Un molde puede tener un atemperador perfecto y aun así enfriar mal. El motivo suele estar en el caudal: circuitos con poco agua, mal repartida o en régimen laminar. El caudal de refrigeración del molde es la variable que más se da por supuesta y la que menos se mide. Esta guía explica cómo calcular el mínimo que necesita cada circuito, cómo comprobar el salto térmico y cómo medirlo en planta.
Dos criterios que hay que cumplir a la vez
El caudal de cada circuito tiene que satisfacer dos condiciones:
- Régimen turbulento, para que el agua arranque calor de la pared del canal.
- Salto térmico pequeño entre entrada y salida, para que el molde tenga la misma temperatura en todo el circuito.
El caudal correcto es el mayor de los dos. Casi siempre manda el segundo, pero el primero es el que se olvida en los canales estrechos.
Régimen turbulento y número de Reynolds
En régimen laminar el agua se mueve en capas y la que toca la pared apenas se renueva: transfiere poco calor. En régimen turbulento se mezcla y el intercambio se multiplica. Lo indica el número de Reynolds:
Re = v · D / ν
- v: velocidad del agua (m/s).
- D: diámetro del canal (m).
- ν: viscosidad cinemática del agua (m²/s). Unos 1,0 × 10⁻⁶ a 20 °C, 0,66 × 10⁻⁶ a 40 °C y 0,36 × 10⁻⁶ a 80 °C.
Por debajo de 2.300 el flujo es laminar; entre 2.300 y unos 4.000, de transición. Para refrigerar moldes se recomienda trabajar con Re de 10.000 o más, con flujo claramente turbulento.
Ejemplo: canal de 10 mm con agua a 40 °C
Para Re = 10.000: v = Re · ν / D = 10.000 × 0,66 × 10⁻⁶ / 0,010 = 0,66 m/s. La sección de un canal de 10 mm es de 7,85 × 10⁻⁵ m², así que el caudal mínimo es 0,66 × 7,85 × 10⁻⁵ = 5,2 × 10⁻⁵ m³/s, unos 3,1 l/min.
La tabla da el caudal mínimo por circuito para Re = 10.000 según diámetro y temperatura del agua:
| Diámetro del canal | Agua a 20 °C | Agua a 40 °C | Agua a 80 °C |
|---|---|---|---|
| 6 mm | 2,8 l/min | 1,9 l/min | 1,0 l/min |
| 8 mm | 3,8 l/min | 2,5 l/min | 1,4 l/min |
| 10 mm | 4,7 l/min | 3,1 l/min | 1,7 l/min |
| 12 mm | 5,7 l/min | 3,7 l/min | 2,0 l/min |
| 14 mm | 6,6 l/min | 4,4 l/min | 2,4 l/min |
Dos conclusiones prácticas: el agua fría necesita más caudal para ser turbulenta, y el aceite, mucho más viscoso, necesita todavía más. En circuitos de aceite haz la cuenta con la viscosidad del aceite a su temperatura de trabajo.
Salto térmico entre entrada y salida
El segundo criterio sale del balance de calor: Q = m · cp · ΔT. Para que el molde sea homogéneo, la diferencia entre la entrada y la salida de cada circuito no debería pasar de 2–3 °C, y en piezas técnicas o de precisión conviene acercarse a 1–2 °C.
Ejemplo: un molde que debe evacuar 6 kW (por ejemplo, unos 36 kg/h de PP) con cuatro circuitos iguales. Cada circuito retira 1,5 kW. Con ΔT = 2 °C: m = 1,5 / (4,18 × 2) = 0,18 kg/s, unos 10,8 l/min por circuito.
En un canal de 10 mm a 40 °C, el mínimo por Reynolds era 3,1 l/min. Aquí manda el criterio térmico: hacen falta casi 11 l/min, y con ese caudal el flujo es claramente turbulento. Comprueba después que la bomba del atemperador da ese caudal total (unos 43 l/min) con la pérdida de carga real del molde.
Equilibrar los circuitos
Calcular el caudal no sirve de nada si luego no llega a cada circuito. Los problemas habituales:
- Circuitos en paralelo desiguales: el agua va por donde menos resistencia encuentra. Un circuito largo o con muchos codos recibe menos caudal que uno corto.
- Circuitos en serie: el salto térmico se acumula y la última zona trabaja más caliente que la primera.
- Cal y suciedad: reducen la sección útil y el caudal sin que nadie lo note. Lo explicamos en cal e incrustaciones en el circuito del molde.
- Mangueras y enchufes rápidos estrechos: un enchufe de paso reducido puede limitar más que el propio canal.
Cómo medirlo en planta
Lo que no se mide, no se controla. Hay tres niveles:
- Caudalímetro por circuito: permite ver el caudal real de cada canal y detectar circuitos obstruidos o desequilibrados. Si estás empezando, lee nuestra entrada sobre el caudalímetro y consulta nuestros caudalímetros industriales.
- Medir temperatura de entrada y salida: el ΔT real de cada circuito confirma si el caudal es suficiente. Es la base del control por delta T.
- Distribución multicircuito con vigilancia: mide caudal y temperatura de cada circuito de forma continua y avisa si alguno se desvía. Mira la distribución multicircuito electrónica.
Errores típicos
- Fiarse del caudal nominal de la bomba en vez de medir el caudal real de cada circuito.
- Conectar en serie circuitos que deberían ir en paralelo para ahorrar mangueras.
- Usar enchufes rápidos de paso reducido en canales de diámetro mayor.
- No revisar los circuitos hasta que aparecen defectos en las piezas.
Preguntas frecuentes
¿Qué número de Reynolds necesita un molde?
Como referencia, 10.000 o más. Por debajo de 4.000 el intercambio térmico cae de forma importante.
¿Qué ΔT es aceptable entre entrada y salida?
Entre 2 y 3 °C en general, y 1–2 °C en piezas de precisión.
¿Más caudal siempre es mejor?
No. Una vez en régimen turbulento y con ΔT pequeño, más caudal solo aumenta la pérdida de carga y el consumo de la bomba.
¿Cada cuánto conviene medir el caudal?
Lo ideal es vigilarlo de forma continua. Como mínimo, al montar cada molde y cuando cambie la calidad de las piezas.
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