Perseverancia: aire comprimido y vacío para la producción de recipientes de vidrio

Saint-Gobain Oberland AG es uno de los fabricantes líderes de recipientes de vidrio. Su fábrica de Wirges/Westerwald en Alemania produce cerca de 1,5 millones de botellas al día, usando grandes cantidades de aire comprimido en distintas etapas de compresión. El aire comprimido se genera utilizando compresores de paletas rotativas extremadamente duraderos, que no solo requieren un bajo nivel de mantenimiento sino que también ofrecen una alta eficiencia de consumo de energía.

Peligro, caliente: El vidrio, que se derrite a temperaturas de más de 1100 °C, se trabaja para formar botellas y recipientes en las plantas de moldeado.

Arena y carbonato de sodio, piedra caliza o dolomita y vidrio reciclado: estos son los ingredientes que se usan para fabricar botellas y recipientes de vidrio. El proceso también requiere temperaturas muy altas y aire (comprimido) como medio de transporte y procesamiento —y a gran escala— porque cuanto mayor es el volumen de producción, más rentables son los procesos.

Saint-Gobain Oberland AG, uno de los gigantes del sector, fabrica alrededor de 10 millones de recipientes de vidrio por día en sus cuatro plantas de Alemania. Desde el 2010, la empresa comercializa sus productos en las industrias de alimentos y bebidas bajo la marca Verallia. La fábrica de Wirges en Westerwald produce alrededor de 1,5 millones de unidades al día.

Un recorrido por la fábrica permite observar el proceso de producción y es impresionante. Se utiliza aire comprimido en distintas etapas de compresión para diferentes partes del proceso. Comienza con el transporte neumático de los materiales individuales hacia las plantas de mezclado.


Una vez que se combinan los ingredientes, el lote en polvo se introduce en uno de dos tanques, cada uno con una capacidad de alrededor de 300 toneladas métricas, donde se derrite y se mantiene a una temperatura cercana a los 1.600° C. El caudal caliente de vidrio derretido que se descarga desde el tanque se divide en porciones y el material al rojo vivo, que se transporta neumáticamente, se transfiere a la planta de moldeado a través de rodillos superresistentes al calor.

El proceso de moldeado utiliza aire comprimido y vacío: el material caliente se presiona en el molde usando aire comprimido, mientras el vacío succiona el vidrio hacia arriba contra las paredes del molde. El uso de ambos sistemas establece las condiciones para lograr un espesor uniforme de las paredes del producto.

A continuación, las botellas se enfrían en condiciones controladas. En el "extremo frío" que, en la industria de los recipientes de vidrio, significa temperaturas por debajo de 600° C, las botellas y contenedores se templan, se inspeccionan totalmente y se envasan.

Potencia de 3.600 kW instalada para el compresor

Con una producción diaria que alcanza los siete dígitos, no sorprende saber que la fábrica de Verallia en Wirges utiliza enormes cantidades de aire comprimido. Según explica Andree Merten, líder del equipo de medios y sistemas mecánicos: "Contamos con dos grandes estaciones de aire comprimido con una potencia de bombas de vacío/compresores de alrededor de 3.600 kW". El suministro de aire adyacente a los tanques de fundición es el área de mayor consumo del proceso de producción y los gerentes dedican atención especial a la generación de aire comprimido con consumo eficiente de energía. "El sistema de gestión energética en la fábrica tiene la certificación EN ISO 50001", dice Andree Merten. "Registramos toda la información sobre el uso de energía y utilizamos los resultados no solo para optimizar el consumo sino también para propósitos de mantenimiento preventivo".


Los compresores de paletas rotativas Wittig de Gardner Denver generan aire comprimido para la red de 4 bar.

Estos compresores producen grandes cantidades de aire comprimido

La sección de moldeado de botellas tiene cuatro compresores de paletas rotativas Wittig ROW 460, cada uno con una potencia de motor de 250 kW y un ROW 460 con una potencia de motor de 315 kW. Los compresores funcionan durante todo el año, suministrando un caudal casi constante de aire comprimido en la red de 4 bar a 15.000 m3/h. 

Los cuatro compresores ROW 600 de dos etapas de paletas rotativas generan hasta 15.000 m3/h de aire comprimido para la red de 6 bar. Este nivel de compresión se utiliza como proceso general y aire de la fábrica para una amplia variedad de tareas, tanto en el extremo frío como en el caliente del procesamiento.

Ambas redes usan compresores de velocidad fija y regulada. Además de proporcionar un suministro económico de carga base, esta disposición también permite la generación basada en la demanda, creando el volumen de aire comprimido que se necesita en un momento determinado sin funcionamiento sin carga.

Las estaciones de bombas de vacío funcionan con el mismo principio

Las tres estaciones de bombeo suministradas por Wittig de Gardner Denver, al igual que los compresores, generan un vacío de 200 mbar (absoluto). Estas bombas funcionan con el principio de paletas rotativas. Las tres estaciones de bombeo pueden generar hasta 13.500 m³/h de vacío.

Producción de aire comprimido sin aceite con compresores de pistón

Por lo tanto, en total hay doce unidades de alto nivel de salida funcionando en las dos plantas propulsoras y todas se basan en el principio de paletas rotativas. La única excepción es la red de 6 bar de funcionamiento sin aceite. Esta utiliza dos compresores de pistón CompAir R 180 sin aceite con una capacidad de 2000 m³/h.

Los cuatro compresores de dos etapas de paletas rotativas ROW 600 generan hasta 15.000 m3/h de aire comprimido para la red de 6 bar.

El vacío se genera usando estaciones de bombeo, que también funcionan con el principio de paletas rotativas.

"El sistema de gestión energética en la fábrica tiene la certificación EN ISO 50001. Registramos toda la información sobre el uso de energía y utilizamos los resultados no solo para optimizar el consumo sino también para propósitos de mantenimiento preventivo".

Andree Merten, líder del equipo de medios y sistemas mecánicos 

Suministran aire comprimido para el "extremo frío" de la fábrica, donde el aire entra en contacto con los productos terminados. Además, las ópticas láser en los sensores que se utilizan en el proceso de control de calidad también requieren aire sin aceite para su limpieza.

Valores sobresalientes de "consumo de aire comprimido por botella"

Entonces, ¿por qué Saint-Gobain Oberland en Wirges decidió utilizar el principio de paletas rotativas y escogió a Gardner Denver como su proveedor? Hay dos motivos principales: la eficiencia energética y la durabilidad de los equipos. La eficiencia energética se confirmó a través de una evaluación interna llevada a cabo en todas las fábricas. Según lo explica Helmut Schuckart, líder del equipo de medios y sistemas mecánicos: "Los resultados de esta evaluación, que midieron el consumo de aire comprimido por botella, fueron sobresalientes".

Un total de 170.000 horas con mantenimiento mínimo

Igual de importante para los gerentes es la larga vida útil de servicio de las bombas y compresores de paletas rotativas. Esta característica también puede atribuirse al principio de compresión: fuerzas centrífugas y aerodinámicas presionan las paletas rotativas de aluminio contra la pared de la cámara de compresión.

Estas fuerzas, junto con la lámina de aceite que se forma allí, crean un sello sin contacto altamente eficiente entre el rotor y la pared de la carcasa que evita cualquier tipo de desgaste. 

La velocidad baja de rotación de alrededor de 1.500 rpm, el bajo peso del rotor y la pequeña cantidad de partes móviles también contribuyen a la prolongada vida útil de servicio y los requisitos de mantenimiento extremadamente bajos. El contenido de aceite se elimina del aire comprimido usando separadores de aceite integrados ultra eficientes.

La prueba puede verse "en vivo" en Wirges: una estación de bombas de vacío totalmente operativa que se remonta a 1972, cuando la marca Wittig aún era propiedad de Demag AG y que todavía está en servicio como máquina auxiliar. Además, la fábrica de Verallia en Westerwald ha estado usando compresores de paletas rotativas para el suministro de aire comprimido desde 1990. Una de las primeras máquinas Wittig aún está en uso y ha acumulado un total de 170.000 horas de operación. De acuerdo con Helmut Schuckart: Sus requisitos de mantenimiento son extremadamente bajos. Se le hace un cambio de aceite cada 8.000 horas y reemplazamos los cojinetes y paletas después de 50.000 a 60.000 horas de operación. Otros tipos de compresores requieren mucho más mantenimiento". Es por esto que los compresores de paletas rotativas son más frecuentes en plantas de producción que necesitan grandes volúmenes de aire comprimido, las 24 horas del día.

Manufactura de alta calidad desde 1972: esta bomba de vacío sigue en servicio como máquina auxiliar.

Saint-Gobain Oberland en Wirges utiliza dos compresores de pistón CompAir para producir aire comprimido sin aceite. Este tipo de compresor también se utiliza ampliamente en destilerías, un importante sector de clientes de CompAir, Simmern.

El enfriamiento del aire de admisión aumenta la eficiencia y reduce los costos de servicio

Otra ventaja de este principio de compresión es la opción de enfriamiento del aire de admisión, que Saint-Gobain Oberland ha implementado en su red de baja presión de Wirges. "Antes de comprimirse", explica Helmut Schuckart, "el aire se enfría a - 20° C y también se lo seca. Esto evita la necesidad de utilizar una etapa de tratamiento en un sector posterior del sistema y aumenta la eficiencia del compresor de 15 a 20%". Este diseño también ayuda a reducir los costos de servicio porque reduce la temperatura del aceite.

Considerando las difíciles condiciones inherentes a la producción de vidrio, la alta eficiencia energética y la larga vida útil de servicio de los compresores de paletas rotativas Wittig lubricados con aceite son factores importantes en la operación rentable de la fábrica de Wirges y también en otros lugares. Los compresores de paletas rotativas Wittig de Gardner Denver también se utilizan en la sede central de Saint-Gobain Oberland Group en Bad Wurzach.

Autor: Torsten Kock, director de sistemas, 
Gardner Denver Schopfheim GmbH


Helmut Schuckart, líder del equipo de mantenimiento de medios y sistemas mecánicos (izquierda) y Torsten Kock, director de sistemas de Gardner Denver Schopfheim GmbH.