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Jan 22, 2024

Resfriamento de moldes de injeção: um retorno aos fundamentos

Bill Tobin | 03 de novembro de 2019 Lemos e ouvimos muito sobre “avanços” em nosso

Bill Tobin 03 de novembro de 2019

Lemos e ouvimos muito sobre "inovações" em nosso setor: os robôs eliminam os operadores; os sistemas de alimentação automática nunca permitem que a máquina seque; processadores e transdutores de sinal sofisticados monitoram cada microssegundo do processo de moldagem. Com toda essa engenhoca, no entanto, estamos vendo mais lucro e retorno do investimento pelo dinheiro gasto? Na verdade não, porque ficamos deslumbrados com a tecnologia e ignoramos os fundamentos.

Recentemente, recebi um e-mail de um cara que acabara de assumir o cargo de técnico líder. Ele se perguntou sobre o uso de refrigeradores e suas despesas. Ele também se perguntava sobre a qualidade de seus produtos quando a folha de preparação usava "água de torre" como principal fonte de resfriamento para moldes e máquinas.

O problema com a água da torre

Vamos atacar primeiro o problema simples, mas frequentemente esquecido - água da torre. Quando as pessoas constroem uma fábrica de moldagem, elas decidem sobre o número e o tamanho das máquinas de moldagem e calculam os requisitos de energia e refrigeração. O que eles tendem a ignorar é o que acontece quando máquinas adicionais são compradas, porque isso está coberto pelas "margens de segurança" dos projetos originais.

A troca de calor é necessária porque:

O óleo de máquina aquecido é resfriado diretamente da torre. O calor do plástico fundido dissipa-se primeiro no aço do molde, é transferido para os circuitos de refrigeração e depois para o permutador de calor do molde (chamado genericamente de Termolater, embora existam outros fornecedores) e finalmente para os circuitos de refrigeração evaporativa da torre.

O resfriamento evaporativo depende da evaporação da água. Isso depende da temperatura externa, umidade relativa e uma série de outras variáveis. É óbvio que quando o ar externo muda, a temperatura da água da torre também muda. À medida que a temperatura da água da torre muda, a temperatura do molde também muda e as dimensões e a qualidade das peças também mudam.

Outro motivo para evitar colocar água da torre diretamente em seu molde é o acúmulo de incrustações. Com a água fluindo através de um molde, você tem a configuração perfeita para a eletrólise, onde os minerais na água serão depositados nas linhas d'água. Apenas 1/64 pol. (0,4 mm) de acúmulo de incrustações pode reduzir a eficiência de transferência de calor de uma linha d'água em 60%, mesmo com fluxo adequado.

Curiosidades sobre temperaturas de distorção de calor

Primeira curiosidade: a temperatura de ejeção ideal para qualquer peça moldada é quando atinge 80% da temperatura de distorção térmica (HDT) do material. Segundo fato curioso: se você verificar a literatura, nenhum HDT de resina termoplástica é tão baixo que o valor de 80% acaba sendo a temperatura ambiente ou inferior. Existem algumas exceções práticas: elastômeros de paredes finas tendem a virar do avesso durante a ejeção. Se as dimensões não forem sacrificadas, se você "resfriar demais" a peça antes da ejeção, ela pode ficar rígida o suficiente para ejetar convencionalmente.

Esses fatos divertidos levantam uma questão simples: se isso estiver correto, por que precisamos de resfriadores? Você usa um resfriador na tentativa de superar o resfriamento inadequado em um molde.

A maioria dos moldes usa um Termolator para manter a temperatura do molde para que a peça possa atingir 80% de HDT da forma mais eficiente possível. Tenha em mente que o plástico é um mau condutor de calor. O calor do plástico irradia de forma relativamente lenta para o molde de aço. As características de transferência de calor do aço do molde e da água nas linhas de resfriamento são muitas vezes mais rápidas.

O elo fraco neste sistema de transferência de calor de plástico-metal-água é a taxa de fluxo da água. Quando a água flui suavemente como um riacho suave, ela flui em camadas: isso é chamado de fluxo laminar. A camada que está em contato com algo - as paredes da linha d'água ou o fundo do riacho - fluirá muito lentamente. A água no topo do riacho ou no centro da linha d'água só precisa passar por si mesma e flui mais rápido. Com o fluxo laminar, o calor se transfere muito lentamente porque precisa aquecer essa camada estacionária antes que as camadas fluidas possam pegá-lo e sair do molde.