casos de éxito
Humidificación controlada de calandras en la fabricación de film técnico
Descripción del proyecto
Un fabricante de film polimérico técnico necesitaba sustituir un vaho incontrolado por un aporte de vapor uniforme y regulable, adaptado a la geometría de su calandra, para mejorar el despegue del TPU sin dañar el microrrelieve y con funcionamiento continuo durante campañas de 72 horas.
Situación original
¿Qué retos nos planteó el cliente?
Un fabricante de film polimérico técnico (principalmente TPU) produce por calandrado: el polímero fundido sale del cabezal y pasa entre dos rodillos texturizados, de 350 y 450 mm de diámetro, que lo laminan y le transfieren un microrrelieve mate. Los rodillos van refrigerados internamente con agua a 5-10 °C, pero su superficie trabaja a temperatura ambiente por el calor que aporta el film.
El problema era la adherencia. El TPU caliente se pegaba al rodillo que recibe el polímero y le costaba despegar, tanto en el punto de contacto principal como en la salida del segundo rodillo. El cliente había comprobado empíricamente que una fina capa de humedad sobre la superficie resolvía el despegue, y había construido una solución propia: una canal abierta de acero inoxidable recorrida por agua a unos 70-90 °C, situada bajo el rodillo, cuyo vaho condensaba sobre la superficie.
El sistema funcionaba, pero con limitaciones serias. La modulación del caudal era pobre: no había forma de regular con precisión cuánta humedad llegaba al rodillo. Y el margen de error era estrecho, porque un exceso de agua anula el microrrelieve y arruina el acabado del film. A esto se sumaban las restricciones de la máquina: los rodillos se desplazan en dos ejes y basculan unos 20° para ajustar la presión entre ellos, así que cualquier dispositivo tenía que ser compacto, ligero, solidario a esos movimientos y desmontable con facilidad. Las campañas de producción duran 72 horas seguidas, de modo que la solución debía trabajar de forma ininterrumpida y uniforme a lo largo de toda la generatriz del rodillo, con la menor velocidad de salida posible para no generar ruido y, a ser posible, sin gotear, para poder ubicarla en posición cenital.
El cliente necesitaba pasar de un vaho incontrolado a un aporte de vapor uniforme, regulable en un rango de 0,6 a 6 kg/h y adaptado a la geometría de su calandra. Nos preguntó si Giconmes podía diseñarlo.
Solución aportada
Solución de vapor desarrollada adhoc por Giconmes
Solución propuesta
El planteamiento fue sustituir la canal de agua caliente por una barrera de vapor saturado a baja presión, generada por un equipo eléctrico y distribuida por dos colectores diseñados a medida, uno para cada rodillo.
El corazón del sistema es un generador eléctrico de vapor NGV-1706 de 6 kW, con una producción regulable entre 0,14 y 8,6 kg/h que cubre con holgura el rango requerido, presión de trabajo hasta 4,5 bar y autonomía ilimitada gracias a la alimentación en continuo. Al ser eléctrico, arranca en minutos, no requiere chimenea ni combustible y se integra en la sala de producción sin obra.
Para la distribución diseñamos dos colectores tubulares de acero inoxidable de 22 mm de diámetro y 1.750 mm de longitud, con doble acometida y orificios de salida cada 10 mm, de modo que cada centímetro de rodillo recibe la misma cantidad de vapor. Cada colector va montado sobre un soporte tipo canal, fijado a los bastidores laterales de la calandra y solidario a los movimientos de los rodillos: el difusor acompaña al rodillo cuando este se traslada o bascula, sin necesidad de reajustar nada. El diseño se hizo sobre medidas y fotografías tomadas en planta y se validó en 3D antes de fabricar, con previsión de sustituir los colectores por otros de mayor longitud si en el futuro se amplía la anchura útil de trabajo.
La regulación se resolvió de forma deliberadamente sencilla. El cliente quería validar el concepto antes de invertir en automatización, así que el control se hace mediante válvula de aguja a la entrada de cada colector, precedida de un separador de gotas que minimiza las condensaciones y el goteo durante el arranque. Mangueras calorifugadas conducen el vapor desde el generador hasta la calandra. El sistema queda preparado para incorporar más adelante una regulación automática por temperatura si fuera necesario.
El proyecto se desarrolló en cinco meses, desde la primera consulta hasta la puesta en marcha, con una visita técnica a planta para la toma de datos, diseño de los soportes a medida en Giconmes y una única jornada de instalación. Todo el conjunto está fabricado conforme a la Directiva de Equipos a Presión 2014/68/UE.
Tecnología utilizada
- Generador eléctrico de vapor NGV-1706 de 6 kW, producción regulable entre 0,14 y 8,6 kg/h y presión de trabajo hasta 4,5 bar
- Dos colectores tubulares de acero inoxidable de 22 mm de diámetro y 1.750 mm de longitud, con doble acometida y orificios de salida cada 10 mm
- Soportes tipo canal fijados a los bastidores laterales de la calandra, solidarios a los movimientos de los rodillos
- Separador de gotas a la entrada de cada colector
- Mangueras calorifugadas para la conducción del vapor desde el generador hasta la calandra
RETOS
Cumplimos con los requisitos del cliente
El film ya no se pega. Con la barrera de vapor en funcionamiento, el despegue del TPU es limpio y continuo durante toda la campaña, sin los ajustes manuales que exigía el sistema anterior.
La clave está en el control: el vapor se aplica de forma uniforme sobre toda la generatriz del rodillo, con un caudal regulable y repetible que permite trabajar en el punto justo de humedad, suficiente para el despegue y sin exceso que dañe el microrrelieve.
El resultado es una fabricación más eficiente y precisa, con un equipo compacto, eléctrico y diseñado a medida de la máquina.
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No hay ningún tipo de emisiones contaminantes más allá de las producidas en el proceso de producción eléctrica, por tanto, pueden llegar a ser neutras en función del mix eléctrico. Las calderas eléctricas de vapor son el presente y el futuro.
Perfectamente. Incluso es recomendable para obtener la máxima eficiencia. No hay problema en control remoto siempre que se respete la normativa vigente.
Un generador de vapor es un equipo a presión que junto a la red de tuberías afecta está sometido a control reglamentario e instrucciones técnicas complementarias, según Reglamento publicado en Real Decreto 809/2021, de 21 de septiembre. Su mantenimiento está dividido en una parte de sencillo cumplimiento por parte del propietario:
- Conocer y aplicar las instrucciones del fabricante en lo referente a la utilización, medios de seguridad y mantenimiento.
- No poner en servicio la instalación o impedir el funcionamiento de los equipos a presión si no se cumplen los requisitos del Reglamento.
- Disponer de al menos la siguiente documentación de los equipos a presión mientras estén instalados: Declaración de conformidad, en su caso, instrucciones del fabricante, y si procede, certificado de instalación, junto con otra documentación acreditativa (en su caso, Proyecto de Instalación, acta de la última inspección periódica, certificaciones de reparaciones o modificaciones de los equipos, así como cualquiera otra documentación requerida por la correspondiente instrucción técnica complementaria (ITC) de este reglamento). Respecto a contenidos consultar anexo IV del reglamento. Esta documentación estará a disposición del órgano competente de la comunidad autónoma y de las empresas que efectúen las operaciones de mantenimiento, reparación o inspecciones periódicas.
- Utilizar los equipos a presión dentro de sus límites de funcionamiento previstos por el fabricante y retirarlos del servicio si dejan de disponer de los requisitos de seguridad necesarios.
- Realizar el mantenimiento de las instalaciones, equipos a presión, accesorios de seguridad y dispositivos de control de acuerdo con las condiciones de operación y las instrucciones del fabricante, debiendo examinarlos al menos una vez al año.
- Ordenar la realización de las inspecciones periódicas que les correspondan de acuerdo con lo dispuesto en el artículo 6 del reglamento.
- Disponer y mantener al día un registro de los equipos a presión de las categorías I a IV, del RD 709/2015, de 24 de julio, o asimilados a dichas categorías según artículo 3.2 del reglamento, así como sus instalaciones.
Es conocido que aplicando una fuente de calor al agua, ésta se transforma en vapor a partir del punto de ebullición y a presión atmosférica. A partir de aquí, en función del grado de saturación requerido del vapor para su correcta aplicación, deberemos incrementar la presión con el fin de obtener mayor temperatura. Para cambiar la temperatura y grado de saturación del vapor, siempre deberemos modificar la presión.
Es una unidad de presión equivalente a 1Kg/cm2, a 0,98 atmósferas o 14,50 PSI
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