El coste energético suele ser el segundo mayor coste operativo variable en la producción de ISBM, después de la resina, y el mayor coste controlable individual, más allá de la compra inicial de la máquina. Para una máquina ISBM que funciona en dos turnos al día, 250 días al año, un ahorro energético de entre 30 y 451 TP3T mediante la optimización del sistema de accionamiento y del proceso representa una reducción de costes anual de entre 8.000 y 25.000 USD, dependiendo del tamaño de la máquina y del precio local de la electricidad. Esta guía abarca todas las opciones disponibles para reducir el consumo energético en la producción de ISBM en un solo paso, en orden de impacto.

Palanca 1: Selección del sistema de transmisión: el mayor ahorro individual.

La decisión más importante para la reducción de energía en ISBM se toma al adquirir la máquina: elegir un sistema de accionamiento servohidráulico o totalmente servo (eléctrico) en lugar de una bomba hidráulica de velocidad fija. Las bombas hidráulicas de velocidad fija funcionan continuamente a máxima velocidad, independientemente de si la máquina está sujetando, inyectando o en reposo. Se consume energía incluso cuando el sistema hidráulico no realiza trabajo útil, ya que es necesario mantener la presión de la bomba. Un sistema servohidráulico acciona el motor de la bomba solo bajo demanda, ajustando el caudal hidráulico con precisión a la necesidad instantánea y sin consumir energía de la bomba durante los periodos de reposo.

El ahorro energético medido de los sistemas servohidráulicos frente a los hidráulicos de velocidad fija en las máquinas ISBM es de 30 a 451 TP3T en condiciones de producción comercial; no se trata de una cifra teórica, sino que se ha verificado a partir de los datos de consumo de las máquinas instaladas. Una máquina totalmente servo (totalmente eléctrica), que sustituye todos los ejes hidráulicos por sistemas mecánicos accionados por servomotores, logra un ahorro energético de 40 a 551 TP3T frente a los sistemas hidráulicos de velocidad fija. Todas las máquinas EP-HGY y EP-BPET utilizan de serie un accionamiento servohidráulico o totalmente servo. Si opera una máquina ISBM hidráulica de velocidad fija, la modernización con un sistema de bomba servohidráulica (siempre que el diseño del circuito hidráulico de la máquina lo permita) es la inversión energética con mayor retorno de la inversión disponible para dicha máquina.

Palanca 2: Reducir la energía del secador desecante

El secador desecante para resina PET suele ser el segundo mayor consumidor de energía en una celda de producción ISBM, después de la propia máquina. Los secadores desecantes estándar operan a 160–170 °C y consumen una cantidad significativa de energía tanto para el elemento calefactor como para el ciclo de regeneración del desecante. Existen varias medidas para reducir el consumo energético del secador sin comprometer su eficacia de secado:

• Adapte el tamaño de la secadora a la máquina: Un secador con el doble de capacidad necesaria para el caudal de la máquina desperdicia energía al calentar el aire a través de un lecho desecante sobredimensionado. Dimensionar el secador según el 110-130 TP3T del consumo horario de resina de la máquina, no con un margen de seguridad mayor.
• Utilice el control del punto de rocío: Los secadores desecantes modernos con sensores de punto de rocío cambian los ciclos de regeneración en función de la saturación real del desecante en lugar de un temporizador fijo, lo que reduce la energía de regeneración entre 20 y 40 TP3T en comparación con los sistemas controlados por temporizador.
• Aísle las conexiones de la secadora: Aislar la manguera entre la secadora y la tolva de la máquina reduce la pérdida de calor y permite que la secadora mantenga la temperatura deseada con un menor consumo de energía.

Palanca 3: Optimizar los perfiles del calentador de acondicionamiento

Los calentadores infrarrojos de la estación de acondicionamiento consumen una cantidad significativa de energía en las máquinas ISBM de 4 y 6 estaciones. Cada zona de calentamiento funciona continuamente a su temperatura de consigna durante la producción, independientemente de si la etapa de acondicionamiento limita el tiempo del ciclo o se completa dentro del tiempo disponible de la estación de inyección. El consumo de energía de los calentadores se puede reducir mediante: la configuración del número mínimo de zonas de calentamiento activas necesarias para lograr el perfil de temperatura objetivo de la preforma (las zonas que no se necesitan para un formato de botella específico deben apagarse, no solo reducirse); el uso de control por modulación de ancho de pulso (PWM) cuando esté disponible para reducir el consumo de energía de los calentadores durante los períodos de espera dentro de la etapa de acondicionamiento; y la confirmación de que la temperatura de acondicionamiento objetivo es la mínima necesaria para lograr una calidad de botella aceptable, en lugar de un sobrepaso conservador de la ventana de proceso.

El accionamiento servohidráulico de la serie EP-HGY, que permite el funcionamiento de la bomba bajo demanda, es la medida de reducción de energía más eficaz disponible en la producción de ISBM, con un ahorro de entre 30 y 451 TP3T en comparación con el sistema hidráulico de velocidad fija.

Palanca 4: Reducir la presión del aire de soplado

El aire de soplado a alta presión (25-40 bar) se genera mediante un compresor auxiliar específico y representa un coste energético significativo en la célula de producción ISBM. Varias medidas reducen el consumo energético del aire de soplado sin comprometer la calidad de la botella:

• Utilice la presión de soplado mínima que permita obtener una calidad de botella aceptable: Muchas máquinas ISBM vienen configuradas con la máxima presión de soplado por defecto como medida de precaución. Reducir la presión de soplado en incrementos de 1 a 2 bares, mientras se controla la calidad de la botella (claridad de la pared lateral, formación de la base, rendimiento de carga superior), permite normalmente una reducción de 3 a 8 bares respecto a la configuración predeterminada, con una reducción proporcional en el consumo de energía del compresor.
• Implementar la recuperación de aire de soplado: Algunos diseños de máquinas ISBM permiten recuperar parcialmente el aire a alta presión utilizado en la etapa de soplado después de la expulsión de la botella y reciclarlo de nuevo en el sistema compresor, reduciendo el consumo neto de aire por ciclo en 15–30%.
• Compruebe periódicamente si hay fugas de aire: Las fugas en el circuito de aire a alta presión (sellos de pasadores de soplado, sellos de varillas de estiramiento, asientos de válvulas de soplado) desperdician directamente la potencia del compresor. Un programa formal de inspección de fugas de aire cada 100 000 ciclos detecta y elimina las fuentes más comunes de desperdicio de energía en el sistema de aire a alta presión.

Palanca 5: Reducir el tiempo de ciclo

La reducción del tiempo de ciclo aumenta la cantidad de botellas producidas por hora con el mismo consumo de energía de la máquina, lo que reduce el costo energético por botella, incluso si el consumo total de energía de la máquina se mantiene constante. La reducción del tiempo de ciclo se logra mediante: la optimización del flujo y la temperatura del agua de refrigeración en el molde de inyección (reduciendo el tiempo de refrigeración dentro del ciclo de inyección); la optimización del circuito de refrigeración del molde de soplado para una refrigeración más rápida de las botellas; y el uso de la configuración de máquina de 6 estaciones (EP-HGYS280-V6), que permite tiempos de espera del molde más cortos mediante el uso de una estación de refrigeración posterior al soplado para completar la refrigeración de las botellas fuera del molde.

Palanca 6: Programación de la producción

El coste energético por botella también se ve afectado por las decisiones de planificación de la producción. Hacer funcionar la máquina a altas tasas de producción continuas es más eficiente energéticamente que los arranques, paradas y periodos de inactividad frecuentes. El arranque de la máquina desde frío consume una cantidad significativa de energía en el calentamiento del barril, el ciclo de secado y el acondicionamiento de la temperatura del molde. Un programa de producción que consolide las tiradas más pequeñas en tiradas continuas más largas, con cambios de formato planificados en lugar de interrupciones imprevistas, reduce el número de arranques por semana y el coste energético asociado. Siempre que sea posible, programe los cambios de molde inmediatamente después de finalizar una tirada de producción (mientras la máquina aún está a temperatura de funcionamiento) en lugar de después de una parada en frío, para evitar el coste energético de un segundo ciclo completo de calentamiento.

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Preguntas frecuentes

Medición y evaluación comparativa del rendimiento energético de ISBM

Antes de implementar medidas de reducción de energía, es fundamental establecer una medición de referencia. Para medir correctamente el consumo energético de la ISBM, es necesario monitorizar la entrada de potencia de la máquina (kWh por hora desde el interruptor de suministro), el secador (con medición independiente) y el compresor (con medición independiente o calculado a partir del flujo de aire y la eficiencia del compresor). Al dividir el consumo combinado de kWh por hora entre la producción de botellas por hora, se obtiene el valor de kWh por cada 1000 botellas, que es el parámetro más útil para comparar el rendimiento energético entre diferentes modelos de máquinas, sistemas de accionamiento y velocidades de producción.

Los datos de referencia de consumo energético publicados para la producción de ISBM varían considerablemente según el peso de la botella, el tiempo de ciclo y el sistema de accionamiento. Como referencia general: una máquina ISBM servohidráulica bien optimizada que produce botellas de agua PET de 500 ml a una velocidad de 1200 botellas por hora debería alcanzar entre 3 y 6 kWh por cada 1000 botellas (máquina, secador y compresor combinados). Una máquina totalmente servoaccionada equivalente alcanza entre 2 y 4 kWh por cada 1000 botellas. Una máquina hidráulica antigua de velocidad fija con una producción equivalente suele consumir entre 7 y 12 kWh por cada 1000 botellas. Estos datos de referencia son útiles para determinar si una máquina existente está funcionando al nivel de energía esperado o si se necesita optimizar el proceso o mejorar el equipo para subsanar la deficiencia.

Para una monitorización continua y precisa, instale submedidores en la máquina, el secador y el compresor por separado. Esto le permitirá identificar qué componente es responsable de cualquier aumento de energía y determinar la acción correctiva específica necesaria. La monitorización de la tendencia de energía por cada 1000 botellas a lo largo del tiempo también proporciona una alerta temprana sobre la degradación del equipo: un mayor consumo de energía a una producción constante suele indicar problemas mecánicos incipientes (desgaste de la bomba, fugas en los sellos, degradación de la eficiencia del compresor) antes de que causen un problema de calidad o producción.