambiente.El ahorro y uso eficiente de la energía se ha convertido en los últimos años en uno de los temas de mayor estudio, ya que tiene una alta influencia sobre la competitividad de las empresas y la mitigación del impacto ambiental del sector manufacturero.

Como ejemplo, la industria plástica en Europa está compuesta por más de 27.000 empresas que generan cerca de un millón de empleos directos y facturan más de cien mil millones de euros. Se estima, de acuerdo con estudios realizados por euRECIPE (promotora del uso eficiente de la energía) (www.eurecipe.com), que una reducción de 10% en el consumo de energía del sector, reduciría las emisiones de CO2 a la atmósfera en 3 millones de toneladas anuales. El costo de la energía en la mayoría de los países de la comunidad Europea sufrió un incremento entre 60% y 100% entre 2004 y 2006, y las utilidades netas de las empresas dedicadas a la transformación de plásticos son cercanas al 5%, equivalente al valor de la energía consumida dentro del costo total del producto, lo que implica que los ahorros logrados impactarían inmediatamente los estados de pérdidas y ganancias de las empresas.
Los esfuerzos por alcanzar ahorros significativos en el consumo de energía, y una mayor eficiencia en el uso de la misma, requieren acciones desde tres ámbitos diferentes: buenas prácticas, uso de nuevas tecnologías y la utilización de materias primas de mejor desempeño durante el procesamiento. Es el propósito del presente artículo mostrar principalmente la influencia de las nuevas tecnologías como factor determinante para promover procesos de transformación de plásticos más eficientes y económicos desde el punto de vista del consumo energético.
Consumo de energía en los procesos
Los estudios realizados acerca del uso de la energía en la industria del plástico, muestran que cerca de 60% es consumida por los equipos de procesamiento, 17% por los compresores del sistema de aire comprimido, 10% en acondicionamiento ambiental, 8% en iluminación y 5% en las aguas de refrigeración.
De la energía consumida por los equipos de procesamiento cerca de 70% es el aporte del motor principal y el restante 30% es el aporte de las bandas de calefacción. Estimaciones realizadas muestran que de la energía que se suministra a los equipos de procesamiento, se puede perder entre el 30% y el 70% de la energía aportada para la calefacción, cerca del 20% de la energía aportada por el sistema de accionamiento y aproximadamente el 23% de la energía requerida por el sistema de control.

En los procesos de transformación de plástico se encuentran todo tipo de motores. Motores hidráulicos, motores eléctricos de corriente directa y de corriente alterna. Hasta hace algunos años el estándar tecnológico de accionamiento para los equipos de extrusión eran los motores D.C.
El desarrollo de motores de corriente alterna sincrónicos de alto par operados con variadores electrónicos de velocidad ha desplazado el motor de corriente directa por dos razones básicas:
• La facilidad de mantenimiento
• La mayor eficiencia energética, especialmente a regímenes de baja velocidad

En el sistema de accionamiento convencional, constituido por el motor y el sistema de reducción que emplea una caja de engranajes y/o poleas, cerca de 20% de la energía perdida se origina en el rozamiento de los engranajes o de las correas en las poleas. Por este motivo, los nuevos motores de accionamiento directo, que pueden trabajar a bajas velocidades con un alto par vienen convirtiéndose lentamente en el estándar tecnológico del proceso de extrusión. Estos motores operan con eficiencias por encima del 95%.
Un motor que funcione durante 11 horas al día (4.000 horas al año) cuesta unas 10 veces más en electricidad que en el costo de compra. Bajo esta premisa, es claro que el sobre-costo de montaje de motores de alta eficiencia tiene una alta tasa de retorno, a pesar del costo de la inversión inicial.

El calentamiento de las unidades de plastificación en los procesos de inyección, extrusión y soplado ha empleado convencionalmente resistencias eléctricas. Sin embargo, la transferencia de calor por radiación y convección hacia el medio ambiente genera pérdidas importantes de energía.
La solución más obvia es el aislamiento de las bandas. Hay empresas que hoy día ya ofrecen un conjunto integrado de resistencia eléctrica cerámica y cubierta de aislamiento.
Los costos de operación del sistema se reducen hasta en un 45% y se estima que el proceso de arranque y puesta a punto es un 35% más rápido.

La primera aplicación tecnológicamente apta para el uso de la inducción en el calentamiento de cilindros en las unidades de plastificación es la propuesta de Xaloy a través del sistema nXHeat. La inducción emplea la creación de un campo magnético alrededor de la unidad, el cual genera un flujo de electrones en el metal, que a su vez se transforma en calor y calienta la pieza.
El campo magnético es generado por una espiral enrollada sobre un material de aislamiento resistente a las altas temperaturas y este último en contacto con el cilindro.
Con esta tecnología se logran eficiencias superiores al 95%, con una reducción de las pérdidas de energía cercanas al 98% y una reducción del consumo de potencia de hasta un 70%. Permite reducir los picos de energía durante el calentamiento y se reduce la inercia térmica en el proceso, con lo cual, la temperatura del cilindro es más homogénea y no se requieren los ciclos de calentamiento / enfriamiento propios del sistema de control empleando bandas de calefacción.
Conclusiones
El ahorro y uso eficiente de la energía es también un tema de alta importancia en América Latina, y aunque Europa está muy adelantado con un gran número de estudios y programas sobre esta temática, aún estamos a tiempo para iniciar auditorias energéticas de forma voluntaria en nuestras plantas de procesamiento de plásticos. El consumo energético tiene una relevante influencia sobre la competitividad de nuestras empresas y contribuye a la mitigación del impacto ambiental de este sector manufacturero

Ph.D. María del Pilar Noriega y M.Sc. Omar Augusto Estrada - ICIPC - www.icipc.org Junio 2009
Más información http://www.plastico.com/tp/secciones

Junio de 2009