Glass International Spanish March 2022 by Quartz Business Media

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˜ - Marzo 2022 Spanish/Espanol

I N T E R N A T I O N A L

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TRES SERVICIOS LÍDERES EN LA INDUSTRIA ACTUANDO EN UNIDAD. SORG Group es más que una sola empresa. Está compuesto por tres fuerzas únicas, impulsadas por la experiencia, confiabilidad e innovación, proporcionando un solo punto de contacto para el soporte a la industria del vidrio, con diseños óptimos y eficiencia en suministros a lo largo de toda la vida útil de los hornos.

Juntos, somos SORG Group.

Somos un socio orientado al cliente y dedicado al diseño, construcción y optimización de casas de mezcla y plantas de cullet utilizando la mejor tecnología disponible.

Somos líder mundial en tecnología de fundición y acondicionamiento de vidrio, mejorando el desempeño de hornos para maximizar la vida útil de los activos.

Somos un proveedor a nivel mundial para la construcción de hornos, suministros de acero, reconstrucciones vidrio-a-vidrio, así como mantenimiento y reparaciones en caliente.

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Contents

www.glass-international.com Editor: Greg Morris Tel: +44 (0)1737 855132 Email: gregmorris@quartzltd.com Deputy Editor: Jess Mills Tel: +44 (0)1737 855154 Email: jessmills@quartzltd.com Designer: Annie Baker

Marzo 2022

Sales Executive: Manuel Martin Quereda Tel: +44 (0)1737 855023 Email: manuelm@quartzltd.com Managing Director Tony Crinion tonycrinion@quartzltd.com

Chief Executive Ofﬁcer: Steve Diprose Chairman: Paul Michael

Subscriptions: Jack Homewood Tel: +44 (0)1737 855028 Fax: +44 (0)1737 855034 Email: subscriptions@quartzltd.com

Published by Quartz Business Media Ltd, Quartz House, 20 Clarendon Road, Redhill, Surrey RH1 1QX, UK. Tel: +44 (0)1737 855000. Fax: +44 (0)1737 855034. Email: glass@quartzltd.com Website: www.glass-international.com

Ofﬁcial publication of Abividro the Brazilian Technical Association of Automatic Glass Industries

Member of British Glass Manufacturers’ Confederation

Perﬁl de la empresa: Vidrio Formas Vidrio Formas inaugura su segunda planta

Fabricación de vidrio digital Embotellado inteligente: Conectando los datos con un hilo digital

Descarbonización La mejor mirada es la interior

Fabricación de vidrio renovable Tecnología de fusión y acondicionamiento renovable

Perﬁl de la empresa: International Cookware International Cookware planiﬁca la próxima reconstrucción

Decoracion ¿Serigrafía, chorro de tinta o ambas?

Reciclaje Soluciones de precalentamiento para mejorar la eficiencia

Perﬁl de la empresa: Kapoor Glass India Negocio familiar con ADN mejorado

Reciclaje Reciclaje: El proceso de recuperación económica y el uso de TODO el vidrio residual

Tecnología de extremo caliente Waltec avanza hacia una mejor “economía” para las líneas de prensado

Descarbonización Las descarbonización de emisiones de CO2 relacionadas con la energía en la industria del vidrio

China National Association for Glass Industry

United National Council of the glass industry (Steklosouz) Glass International annual subscription rates including Glass International Directory: For one year: UK £205, all other countries £268. For two years: UK £369, all other countries £482. For three years: UK £408, all other countries £563. Airmail prices on request. Single copies £53.

Printed in UK by: Pensord, Tram Road, Pontlanfraith, Blackwood, Gwent NP12 2YA, UK. Glass International Directory 2020 edition: UK £185, all other countries £195. Printed in UK by: Marstan Press Ltd, Kent DA7 4BJ Glass International (ISSN 0143-7838) (USPS No: 020-753) is published 10 times per year by Quartz Business Media Ltd, and distributed in the US by DSW, 75 Aberdeen Road, Emigsville, PA 17318-0437. Periodicals postage paid at Emigsville, PA. POSTMASTER: send address changes to Glass International c/o PO Box 437, Emigsville, PA 17318-0437.

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Sales Director: Ken Clark Tel: +44 (0)1737 855117 Email: kenclark@quartzltd.com

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Perﬁl de la empresa: Vidrio Formas

Vidrio Formas inaugura su segunda planta

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Vidrio Formas, empresa mexicana dedicada a la fabricación de envases de vidrio, recientemente encendió con éxito el horno en su segunda fábrica ubicada en Lerma. Marcos Bernstein, su director general, analiza la instalación, los retos de construir una fábrica en un contexto de pandemia, y los beneﬁcios que aportará a los clientes.

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Perﬁl de la empresa: Vidrio Formas

¿Cuándo encendieron el horno de vidrio nuevo? ¿Pudieron hacer una ceremonia oﬁcial con invitados? El periodo de calentamiento duró 10 días y el relleno nos llevó cuatro días. Comenzamos a hacer botellas el 2 de julio.

¿Esta inversión creará nuevos puestos de trabajo? Hemos creado 160 nuevos puestos de trabajo directos y muchos otros indirectos. ¿La pandemia creó algún reto mientras se construía la fábrica? La pandemia provocó varias demoras en la construcción de la planta nueva. Tuvimos que mantener un número reducido de trabajadores al mismo tiempo para limitar la cantidad de personas presentes en la planta. Las demoras ocurrieron principalmente mientras construíamos la planta e instalábamos las máquinas. Los proveedores extranjeros se comportaron muy bien. No hubo demoras y la mayoría de las piezas y los equipos llegaron a tiempo. Recibimos ayuda de los técnicos de casi todos los proveedores sin tener casos de COVID-19. Solo una compañía extranjera se negó a enviar a sus empleados.

¿Qué productos va a fabricar este horno nuevo? Fabricamos los mismos productos que en la planta 1, principalmente botellas de licores y envases para la industria alimenticia. ¿Qué beneﬁcios traerá esta inversión a sus clientes? Nuestros clientes han crecido en los últimos años y están buscando más proveedores de productos, así que están encantados de que la planta nueva comenzara a trabajar. ¿Qué implicó dicha inversión? La inversión incluyó una planta mezcladora para el horno de vidrio nuevo y la mayoría de los requisitos para tener un segundo horno en esta

«HEMOS CREADO 160 NUEVOS PUESTOS DE TRABAJO DIRECTOS Y MUCHOS OTROS INDIRECTOS

Nosotros informamos sobre el desafortunado incendio que sufrieron en febrero del 2020. ¿La fábrica ya se recuperó por completo y volvió a funcionar? La planta 1 está funcionando bien desde principios de julio del 2020. Lamentablemente, debido a la ola de coronavirus de enero y febrero de este año, se restringió el suministro de oxígeno líquido, y tuvimos que reducir la capacidad alrededor de un 30 % por unos 45 días. Después, la gran tormenta en el sur de los EE. UU. también afectó el suministro de gas natural durante una semana, y tuvimos que dejar de fabricar el 100 % de las botellas durante una semana en marzo de este año. Por último, y desgraciadamente una vez más, debido al brote de la variante «delta» en México, la semana pasada nos informaron que nuevamente se restringirá el suministro de oxígeno líquido la semana próxima, así que tuvimos que reducir nuestra capacidad un 20 % en la planta 1. Como el nuevo horno en la planta 2 es de regeneración y no necesita oxígeno, la producción marcha al 100 %. �

Vidrio Formas, Lerma, México https://www.vidrioformas.com/

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planta: un horno de regeneración de llama tipo U o end-port, de 320 MTD, capaz de abastecer vidrio a cuatro máquinas, de las cuales dos máquinas de diez secciones doble gota fueron instaladas inicialmente, e instalaremos las dos restantes en un futuro cercano. También se instalaron líneas completas de cintas de transporte de botellas con máquinas de inspección y máquinas paletizadoras. ¿Por qué decidieron invertir? Después de varios años de haber exceso de capacidad, por ﬁn el mercado reaccionó, y ahora es todo lo contrario, no hay suﬁciente capacidad en la región para abastecer los requisitos del mercado.

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¿Busca el futuro de la reducción de CO2? No busque más... Confíe en FIC La posible solución son los hornos híbridos que funcionan hasta con un 80% de electricidad, PERO los pequeños pasos aumentan el boost eléctrico para reducir el CO2 por lo tanto superboost. GS y FIC son las empresas INDICADAS para proveer modelado CFD para sus hornos flexibles futuros.

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Fabricación de vidrio digital

Embotellado inteligente: Conectando los datos con un hilo digital

nivel mundial, los consumidores son cada vez más conscientes de su propio impacto ambiental y de cómo sus elecciones pueden afectarlo considerablemente. El vidrio siempre ha tenido una ventaja competitiva en el sector de los envases gracias a su capacidad innata de poder ser reciclado de manera fácil y rentable. Hoy en día, estamos empezando a aprovechar todo su potencial al combinar una de las formas más antiguas de envasado con la tecnología de vanguardia de la industria 4.0. La digitalización se está convirtiendo, sin duda alguna, en uno de los avances más importantes en el mundo de la fabricación de vidrio a medida que entramos en esta nueva etapa de la evolución del sector. La captura y el uso de datos ofrecen un cúmulo de oportunidades, y pueden ser utilizados para ofrecer transparencia sobre la vida útil de cada pieza de vidrio; pero tenemos que averiguar cómo hacerlo de manera más eficaz. Para ello, será fundamental comprender el verdadero valor que pueden obtener todas las partes

interesadas al utilizar los datos de cada etapa del recorrido de un envase.

los datos para conectar a trabajadores, fábricas, clientes y consumidores

Panorama actual de la tecnología del vidrio

� La descarbonización y la carrera hasta cero emisiones netas, que sigue siendo el tema de dominante, con nuevas soluciones tecnológicas que salen a la luz todo el tiempo.

Como empresa líder en el sector tecnológico, Siemens invierte enormemente en comprender el rumbo de las tendencias. Predecir el próximo movimiento del mercado es una parte esencial de nuestra estrategia empresarial para poder desarrollar innovaciones que se adelanten a su tiempo y ayuden a nuestros clientes a crecer. Actualmente se están produciendo una serie de cambios clave en el sector del vidrio que, en nuestra opinión, tendrán una gran repercusión en el futuro de la industria. Entre ellos se encuentran los siguientes: � Un mayor uso de la digitalización y automatización en la fabricación, lo que ofrece grandes oportunidades para seguir mejorando el proceso de fabricación del vidrio � Aprovechamiento del poder de

La colaboración es la clave para garantizar que aprovechemos al máximo estas tendencias, y no haya solo alianzas individuales. Es fundamental que las industrias se agrupen para explorar nuevas posibilidades, que trabajen con socios y proveedores para compartir conocimientos y alcanzar los objetivos en común.

El poder de la digitalización Sabemos que la digitalización y la creación de «botellas inteligentes» pronto hará posible realizar un seguimiento de un producto, y de los materiales que lo componen, a través de tecnologías como Continúa>>

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Stephen Haigh* analiza las predicciones en torno al aumento de la digitalización en la fabricación de vidrio, y la manera en que las iniciativas basadas en datos pueden dar forma a un nuevo futuro sustentable para los envases.

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Fabricación de vidrio digital

la cadena de bloques y gemelos digitales: desde sus materias primas hasta el final de su vida útil cuando se vuelva a reciclar. Esta transparencia de todo el recorrido es imprescindible para comprender mejor el impacto carbónico de cada producto. Producir estas botellas inteligentes constituye la primera mitad de la ecuación; la segunda consiste en lo que hacemos con los datos que producen. Si el sector es capaz de crear botellas inteligentes viables que puedan aprovechar la información de su ciclo de vida, estaremos en una situación que nos permitirá crear un mapa de datos único para los envases. Esto nos permitirá ver dónde están las brechas en la eficiencia, y dónde hacen falta mejoras a lo largo de la cadena de suministro para que las botellas de vidrio sean aún más sostenibles. El mayor uso de la digitalización es crucial para el éxito a largo plazo de la fabricación de vidrio en todos los ámbitos, ya que ayuda a que el mercado sea más eficiente y rentable y, al mismo tiempo, más respetuoso con el medioambiente, en una época en la cual esto es más importante que nunca.

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Producción de botellas inteligentes En lo que respecta a la tecnología digital en la producción, en Siemens utilizamos tecnología de planta virtual para que nuestros clientes y socios puedan simular el entorno de su propia planta y ejecutar líneas de prueba virtuales antes de comprometerse con una producción en la realidad. Todo puede simularse en un entorno virtual, desde la disposición de la planta hasta el flujo de materiales, los procesos, el diseño del producto y su ejecución, lo que les permite a nuestros clientes comprobar y adaptar su enfoque, y probar con precisión sus capacidades de producción sin incurrir en los altísimos costes asociados a una prueba en la vida real. El uso de esta tecnología ofrece una serie de ventajas, tales como la flexibilidad, el mantenimiento de la disponibilidad de la planta en la realidad, beneficios en

materia de salud y seguridad, ahorro de costes y la posibilidad de optimizar los sistemas.

La tecnología digital en Encirc El proyecto de control de procesos «DEEP Control» de Encirc, un revolucionario proyecto digital que cuenta con la colaboración de Siemens, pretende reducir las emisiones de carbono de la empresa en más de 15 600 toneladas cada año. La nueva solución del control de procesos ha conectado digitalmente los hornos de Encirc con sus 14 líneas de producción en la planta. El proyecto reducirá el impacto ambiental de cada botella que produzca Encirc, al tiempo que ofrecerá nuevas oportunidades de eficiencia digital en toda la empresa. El proyecto «DEEP Control» utiliza la tecnología más avanzada, disponible con la plataforma y el panel de control MindSphere de Siemens. MindSphere es una solución líder de servicios de Internet de las cosas (IdC) industrial que utiliza la analítica avanzada y la IA para recopilar, analizar y compartir datos entre todas las partes de un sistema para optimizar las operaciones. Como parte del proyecto «DEEP Control», se puede utilizar la plataforma MindSphere para crear un gemelo digital de la planta. Mediante esto, se pueden realizar pruebas y experimentos para explorar cómo afectarán los distintos factores al vidrio, los hornos y las líneas de formación sin necesidad de apagar o adaptar el lugar real. La oportunidad de probar nuevas adaptaciones y experimentar sin perder la producción o crear resultados finales desconocidos será sumamente beneficiosa al momento de probar nuevos combustibles, por ejemplo, hidrógeno o biocombustible, y de ensayar nuevos métodos de aligeramiento.

El valor de los datos Entonces, tras la etapa de producción, ¿qué se puede hacer con la gran

cantidad de datos que pueden producir las operaciones inteligentes? Para los fabricantes, las marcas de bebidas, los detallistas, y demás, es mucho lo que se puede ganar si se conoce mejor la vida útil de un envase de vidrio. Para los fabricantes, tener acceso a más datos supone poder hacer un mejor uso de los recursos al conectarse con recicladores y detallistas, comprender mucho mejor los niveles de ventas y los de calcín reciclado en el mercado, dónde se encuentra en el país, cuán cerca están de recibir los envíos, y después, planificar en consecuencia. Las marcas de bebidas pueden garantizar que sus envases contribuyen a la economía circular al poder rastrear la huella de carbono de cada botella y adecuarla en función de su recorrido por el mercado. Sin embargo, aún queda trabajo por hacer en lo que respecta al valor final de las botellas inteligentes y su utilidad para los consumidores, en contraposición a las empresas. La respuesta puede ser un sistema digital de sistema de depósito, devolución y retorno. Recompensar a los consumidores finales por las botellas de vidrio que reciclen es probablemente la mejor manera de cerrar el círculo y ofrecer botellas realmente inteligentes. Cuando podemos rastrear las materias primas de cada botella, la planta y el horno que se utilizaron para fabricarla, el cliente que la embotelló, el lugar donde se vendió, y el momento en que se recicló, obtenemos una imagen plena y precisa del ciclo de vida de la botella. Y, cuando lo tenemos trazado virtualmente ante nosotros, podemos comenzar realmente a identificar oportunidades y hacer cambios interesantes en la fabricación de vidrio de cara al futuro. El recorrido del vidrio basado en datos apenas ha comenzado, y los beneficios parecen ser ilimitados. �

Jefe del sector vidrio, Siemens, Reino Unido, https://new.siemens.com/global/en/ markets/glass-solar/glass-industry.html Encirc, Elton, Reino Unido www.encirc360.com

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Si hacemos una inspección minuciosa, habrá muchas menos paradas Disminuye la cantidad de paradas en la línea gracias al control de alimentación IQM. Disponible en el modelo FleXinspect Generation III.

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Descarbonización

La mejor mirada es la interior Rene Meuleman* explica algunos combustibles alternativos para fabricar vidrio y afirma que dejar de utilizar combustibles fósiles requiere un cambio de mentalidad, no solo de tecnología.

lasgow lo volvió a dejar claro: la manera en que fabricamos vidrio tendrá que cambiar y convertirse en libre de carbono. Y tenemos menos de 30 años para hacerlo. No cabe duda de que la fabricación de vidrio es una industria de alto consumo energético, y verse obligados a dejar de utilizar combustibles fósiles exige un cambio en la tecnología y, casi seguramente, una mentalidad diferente. Desde que se introdujeron los hornos de regeneración, la industria del vidrio ha recorrido un largo camino, y ha alcanzado, año tras año, las cifras más altas en mejora de eficiencia energética entre las industrias que consumen energía a gran escala. Lamentablemente, la mejora de la eficiencia de los hornos de vidrio

tradicionales alimentados con combustibles fósiles casi se paralizó alrededor del 2000. ¿Esto significa que esta tecnología ha llegado al límite de su eficiencia energética? Aún no, pero se está acercando a estos límites, y es necesario considerar las nuevas tecnologías de fusión y el uso de energías renovables. Aparecerán muchos diseños nuevos de hornos, pero antes de adentrarnos en cómo deben ser los hornos en el futuro, debemos responder otras preguntas importantes: «¿Qué tipo de energías renovables estarán disponibles en cantidades suficientes?, ¿es adecuado para nuestros procesos?, ¿será lo suficientemente eficiente desde el punto de vista energético?, ¿estará disponible a un precio comercial aceptable y allí en donde se encuentren las fábricas de

RCDE - Evolución de los precios del 2017 al 2021

vidrio?»

Infraestructura La mayor parte de las fábricas de vidrio en la actualidad, en especial las plantas de vidrio para envases, no se encuentran en las áreas industriales que se han establecido en los últimos tiempos. Por lo tanto, la mayoría no contará con la infraestructura para energías renovables donde está ubicada ni tampoco en algún sitio cercano. La potencia eléctrica suficiente en el lugar será limitada, y el suministro tanto de hidrógeno como de oxígeno suficiente será, muy probablemente, inexistente. Obtener la cantidad de potencia eléctrica o de hidrógeno y oxígeno requerirá de inversiones, y puede insumir demasiado tiempo.

¿Qué tipo de energías renovables estarán disponibles en cantidades suficientes?

EUR/tonelada

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Hidrógeno

� RCDE - Evolución de los precios

Comencemos con la definición de hidrógeno verde: es aquel que se produce al descomponer el agua a través de electricidad ecológica. 1 kg de hidrógeno contiene 33,33 kWh de energía utilizable. En el año 2015, el precio del hidrógeno se situaba alrededor de los 0,18 $ por kWh, pero se espera que descienda a 0,06 $ por kWh en el 2025. Animados por el grupo de presión del hidrógeno, el mundo del vidrio habla cada vez más de usar hidrógeno en sus

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Descarbonización

TRL

Ingreso al mercado

Gastos de capital (millón EUR)24, 25

CO2 (C) - Ahorro de energía (E)26

Fuente de datos

Sustitución de combustibles: Sustitución del combustible fósil utilizado en la actualidad Electrificación completa27

6-7

2030

0,5 /kt vidrio

Gas ecológico en vez de gas natural

2020

Combustión de hidrógeno

100 % (C) Fraunhofer (2019a) 15-25% (E) 100 % (C) PB & DNV GL (2015b) - (E) Fraunhofer (2019a) 75-84% (C) Informe del WEC (2018) - (E)

Diseño del proceso: Mejoras en la eficiencia energética y/o sustitución de procesos de producción Horno eléctrico

2030

(3,5 a 5 por MW instalado (horno 10 MW tamaño típico) (vajilla 5 a 6 MW)

Reynolds (2019) 100 % (C) PB & DNV GL (2015b) 15-25% (E) Meuleman (2017)

Horno de oxicombustión

En la actualidad

Calentamiento de composición y calcín

En la actualidad

3-4

15% (C) Wallenberger (2010) 10-20% PB & DNV GL (2015b) (E)28

Generación de electricidad

2020

1,7-4,9

Forni et al. (2014) - (C) Ricardo-AEA (2013) 5% (E) PB & DNV GL (2015b)

TCR Plus de Optimelt

2025

15+3,5 a 4,5 para horno 100 kt/año

8-10% (C) Sundaram (2016) - (E) Baukal (2013)

15-25% (C) de Diego (2016) 15-25% (E)29

� Cuadro 1. El nivel de madurez tecnológica (TRL por sus siglas en inglés) del empleo de hidrógeno en las aplicaciones del vidrio es bajo, pero es probable que aumente gracias a los múltiples estudios de I+D.

hornos de fusión. En los últimos tiempos, muchos proyectos de investigación, como el de GlassTrend, se centraron en corroborar si el hidrógeno se puede utilizar en un horno de vidrio tradicional de oxicombustión. Al parecer, desde el punto de vista del proceso de combustión y de la transferencia de calor, el hidrógeno funcionaría. Los próximos pasos se centrarán en cómo afectará un espacio de combustión lleno de vapor de agua al proceso de fusión, el espumado, la calidad del vidrio y el desgaste refractario. Por lo tanto, aún es bastante bajo el nivel de madurez tecnológica (TRL por sus siglas en inglés) del empleo de hidrógeno en las aplicaciones de la industria del vidrio, pero es probable que vaya en aumento gracias a los múltiples estudios de I+D, no solo aquellos realizados por GlassTrend.

Disponibilidad de hidrógeno Estamos lejos del momento en el que el hidrógeno verde esté disponible en cantidades suficientes para toda la industria. En la actualidad, lamentablemente el 98 % del hidrógeno proviene del gas natural. Está claro que mientras esto continúe, se deberá utilizar gas natural en lugar de hidrógeno. A medida que aumente la disponibilidad de hidrógeno verde, comenzará a ser interesante, pero, de nuevo, estamos muy lejos de esto. Pero seamos optimistas y pensemos que habrá disponibilidad pronto, y que

será más o menos suficiente. Lo utilizarán quienes no pueden prescindir de él para convertirse en ecológicos, como las industrias siderúrgica, química, del cemento y de la automoción. La industria del vidrio utilizará hidrógeno solo como fuente de calor, lo que será ineficiente en el consumo de energía en extremo, mientras que, por ejemplo, la industria siderúrgica lo necesita como un reactivo y como una fuente de calor en cantidades mucho más grandes. Desde esta perspectiva, cabe preguntarse si el hidrógeno estará disponible para la industria del vidrio a un precio aceptable. ¡Hay que tener en cuenta que la energía eléctrica en un horno de vidrio es dos veces más eficiente desde el punto de vista energético que la de la combustión de hidrógeno, y que ambos provendrán finalmente de la misma fuente de energía renovable, que es la potencia eléctrica

ecológica!

Energía eléctrica Emplear electricidad en el proceso de fusión del vidrio es mucho más eficiente desde el punto de vista energético que cualquier proceso de combustión, como el encendido con hidrógeno. Además, produce emisiones mínimas de NOx, SOx y, por supuesto, de CO2. La quema de hidrógeno, que, en primer lugar, se produce por utilizar energía eléctrica ecológica, en un horno de vidrio oxihidrógeno generará una eficiencia energética del 45 %, mientras que la eficiencia energética de la electricidad es de alrededor del 85 %. Sin embargo, hay algunos aspectos negativos que se deben tener en cuenta. Primero, la cantidad de potencia eléctrica con la que se puede alimentar a un horno actual es limitada. Hacer perforaciones en la base de un viejo horno existente es muy arriesgado, aún si se considera que los estudios de modelos demostraron que se puede instalar entre 20 y 25 % de la potencia eléctrica en un diseño de horno tradicional antes que las alteraciones en la corriente de convección produzcan defectos en el vidrio. Dicho esto, debería considerarse aumentar la cantidad de potencia de fusión eléctrica cuando se repara un horno de vidrio, pero se deben utilizar los estudios de modelo para encontrar la posición óptima de los electrodos. En los casos en que se instale más del 60 % de la energía de fusión eléctrica, los regeneradores se volverán obsoletos y se deberá considerar el cambio a la oxicombustión. En otras palabras, si es necesario instalar más potencia eléctrica, se deberán Continúa>>

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Opción

Proyección de los niveles de precio del hidrógeno

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Descarbonización

considerar nuevos diseños de hornos de vidrio y, para nosotros, es dudoso que esos diseños tengan una huella similar a los hornos de vidrio que usamos en la actualidad, sobre todo si esos diseños deben lidiar con toda la flexibilidad en los porcentajes deseados de color, producción y calcín. Hay una relación negativa entre la flexibilidad, el tamaño del horno y la eficiencia energética. En otras palabras: no habrá un diseño «único y estándar» de horno de vidrio libre de carbono que cubra todos los aspectos.

¿Por dónde comenzar? La descarbonización de la industria del vidrio para alcanzar los objetivos del Acuerdo de París sobre el cambio climático es un enorme reto, y se puede dividir en tres temas principales: � ¿Qué tipos de fuentes de energías renovables estarán disponibles y cuándo estarán disponibles en mis plantas? � ¿Qué efectos tendrán en los gastos de capital y en los gastos operativos? � ¿Cuáles son las soluciones técnicas disponibles para usarlos? Responder estas preguntas se puede

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comparar con el dilema «del huevo y la gallina». ¿Por qué investigaríamos las soluciones técnicas para utilizar una fuente de energía renovable específica si sabemos de antemano que no estará disponible en la cantidad suficiente y que con toda probabilidad va a ser demasiado costosa? O, si no sabemos si una fuente de energía específica va a funcionar en nuestro propio proceso de fabricación de vidrio, ¿por qué vamos a esperar por ella? Al discutirlo internamente, llegamos a la conclusión de que estamos ante la presencia de una matriz de preguntas de múltiples dimensiones que requieren ser respondidas para casi todas y cada una de las diferentes situaciones. Es aún más complejo, ya que la solución debe cubrir la estrategia de descarbonización de los próximos 30 años. Enfrentamos una mezcla de desafíos técnicos claros, consideraciones comerciales, situaciones locales, y la sensación de estar mirando una bola de cristal turbia.

Encontrar sinergias Para reducir con éxito tu huella de carbono y al fin minimizarla, podrías necesitar comenzar a buscar sinergias

con otros. ¿Qué puedes utilizar de otros? ¿Qué puedes compartir con otros? El calor residual, la flexibilidad energética para estabilizar la red, el desperdicio que se convierte en materia prima, entre otros, son temas importantes. En CelSian, con nuestros socios, hemos contribuido a desentrañar estas preguntas complejas durante 30 años y juntos despejaremos la mayor cantidad de dudas posibles, nos haremos cargo de la evaluación de riesgos, encontraremos las sinergias con otros, y proporcionaremos la mejor estrategia para tu futura licencia para trabajar y permanecer en el negocio de la manera más rentable. �

Referencias: https://www.pbl.nl/en/publications/ decarbonisation-options-for-the-dutchcontainer-and-tableware-glass-industry https://www.iea.org/reports/the-future-ofhydrogen

* Director de desarrollo empresarial, CelSian, Eindhoven, Los Países Bajos www.celsian.nl

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Fabricación de vidrio renovable

Tecnología de fusión y acondicionamiento renovable Richard Stormont* resume cómo los hornos Electroglass pueden cumplir con los objetivos de energía renovable al mejorar la eficiencia energética, reducir las emisiones, y utilizar un enfoque energético híbrido.

Entrada de energía indirecta desde el combustible

Funcionamiento de bóveda caliente

Altos niveles de pérdida de calor, superestructura más caliente que el vidrio

� Fig. 1. El horno de combustión – altos niveles de pérdida de calor, baja eficiencia térmica.

No renovable Fósil Gas natural Petróleo Carbón Nuclear

Renovable Solar Eólica Geotérmica Hidráulica

� Fig. 2. Fuentes de energía primaria.

Funcionamiento de bóveda caliente con o sin boosting

Entrada de energía indirecta desde el combustible

Entrada de energía directa solo desde el booster

Altos niveles de pérdida de calor, independientemente del nivel del boosting.

Sistema del transformador

� Fig. 3. El booster u opción híbrida. Continúa>>

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a fusión del vidrio es un proceso que consume energía a gran escala. Para convertir materias primas mezcladas en envases de vidrio fundido y refinado se necesita una entrada de energía neta de unos 2,4 GJ por tonelada de vidrio, sin tener en cuenta la eficiencia térmica del proceso utilizado. En otras palabras, sin considerar las inevitables pérdidas de calor. Para fundir el vidrio reciclado o el calcín se necesita menos energía, alrededor de 1,7 GJ por tonelada, es decir, aproximadamente un 30 % menos que para fundir una composición pura. Una vez más, esto no tiene en cuenta las pérdidas de calor del proceso. Además, es difícil satisfacer las expectativas actuales de calidad del vidrio utilizando calcín solamente, lo que significa que muy pocos productos se fabrican con vidrio reciclado únicamente. Es posible reducir las necesidades energéticas de fusión netas de nuestros productos de vidrio. Podemos ajustar en cierta medida las composiciones y las materias primas que se utilizan para disminuir levemente las temperaturas necesarias para fusión y refinado. Podemos utilizar más calcín, aceptando quizás un color de producto o una consistencia de color no tan perfectos. Ambos enfoques, el ajuste de las materias primas y el uso de calcín, pueden contribuir a los objetivos clave de reducir el consumo de energía y conservar los escasos recursos de materias primas. Sin embargo, en términos de reducción del consumo de energía, se puede conseguir mucho más centrándose en las pérdidas de calor en los procesos de fusión. En la gran mayoría de los hornos de combustible, que producen la mayor

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Fabricación de vidrio renovable

� Fig. 4. La manta de composición aislante de un horno Electroglass totalmente eléctrico.

Eficiencia térmica de horno totalmente eléctrico

Eficiencia térmica

Envases de vidrio sódico-cálcico, 30 % de calcín

Datos de hornos reales

Previsto

industria. En el extremo opuesto de las opciones de energía de fusión a los combustibles fósiles, tanto en términos de emisiones como de eficiencia energética, se encuentra la electricidad. La electricidad se produce fácilmente utilizando cualquiera de estas fuentes primarias de energía renovable. También es la única forma práctica de energía de fusión del vidrio que puede liberarse directamente en el propio vidrio, a través de electrodos sumergidos y calentamiento por efecto Joule o por resistencia, sin emisiones gaseosas de carbono u óxidos de nitrógeno asociadas. La energía nuclear, aunque técnicamente no es renovable, no emite gases nocivos y además se utiliza con bastante facilidad para generar electricidad. Por ello, muchos la consideran de manera similar a las energías renovables. Muchos sectores de la industria han estado utilizando hornos de fusión y alimentadores eléctricos por décadas, mientras que otros no. En general, los sectores de gran volumen de la industria que han utilizado menos la electricidad y siguen dependiendo en gran medida del petróleo y el gas no renovables.

Opciones de tecnología de fusión Capacidad del horno Toneladas/día

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� Fig. 5. Capacidad y eficiencia térmica de un horno totalmente eléctrico.

parte del vidrio mundial, esas pérdidas son mayores que la energía neta de fusión que el vidrio necesita. En otras palabras, la eficiencia térmica del proceso es inferior al 50 % y, en la mayoría de los casos, mucho menor. Incluso si un horno de combustible es capaz de funcionar con un pico de eficiencia térmica cercano al 50 %, esa cifra se reduce considerablemente en cuanto se reduce la tirada del horno por debajo de su nivel óptimo (Fig. 1). Se ha prestado mucha atención a las distintas maneras de mejorar el rendimiento de los hornos alimentados esencialmente por combustible, tanto en términos de eficiencia energética como de reducción de emisiones, y sin duda ha habido mejoras. Se ha estado desarrollando y aplicando el calentamiento por oxicombustión durante varios años ya y, recientemente, el calentamiento por hidrógeno ha sido el foco de documentos y seminarios

técnicos. Tanto el oxígeno como el hidrógeno son abundantes y están a nuestro alrededor, pero no en formas que se puedan utilizar para la combustión y la liberación de energía. Ambos requieren de una inversión y un tratamiento para aislarlos, almacenarlos y transportarlos. Al centrarnos en la fabricación de vidrio renovable, no debemos mirar solo la reducción del consumo de energía, sino la fuente de esa energía y su sostenibilidad -si es renovable o no- y cómo fabricamos vidrio utilizando fuentes de energía renovables.

Fuentes de energía primaria Las fuentes de energía primaria se pueden agrupar en no renovables y renovables (Fig. 2). De ellas, solo las no renovablesel gas natural y el petróleo- se pueden utilizar directamente en el proceso de fusión, y aún representan la gran mayoría del consumo energético para fusión de la

No existe un único y claro camino a seguir para toda la industria. Los distintos sectores seguirán adoptando enfoques diferentes, pero aquellos que siguen dependiendo en gran medida de los combustibles fósiles no renovables se enfrentan a la misma opción básica. Lo primero es seguir dando pequeños pasos en la misma dirección, lo que sin duda producirá nuevas mejoras en la eficiencia energética y la consiguiente reducción de emisiones. Lo segundo es centrarse realmente en las energías renovables y en cómo utilizarlas. En el caso de la fusión del vidrio, en la práctica, eso significa electricidad derivada de las fuentes de energía primaria renovable. La alta eficiencia térmica de la tecnología de fusión eléctrica está probada, y si esa electricidad se deriva de fuentes de energía primaria renovable, no hay emisiones de gases de combustión asociadas. El apoyo eléctrico o boosting de los hornos de combustión está bien afianzado, y se lo suele utilizar para aumentar la potencia de los hornos entre Continúa>>

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� Fig. 6. Alimentadores totalmente eléctricos de vidrio para envases. un 20 % y un 50 %. Sin embargo, incluso un aumento del 50% de la producción gracias al boosting significa que solo el 33% de la producción de ese horno se genera eléctricamente. Recientemente se ha prestado atención al enfoque de los hornos híbridos, es decir, a usar de un alto nivel de apoyo eléctrico en lo que, de otro modo, podría ser un horno horizontal, de flujo de bóveda caliente, relativamente tradicional (Fig. 3). Esto sin duda aumenta la proporción de energía de fusión potencialmente renovable derivada de la electricidad. Sin embargo, hay que tener cuidado al considerar las proporciones de contribución de la electricidad y el combustible. En un horno en el que, por ejemplo, se considera que el 80 % del vidrio se produce a partir de la electricidad y el 20 % a partir del gas, la relación de uso de la energía puede ser diferente; solo el 65 % del total de la entrada de energía es eléctrica y el 35 % sigue procediendo del combustible. Esto se debe a las eficiencias térmicas tan diferentes de las dos formas de calentamiento. Para lograr una relación de 80 % de

electricidad y 20 % de combustible en términos de entrada de energía y no de vidrio producido, el resultado es que aproximadamente el 90 % del vidrio fundido se produce eléctricamente y solo el 10 % por combustible. Dado que este horno sigue siendo básicamente un horno de bóveda caliente con las inevitables grandes pérdidas de calor, desde una superestructura caliente, alimentada por combustible, es mucho mejor optar por un horno totalmente eléctrico y de bóveda fría. La energía de fusión se libera, no por transferencia de calor, sino directamente en el propio vidrio, desde una superestructura de combustión, y una manta fría de composición cubre toda la superficie del vidrio fundido (Fig. 4). El excelente aislamiento térmico que ofrece la manta fría de composición supone una temperatura muy baja de la superestructura y, por tanto, unas pérdidas de calor muy reducidas. El resultado es un gran aumento de la eficiencia térmica. La temperatura de la superestructura en un fundidor totalmente eléctrico de bóveda fría de Electroglass, tal como se muestra en la Fig. 4, es de aproximadamente 100 °C o menos.

También se eliminan las emisiones de gases de combustión.

Tamaño del horno La energía es el elemento más importante en el coste de la producción de vidrio, y el sector del vidrio para envases, por ejemplo, ha adoptado de manera progresiva hornos de combustión cada vez más grandes con el objetivo clave de mejorar la eficiencia térmica y reducir ese coste energético. Sin embargo, un horno totalmente eléctrico de bóveda fría para envases de vidrio, bien diseñado, no necesita tener un tamaño similar para ser eficiente. La Fig. 5 muestra la eficiencia térmica real de una gama de hornos totalmente eléctricos de Electroglass, que va desde menos de 10 toneladas/día hasta más de 250 toneladas/ día de capacidad, todo esto basado en vidrio sódico-cálcico y estandarizado a 30 % de calcín. Incluso con una capacidad de solo 25 toneladas/día, la eficiencia térmica es superior al 70 %. A 50 toneladas/día es de aproximadamente el 78 %, y a 100 toneladas/día ha alcanzado el 80 %, el doble de eficiencia térmica que la mayoría

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de los hornos de combustión mucho más grandes. La eficiencia energética probada de un horno Electroglass de 250 toneladas/día es del 84 %, es decir, solo 700 kWh por tonelada de vidrio que se produce. Hay poca experiencia en materia de hornos eléctricos de mayor tamaño que este, pero los diseños actuales para 300 a 350 toneladas/día solo pueden ser ligeramente más eficientes que esto. Ha llegado el momento de replantearse el tamaño de los hornos como algo necesario para la eficiencia de la producción, así como el cambio a una energía limpia y renovable. Dos o tres hornos eléctricos más pequeños, pero muy eficientes, podrían lograr los objetivos de uso de energía renovable hasta tres veces, minimizar los costes energéticos y eliminar las emisiones nocivas para el medioambiente.

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Es comprensible que el proceso de fusión reciba la mayor parte de la atención en los intentos de maximizar la eficiencia térmica, reducir el consumo y el coste de la energía, y en la evaluación y comparación de su impacto medioambiental y su sostenibilidad. Sin embargo, hay otra área clave en la que existe una tecnología establecida, probada y de gran éxito que permite eliminar el uso de combustibles fósiles, y sus emisiones asociadas, al tiempo que se reduce en gran medida el consumo de energía y los costes operativos. Los distribuidores y alimentadores totalmente eléctricos se utilizan desde hace décadas en diversos sectores de la industria, especialmente para los vidrios volátiles, tales como los borosilicatos y las composiciones de ópalo fluorado. También se han utilizado con éxito en el sector del vidrio para envases durante mucho tiempo, pero han recibido una escasa atención. Esto está cambiando, y con razón. En la gran mayoría de los casos, se consigue un ahorro de costes de electricidad de entre el 60% y el 90% con un alimentador bien diseñado y totalmente eléctrico en comparación con su equivalente de gas, tal como se muestra en la Fig. 6, cuando los dos alimentadores- un canal de 36 pulgadas y el otro de 48 pulgadas- pasaron de calentamiento con gas a eléctrico. En otra serie de proyectos para un importante grupo que fabrica envases, en los que se utilizaron ocho alimentadores que fueron convertidos de gas o que fueron instalados recientemente, el ahorro de costes energéticos de funcionamiento en comparación con el gas oscila entre el 71 % (tres alimentadores de alta capacidad), pasando por el 75 % (dos de alta capacidad) hasta el 86 % (tres alimentadores de muy alta capacidad). Este ahorro se traduce en tiempos de recuperación rápidos y, por supuesto, en la eliminación total de las emisiones de gases de combustión. Todo ello combinado con unos resultados de homogeneidad térmica iguales o mejores que los de los alimentadores de gas equivalentes, control preciso de la temperatura, y facilidad de manejo. Esto hace que la tecnología de los alimentadores eléctricos sea el camino lógico a seguir para la industria, independientemente de la tecnología que se adopte para el horno de fusión. Estos no son proyectos aislados. La adopción de la fusión y el acondicionamiento eléctricos en todos los sectores de la industria está creciendo aceleradamente y, con la posibilidad de eliminar el uso de combustibles fósiles, adoptar fuentes de energía renovable y reducir los costes operativos, esto no es de extrañar. �

* Director ejecutivo, Electroglass, Reino Unido http://www.electroglass.co.uk

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International Cookware planifica la próxima reconstrucción de su horno

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i bien las tareas para reconstruir el horno en la planta de fabricación de vidrio de International Cookware no comenzarán hasta dentro de siete meses, esto no significa que Johann Brunie y su equipo no estén ocupados. La preparación del nuevo horno ya comenzó; se discutió acerca del cronograma, el diseño que tendrá y, aún más importante, los aspectos medioambientales de la inversión. Su equipo ya entabló conversaciones con diseñadores expertos de Glass Service en la República Checa sobre el horno renovado. Las charlas se centraron en la geometría del horno nuevo y en las distintas maneras de mejorar las modificaciones. El vidriero ya ha ordenado material refractario a su socio desde hace mucho tiempo, su compatriota francés Sefpro, adelantándose a la construcción del año próximo. El proyecto se financia con el proyecto «France Relance», un plan del gobierno francés para ayudar a fomentar la industria nacional mientras se recupera de los cierres que provocó la pandemia. Se otorgan subvenciones a las empresas que tienen estrategias de descarbonización y que apuntan a reducir sus emisiones. La operación en el verano de 2022 le permitirá al vidriero mejorar aún más su eficiencia energética y conseguir sus objetivos de electrificación. La

integración de la combinación entre el gasoxígeno y la electricidad del horno reconstruido aumentará la tasa de electrificación del 49 % al 54 %. Se ahorrará 3 800 MWh de potencia al año, o 1 100 toneladas de CO2 por año. El señor Brunie, Director técnico de International Cookware, comentó que: «Ya hablábamos de descarbonizar los hornos hace casi 25 años, cuando nuestros ingenieros decidieron probar la electrificación del horno en 1998. Así que podría decirse que somos pioneros en el tema de la descarbonización». «En aquel momento nos tildaron de ser bastante extravagantes por centrarnos en las cuestiones medioambientales, pero, hoy en día, la descarbonización es un asunto de gran envergadura». Ya hace 16 años, la reducción de emisiones era una preocupación en la planta. En 2005, sus ingenieros redujeron la emisión de NOx al cambiar de quemadores de gas con aire a quemadores de gas con oxígeno, y los están utilizando desde entonces. International Cookware es conocida por producir la marca de utensilios de cocina de vidrio Pyrex, bajo la licencia de Corning, la empresa dueña de la marca original. Desde su planta en Chateauroux, Francia, los utensilios de cocina se distribuyen a Europa, el Medio Oriente y África. La fábrica produce vidrio para utensilios de

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International Cookware, empresa francesa especializada en vajilla de vidrio, planifica reconstruir un horno el próximo verano. Como Johann Brunie le explica a Greg Morris, hace 25 años que la empresa está a la vanguardia en materia de descarbonización.

cocina con formas, pesos y tamaños diversos para la marca internacional. Si bien la mayor parte de la producción es para Pyrex, en ocasiones toma pedidos de vidrio para utensilios de cocina de otras empresas, generalmente comercios minoristas. A diferencia de los fabricantes de vidrio ﬂotado o vidrio para envases, International Cookware solo produce vidrio borosilicato. Este tipo de vidrio se fabrica a una temperatura aproximadamente 200 °C mayor que el vidrio sódico-cálcico. Como consecuencia, estos hornos se desgastan más rápido que los que se utilizan en otros sectores de fabricación de vidrio. El vidrio borosilicato contiene boro y, cuando este se evapora, daña la corona del horno. Posteriormente, se deben reconstruir los hornos de vidrio cada cinco años; los hornos para envases, aproximadamente cada 10 a 12 años, y los de vidrio ﬂotado, cada 15 años. El señor Brunie comentó que: «Si bien es costoso reconstruir el horno cada cinco años, desde una perspectiva técnica, es muy interesante. Significa que tenemos que evolucionar cada cinco años y que podemos aplicar la última tecnología en materia de hornos». «También significa que nos mantenemos al corriente de los últimos diseños de hornos en la industria del vidrio». «Reconstruir el horno de vidrio es siempre un reto, pero es más fácil para nosotros porque lo hacemos a menudo». El conocimiento propio de la empresa es tal que no depende de los proveedores de hornos tradicionales, tales como Sorg y Horn, para adquirir equipamiento para su horno. «No compramos hornos a los proveedores tradicionales. Tenemos nuestros planos y nuestra tecnología propios y en nuestro equipo contamos con personas que pueden modificar los planos. Conocemos nuestro horno y alimentador por dentro y somos capaces de realizar una reconstrucción por nuestra cuenta». Pero cada cinco años, hablan con expertos en tecnología y proveedores habituales sobre temas tales como la forma del horno y sus opiniones sobre tecnologías para el nuevo horno. La reconstrucción en sí comenzará a finales de junio y demorará dos meses. La planta de Chateauroux tiene un horno, mientras que la empresa posee otro en la planta de Duralex ubicada en Loiret, Francia, que adquirió recientemente. Mientras que los fabricantes de vidrio más grandes poseen muchos hornos de vidrio, donde pueden evaluar innovaciones, International Cookware no. «Debemos estudiar en profundidad qué podemos colocar dentro de nuestro horno, y esa es la razón para trabajar con Glass Service y con FIC UK, por ejemplo». Simultáneamente con un gran proyecto de mantenimiento se modernizarán también algunas Continúa>>

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Perfil de la empresa: International Cookware

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Perfil de la empresa: International Cookware

Ya hablábamos

de descarbonizar los hornos hace casi 25 años, cuando nuestros ingenieros decidieron probar la electriﬁcación del horno en 1998. Así que podría decirse que somos pioneros en el tema de la

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descarbonización».

de sus prensas. La planta tiene cuatro prensas, y se reacondicionará una de ellas durante la reconstrucción. Además, en el extremo frío, el grupo invirtió en un robot de apilado para apilar sus platos de manera automática. La variedad de formas y platos que produce la fábrica es tal que les tomó tiempo encontrar al proveedor adecuado. Adaptó sus líneas de productos y el proveedor Prototig, ubicado en Limoges, Francia, proveerá máquinas personalizadas para dos de sus cuatro líneas. El tiempo medio de producción de un producto Pyrex es de entre 28 y 30 horas. Por la gran variedad de pesos, formas y tamaños que fabrica, el personal de tres de sus cuatro líneas de producción cambiarán de un producto a otro cada día. La complejidad de las formas de vidrio hace que no se haya encontrado aún la solución correcta de inspección automática. Se ha probado con distintos proveedores y una variedad de cámaras. El primer reto técnico es encontrar la mejor vista, ya que, a diferencia de una botella, al inspeccionar el lateral de un plato Pyrex es difícil ver algo, mientras que una cámara desde arriba es problemático por la cinta transportadora. «La vista es un gran reto, y también lo es la variedad de platos, por eso es muy difícil una buena inspección automática». En enero de este año, International Cookware adquirió la fábrica de vajilla francesa Duralex, que se encontraba en dificultades. En ese momento, International Cookware dijo que asignaría un

presupuesto de 17 millones de euros para invertir en la planta para 2024. La función del señor Brunie como director técnico será la de supervisar las inversiones técnicas en la fábrica de Loiret. Hasta ahora, el grupo proporcionó mantenimiento al equipamiento de la fábrica, pero el objetivo es transferir las tecnologías utilizadas en Chateauroux a la planta de Duralex. Toda inversión futura se centrará en reducir las emisiones.

Hidrógeno Un punto de debate importante en la industria es la transición al uso de energías renovables en el proceso de fabricación. Todos los sectores de la industria han analizado algunas posibles energías- por ejemplo, biocombustibles-, mayor uso de la electricidad y, por último, el hidrógeno. International Cookware está investigando esta última opción en un proyecto junto con Air Liquide y Sefpro. Un proyecto denominado Hyrex se centrará en el uso de hidrógeno en los hornos de vidrio en la reconstrucción del próximo año, y probará usar una inyección de hidrógeno dentro de los quemadores. El objetivo del ensayo es observar el impacto que provoca la llama en la calidad del vidrio. Si todo resulta bien, la empresa espera evaluar este impacto para preparase para utilizar hidrógeno en la reconstrucción del 2027 o la del 2032. Aunque el modelo realizado por Glass Service fue positivo, el señor Brunie reconoce que la empresa tiene que ir paso a paso y evaluar el funcionamiento del horno de vidrio con más electricidad. La subvención del plan «France Relance» le ayudó a la empresa a poder realizar la reconstrucción después de la pandemia por el coronavirus. La planta tuvo que reducir su capacidad al comienzo de la pandemia, pero, a partir de la segunda mitad del año, vio una gran recuperación gracias que más personas cocinaban en casa. La planta da empleo a 390 personas que trabajan en cinco turnos rotativos. Johann trabaja en la empresa desde hace 13 años, y esta es su tercera reconstrucción. «En 2012 era joven, en el 2017 estuve a cargo, y en el 2022 también lo estaré». «Para mí, la reconstrucción del horno es lo que hace que disfrute de mi trabajo. Rehacer un horno de vidrio en una fábrica donde solo hay uno es un gran reto, y eso hace que mi trabajo sea más emocionante. Sin embargo, perderé 5 kg durante la reconstrucción porque es muy estresante, ¡pero es parte del trabajo!» «Fabricar vidrio es un proceso fantástico. El vidrio en sí ya es un material fantástico y cuando trabajas para Pyrex, es de gran calidad. Hay inversiones y recursos para hacer estas mejoras en energía y en nuestra huella ambiental». �

International Cookware, Chateauroux, Francia, https://www.pyrex.fr/

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¿Serigrafía, chorro de tinta o ambas? En búsqueda de la calidad, la velocidad y la economía. Descifrando argumentos para la toma de decisiones, como señala Eelco Venema*.

Avances que cambiaron la tecnología de la decoración de vidrio Strutz introdujo las primeras máquinas automáticas de serigrafía para botellas de vidrio en las décadas de 1950 y 1960. Rosario se unió de inmediato como cofabricante de las máquina Strutz de alta velocidad, e introdujo la máquina para decorar las botellas de Coca-Cola en sus líneas de embotellado y su fábrica de vidrio familiares. En Italia, Monica y después Tecno y Fermac lo hicieron con

Botellas impresas con chorro de tinta y con serigrafía sus máquinas rotativas. Unos años más tarde, Dubuit en Francia, Kammann en Alemania y fabricantes de otros países lo hicieron con sus líneas de impresoras. Las primeras impresoras de chorro de tinta para botellas de vidrio aparecieron hace solo 10 años aproximadamente, cuando algunos fabricantes de máquinas de serigrafía de Alemania, Italia y Francia sacaron al mercado sus primeras líneas de chorro de tinta para botellas de vidrio (y decoraciones de vidrio plano) y Till vendió sus primeras impresoras de chorro de tinta de alta velocidad para 100300 bpm. Esto marcó el comienzo de una nueva era en la decoración de botellas impresas. Por primera vez los responsables de la toma de decisiones podían comparar y elegir entre diferentes técnicas y calidades. ¡Una tarea para nada sencilla! Se deben considerar las diferencias en la

precisión de la impresión, en el consumo de electricidad, el impacto ambiental, la velocidad de impresión y de curado, los costes de decoración, la flexibilidad y la durabilidad. Analizaremos todas ellas a continuación. 1. Precisión de la impresión. Después de que se introdujo el chorro de tinta, la serigrafía encontró también un nuevo estímulo para innovarse. Se instalaron servomotores en las impresoras de serigrafía tradicionales, lo que mejoró el control de la mecánica. Se mejoró de manera rotunda el tiempo de los movimientos de la impresora de serigrafía y de la rotación de las botellas debajo de la malla. Aun así, se mantuvieron las mallas y no se pudo eliminar su desgaste en el proceso de impresión. Continúa>>

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amuel Simon patentó en 1907 en Inglaterra la técnica de serigrafía más conocida para imprimir directamente sobre botellas. Pasó más de un siglo para que, en el 2008 y en el 2009, se registraran varias aplicaciones de chorro de tinta. Pero la verdadera revolución fue combinar el chorro de tinta con la programación de software. Esto produjo que sus aplicaciones se expandieran más rápidamente en 10 años que lo que se expandió la serigrafía en 100 años. Aun así, en la actualidad, la serigrafía aplicada para la decoración directa de una gran variedad de recipientes de vidrio (botellas y tarros; vajilla; para cosméticos, alimentos y bebidas) se usa alrededor del 98 % en el negocio de la impresión directa de envases de vidrio. Sin embargo, en la industria del cerámico, el empleo del chorro de tinta aumentó mucho más rápido, ya que se combina bien con las superficies planas y la viabilidad de producir lotes pequeños es mejor. Pero hasta el momento, la serigrafía interacciona mejor con la mayoría de los productos con formas no planas. ¿Esta tendencia se mantendrá en los próximos años? ¿Se pueden esperar más avances? Y, ¿cómo se decide qué tecnología de decoración se adapta mejor a tus necesidades y posibilidades? Este artículo analizará algunas experiencias de los principales protagonistas de la industria y proporcionará información y parámetros para que puedas extraer tus propias conclusiones.

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INNOVACIÓN CONTINUA Rosario C2C está fabricando en la actualidad la impresora de serigrafía modelo Rosario 200+, que puede imprimir más de 200 botellas por minuto con hasta seis colores, con gran precisión en el cuerpo y el cuello de botellas cilíndricas. Se pueden imprimir dos o tres colores en el cuerpo y el hombro ¡a velocidades aún más altas!. Un sistema sin contacto que detecta la unión de la botella y posiciona la impresión correctamente con respecto esa unión será parte de la prestación. Se espera poder presentar esta impresora en la feria Glasstec 2022.

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La botella de vidrio, cuya tolerancia de acercamiento de 2 o 3 mm todavía es muy común, también influye en la calidad de la impresión. Esto contrasta con el cabezal del chorro de tinta y con su proceso sin contacto (se rocía la tinta sobre la superficie de la botella que está separada aproximadamente 2 o 3 mm de los cabezales de tinta). El tipo de máquina, modular o de líneas, también influye en la precisión de la impresión. Las impresoras modulares mantienen las botellas en su sitio durante el proceso, por lo que la impresión es casi perfecta. Las impresoras de líneas trasladan más rápido las botellas de una estación a la otra, lo que puede producir pequeños desajustes. 2. Consumo de electricidad e impacto ambiental. Para curar, secar y cocer pintura de cerámica con una impresora de serigrafía en una superficie de vidrio se necesita otro túnel de recocido (horno «lehr» de decoración). La pintura de cerámica se debe unir a la superficie del vidrio a una temperatura aproximada de 600 ˚C en un proceso que demora una hora o más. Este costoso proceso (de encendido a gas o eléctrico) produce una alta emisión de CO2 (según la fuente de energía), pero es necesario para todas las botellas reutilizables y otras exigencias de alta calidad. Las pinturas orgánicas de serigrafía (con un proceso de calentamiento de solo 180-200 ˚C) están ampliamente disponibles y son más ecológicas. Si bien la resistencia mecánica es menor (es decir, hay mayor riesgo de daño en la distribución), no es un inconveniente de importancia para el vidrio desechable que a menudo se distribuye en embalajes de protección. Los objetos impresos de manera digital no requieren calentarse en un «lehr», pero se necesitan lámparas UV potentes para curar la tinta y para crear una unión

Cabezal de chorro de tinta y bastidor de la malla

correcta con el vidrio. A pesar de que este proceso de curado dura menos, las lámparas UV necesitan mucha potencia. Además, a menudo se debe utilizar una capa adicional de barniz sobre la decoración con colores antes de pasar por el proceso de curado con UV. 3. Costes de decoración La comparación de costes comienza con el diseño de la línea de impresoras. Para la serigrafía, la inversión que se necesita depende de la capacidad de la línea (piezas por minuto o por hora) y la cantidad de colores que se desean para el cuerpo y el cuello de las botellas. Algunos modelos de impresoras, como la Strutz y la Rosario, pueden imprimir en el cuerpo y el cuello en cada pasada de impresión. Otros modelos imprimen ya sea en el cuerpo o en el cuello de la botella en cada estación. En la mayoría de los casos, hay disponibles 6 u 8 estaciones. Por el contrario, la mayoría de las impresoras de chorro de tinta se limitan a imprimir sobre el cuerpo de la botella, ya que el cuello es a menudo demasiado corto y el cabezal de impresión no puede acercarse, o el tamaño fijo del cabezal es demasiado largo. Por otra parte, las mallas se pueden fabricar en casi todos los tamaños para imprimir incluso en cuellos cortos. No es sencillo comparar los costes de los insumos, tales como tinta o pintura, o mallas o rasquetas de caucho comparadas con los cabezales de chorro de tinta. Para dar una idea: la vida útil de los bastidores de las mallas puede ser muy larga, porque se pueden utilizar para centenares de decoraciones diferentes. Pero la utilidad de la malla puede variar según la velocidad de la funcionamiento y las formas de las botellas que se decoran. Con una botella cilíndrica básica decorada con 6 colores solo en el cuerpo, a una velocidad de 4800 bph, la durabilidad de una sola malla será de

aproximadamente 8 horas. Si la malla cuesta alrededor de 30 €, seis mallas costarán 180 €/8 = 22,50 € por hora o 22,50 €/3600 o 0,00625 €/botella. Analicemos ahora el chorro de tinta. Es seguro asumir que un cabezal de impresión cuesta alrededor de 4000 € y su durabilidad es de alrededor de 5000 horas. Para una impresión a todo color se necesitarán seis cabezales de chorro de tinta (para imprimir en blanco, CMYK y barnizar), lo que hace un total de 24 000 €. En una impresora con seis módulos de impresión, a una velocidad media de 60 pza/min y con seis cabezales de impresión por cada módulo, el coste será seis veces 24 000 €, es decir, un total de 144 000 €. Esto sería 144 000 €/5000 horas o 28,80 € por hora. O 0,008 € por botella. También se debe considerar la inversión inicial respecto del análisis del punto de equilibrio: una línea de impresión de serigrafía termoplástica tradicional de 6 a 8 colores, entre 60 y 200 bpm cuesta entre 1 y 1,4 millones de euros. A su vez, una impresora de inyección de tinta que imprime entre 60 y 80 piezas implicará desembolsar una inversión mínima de 2 o 3 millones de euros. Tus costes operacionales de pinturas de serigrafía o de tintas para chorro de tinta dependerán del diseño de la decoración, el tipo y la forma de las botellas, la calidad deseada, las cantidades, el tipo de impresora, la velocidad, etcétera. Por lo general, se obtienen más impresiones de un litro de tinta que de un kilo de pintura. Pero un litro de tinta es mucho más caro que un kilo de pintura. 4. Flexibilidad y durabilidad La impresión de serigrafía y la de chorro de tinta tienen diferencias claras con respecto a su adecuación para líneas de productos específicas. Por ejemplo: � los bastidores de la malla se pueden fabricar en casi todas las anchuras. La

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Decoración Formato

mayoría de los cabezales de chorro de tinta se encuentran disponibles en un solo tamaño, lo que limita las opciones para las formas no estándares. � Los cabezales de chorro de tinta pueden crear un poco de niebla en la máquina, ya que la distancia entre el cabezal de impresión y la superficie impresa, aunque mínima, permite que se dispersen algunas partículas. Esto provoca a veces que se vean «satélites» cerca de la imagen impresa. Y esto puede ser un problema de calidad cuando se necesita gran precisión, como en las marcas de cosméticos. Pero en algunos casos podemos observar que los controles de calidad más estrictos se vuelven cada vez más tolerantes y las inspecciones se realizan a distancia... � Las decoraciones de las botellas reutilizables (Coca, Pepsi, Fanta, etcétera) deberían durar ¡más de 25 recargas! Se imprimen estas botellas principalmente con pinturas termoplásticas, cocinadas a 600 ˚C. Hasta el momento, su nivel de durabilidad no fue igualado por las tintas de impresión. � Con el chorro de tinta, la programación inteligente de los cabezales

de impresión hace posible imprimir diferentes imágenes o colores en botellas en una sola tirada de producción. � Con el chorro de tinta, imprimir «directo desde el ordenador a la impresora», o añadir una impresión es cuestión de un mando en el ordenador; no se necesitan ajustes en la impresora. 5. Cuestiones de desechos y residuos El impacto circular de las líneas de producción se está convirtiendo de manera progresiva en una preocupación mayor para muchas industrias. Cosas como los desechos de materiales e insumos, el posible daño de los residuos de materiales, y el consumo de energía pueden estar o entrar en conflicto con las cambiantes normativas sobre las emisiones de CO2 y residuos. Las aplicaciones de chorro de tinta producen muy pocos desechos de tinta, pero es necesario limpiar de manera habitual los cabezales con productos químicos posiblemente delicados.

Conclusión Habiendo considerado todos estos factores, ¿hay argumentos generales

claros para elegir la serigrafía o el chorro de tinta? Creemos que no. Mucho depende de los resultados que tu o tus socios deseen obtener, y de las condiciones actuales en las que se ponga en marcha una posible nueva línea de decoración. Algunas medidas son relativamente fáciles de tomar como, por ejemplo, comenzar a utilizar materiales más ecológicos. Algunas se pueden planificar según el tipo de productos y de decoraciones que se realicen en tus líneas de producción: ¿necesitas hacer cambios de manera frecuente? ¿Produces lotes grandes o pequeños? Aspectos tales como la gestión de la energía son más difíciles. ¿Tienes acceso a la electricidad ecológica? Una cosa es cierta: para tomar la decisión correcta en estos tiempos de cambio se necesita un enfoque más amplio y más visionario. Tu impacto se medirá por mucho más que solo la calidad de las decoraciones que apliques. �

* Director ejecutivo, Rosario-C2C y Curvink, Breda, Holanda https://www.rosarioc2c.com https://www.curvink.com

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Reciclaje

Soluciones de precalentamiento para mejorar la eﬁciencia energética en las fábricas de vidrio El creciente interés de los clientes por los equipos de ahorro de energía obliga a los proveedores a ofrecer soluciones sustentables. EME prevé reducir las emisiones de CO2 y aumentar la eﬁciencia energética como consecuencia de sus inversiones en sistemas de precalentamiento de la composición y el calcín. � Fotografía 1. Botellas de vidrio listas para ser devueltas al proceso de reciclaje.

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os últimos registros indican que la mayor parte del vidrio que se produce en Europa es reciclado. Este resultado se ha obtenido gracias a las campañas de concienciación y a las estrictas leyes que obligan a los fabricantes, y a los clientes, a asumir la responsabilidad de reciclar los envases de los productos. La tasa de reciclaje en Alemania es alta. La cantidad de calcín que se agrega a un horno de fusión puede llegar hasta el 60 % para el vidrio extrablanco, y el 90 % para el vidrio verde. El país cuenta con políticas de gestión de residuos tales como la Ordenanza de Envases, que obliga a los fabricantes a recoger todos los envases de sus productos una vez que han sido utilizados por los consumidores. Otra norma, la Ley de gestión de residuos en ciclo cerrado, exige que los fabricantes eviten producir residuo alguno. Si no se pueden evitar los residuos, deben ser reciclados, y cuando el reciclaje no es una opción, deben ser eliminados de manera responsable. Existen normas similares en muchos países de Europa y del mundo.

Vidrio: el material elegido El vidrio ha mantenido su posición como

el material de envasado de ciclo que más se recicla en el mundo. nuevas generaciones, el vidrio material elegido para lograr un más sostenible (Fotografía 1).

cerrado Para las será el mundo

Ventajas del vidrio reciclado � Un kilogramo de calcín ahorra alrededor de 1,2 kg de materias primas tales como arena, carbonato sódico y caliza. Por lo tanto, el vidrio reciclado ayuda a que el mundo conserve recursos raros, finitos y renovables al disminuir la necesidad de materia prima de los fabricantes de vidrio. � Puesto que la temperatura de fusión del vidrio reciclado es más baja, disminuye el consumo de energía de la producción; las mezclas de alimentación para la fabricación de vidrio con un 10 % de calcín utilizan un 3 % menos de energía. � El vidrio elaborado a partir de vidrio reciclado reduce la contaminación del aire en un 20 % (también disminuye la concentración de gases de escape) y la contaminación del agua en un 50 %, en comparación con el vidrio elaborado a partir de materias primas. � La reducción de las emisiones de

CO2 supone que los fabricantes de vidrio necesitan menos cantidad de certificados de CO2. � El vidrio usado se puede volver a transformar en nuevos productos de vidrio sin perder calidad. � El vidrio tiene una vida útil ilimitada, lo que significa que se lo puede fundir y reciclar infinitas veces. � Es un material sustentable y amigable con el medioambiente. � Disponibilidad ilimitada: hay muchísimo vidrio. � Los fabricantes de vidrio pueden obtenerlo a partir de la chatarra de producción; puede obtenerse de los sistemas de recogida y reciclaje, de la industria de la construcción (ventanas, material de aislamiento, invernaderos), de la industria de la automoción, y de muchos otros lugares (pantallas, fogones de cocina, lámparas, etc.). � El vidrio reciclado es más barato que las materias primas tales como arena, carbonato sódico, caliza, y proporciona una mayor capacidad de fusión. � El uso de vidrio reciclado como materia prima permite recuperar calor en un precalentador de calcín.

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Reciclaje

Eficiencia energética EME, empresa que pertenece al Grupo Sorg, está mejorando sus sistemas con la recuperación del calor residual para ahorrar energía. La transferencia de calor en los precalentadores combinados de composición y calcín se puede realizar por contacto directo o indirecto entre la materia prima y los gases efluentes calientes. Los gases efluentes se componen de vapor, pequeñas partículas, metales pesados, gases ácidos y dióxido de carbono, entre otros productos de la combustión. EME ha creado una tecnología que impulsa a la eficiencia energética un paso más adelante: el sistema BATCH3. La empresa también ha invertido en el desarrollo de tecnologías que ayudan a que los fabricantes de vidrio puedan reducir las emisiones de CO2 y aumentar la tirada de vidrio.

Reducción de CO2

Otra tendencia del sector es la imperiosa necesidad de reducir las emisiones de CO2. Si bien el uso de vidrio reciclado reduce las emisiones de gases de efecto invernadero cuando se fabricar un envase, el proceso de fabricación del vidrio produce por naturaleza dióxido de carbono, el cual se emite a lo largo del proceso de fusión (que utiliza combustible) y durante la

descomposición de los carbonatos. Como el 75% del CO2 que se libera se debe al uso de combustibles fósiles para calentar los hornos, la disminución de los índices de emisión depende en gran medida del aumento de la eficiencia energética. Los 100 años de experiencia de EME le permiten crear soluciones innovadoras que contribuyen a forjar una industria más competitiva. La empresa invierte continuamente en la investigación y el desarrollo de equipos altamente eficientes que puedan reducir el consumo de energía, así como las partículas y las emisiones de CO2.

La lucha contra el derroche de energía La industria puede incorporar a su lucha contra el derroche de energía y las emisiones de CO2 las soluciones que EME ofrece, como por ejemplo, entregar y almacenar composiciones y calcines, tecnologías para transportar, gestionar, precalentar y cargar las composiciones así como para tratar calcines. Como especialista en plantas de preparación de composición, en equipos de manipulación de calcines y en tecnología de carga de composiciones para la industria del vidrio, EME está siempre atenta a las tendencias del sector. Los objetivos de la empresa son ofrecer al

sector del vidrio un servicio sin fisuras, equipos sin problemas, y soluciones integrales.

No se quede rezagado EME lleva más de un siglo ofreciendo una completa planificación, ejecución y puesta en marcha de la instalación de retorno de calcines en frío y en caliente y su tratamiento. Las soluciones de EME incluyen la dosificación, el pesaje, el transporte, la clasificación (imanes, CPP, y clasificación por colores), la trituración, la extracción de partículas y el cribado. La empresa también suministra precalentadores para el calcín y las materias primas, lo que ayuda a reducir el uso de energía, y cargadores especiales de calcín y composición con un sello de boca de carga. Debido a la demanda de soluciones más sostenibles, reciclar vidrio es más importante que nunca. Los equipos de tratamiento del calcín son una inversión en la imagen de su empresa y en el futuro del planeta (Fotografía 2). �

*EME GmbH Erkelenz, Alemania www.eme.de

� Fotografía 2. Diagrama de pro-

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ducción - Proceso de reciclaje.

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Perfil de la empresa: Kapoor Glass India

Negocio familiar con ADN mejorado Fabricante de viales, productora de ampollas... y constructora de equipos para vidrio. Ante la posibilidad de adquirir tecnología europea costosa para fabricar vidrio, la empresa Kapoor Glass eligió un enfoque único: modificar esa maquinaria. Greg Morris conversó con Udit y Dhruv Kapoor sobre el éxito de la compañía. en el mercado farmacéutico europeo. Significó producir vidrio de alta calidad para satisfacer los estándares exigentes de los clientes europeos pero a un coste menor, o «chino».

Honrado El señor Kapoor dijo que es un privilegio ser reconocido por la AIGMF. Añadió además que: «Fue un gran honor recibir ese tipo de reconocimiento, estuvimos cortando vidrio en nuestro patio y, después recibir ese reconocimiento a escala mundial es una demostración a nuestro equipo, personal, administración, nuestros socios proveedores y distribuidores. Todos nos unimos, y recibir ese reconocimiento significa mucho para nosotros». «Enviamos la solicitud de la AIGMF sin esperanzas de ganar. Cuando recibimos la llamada diciendo que habíamos ganado estábamos completamente sorprendidos. Los jueces dijeron que fuimos la empresa más interesante. Cuando vieron nuestra solicitud, muchos operadores de peso de la industria hindú comprendieron que estaban importando este equipo sin saber que se fabricaba en su propio país». Continúa>>

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l fabricante de vidrio para uso farmacéutico Kapoor Glass recibió hace poco el premio CK Somany de la innovación y la tecnología de parte de la AIGMF, la federación que agrupa a los fabricantes de vidrio de toda la India, por su esfuerzo para impulsar la industria. Los jueces de la AIGMF elogiaron a la empresa por desarrollar una variedad de equipos para fabricar vidrio personalizados que le permite competir con las grandes corporaciones europeas en el sector del vidrio para uso farmacéutico, donde los estándares de calidad son en extremo rigurosos. Los jueces felicitaron al director de Kapoor Glass, Udit Kapoor, porque la empresa desarrolló un «sistema autóctono de cámara con hot-end, además del software operativo para lograr el control en línea de la automatización de los parámetros claves de producción, y así conseguir una producción de calidad de frascos de vidrio con estándares internacionales». Entre los sistemas que desarrolló Kapoor está la unidad de inspección con cámara con hot-end para las ampollas, un sistema cold-end para revisar viales de vidrio, y un sistema de inspección de defectos cosméticos para viales. El premio fue la culminación de una estrategia que la empresa adoptó en el año 2010 para centrarse

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Perfil de la empresa: Kapoor Glass India

El sistema de cámara con hot-end, denominado Dimension+, se desarrolló a raíz del aumento de la velocidad en las líneas de llenado de ampollas y los consiguientes requisitos de precisión de dimensiones, de estándares de calidad de inspección y, por lo tanto, de fiabilidad de sus productos. El sistema fue desarrollado en su totalidad en Kapoor Glass, junto con el desarrollo del software y de todos los componentes mecánicos. El sistema consiguió resultados a velocidades operativas de hasta 100 ampollas por minuto; el porcentaje de rechazados fue inferior al 1 % y la desviación estándar fue menor que 0,05 mm en el diámetro del tallo y del sello de la ampolla, y las tolerancias de dimensiones más cercanas para los diámetros de constricción y del bulbo. Esto mejoró la apertura de las ampollas por parte de organizaciones médicas, con presiones constantes y con baja generación de partículas de vidrio.

Estrategia El señor Kapoor informó que la empresa cambió de estrategia hace aproximadamente una década cuando decidieron centrarse en el mercado farmacéutico europeo. Kapoor trabajó con fabricantes consolidados de tecnología para vidrio europeos, tales como el grupo OCMI de Italia, y las empresas Modern Mecanique de Francia y Ambeg de Alemania, para adquirir máquinas formadoras.

Nos sentimos

muy honrados del ámbito al cual van dirigidos nuestros productos: la industria farmacéutica. Estamos en el negocio de salvar vidas. Así que nuestro objetivo es no defraudar a nuestros

Después adquirió hardware- cámaras y robotsde proveedores líderes de todo el mundo. Por último, su equipo de ingenieros internos modificó los equipos para que cumpliesen con los requisitos específicos de la empresa. Al comienzo fue un duro periodo de aprendizaje para la empresa. Udit, a la izquierda en la fotografía de abajo, dijo: «Comenzamos despacio pero ¡aprendimos mucho en poco tiempo! Fuimos a Japón, fuimos a las principales empresas de estos sectores y aprendimos todos los pormenores de los procesos». «Nuestra política fue comprar solo el mejor hardware porque eso soluciona el 90 % de los problemas. Contamos con un buen equipo de electrónica, y creemos que algunos de los mejores ingenieros de software del mundo se encuentran en la India ahora. Compramos el equipo, después los ingenieros de software escriben el programa para hacerlo funcionar, y después lo integramos». «Debes dar a los clientes lo que quieren, y lo que ellos quieren es lo mejor. El software tiene que ser flexible porque no hay dos clientes que quieran lo mismo. Todas la máquinas que compramos, diseñamos e implementamos tienen que ser adaptable, en especial cuando tenemos clientes de todo el mundo con estándares diferentes». Dhruv añadió: «La calidad que los clientes exigen está cambiando todo el tiempo porque el mundo se mueve hacia una zona de cero defectos». «Significa que tenemos que estar siempre innovando, siempre tratamos de ser mejores.

clientes, sin importar lo que

».

pase

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Perfil de la empresa: Kapoor Glass India

Innovación Una de las innovaciones que destacaron los jueces de la AIGMF fue emplear sistemas de inspección de defectos cosméticos para viales de vidrio. Un sistema personalizado para los proveedores europeos no habría justificado el coste. En cambio, el grupo diseñó una cinta transportadora con un robot de seis ejes que puede identificar y realizar el seguimiento de cada vial en la cinta, con pinzas no poliméricas especiales, un lente telecéntrico para evitar errores de paralaje, cuatro cámaras de alta velocidad que pueden tomar como mínimo 25 fotografías a cada frasco, y una iluminación especial para ver el contraste más alto entre la marca que se debe detectar con precisión. Este sistema será ahora el modelo para una serie de cintas transportadoras que se utilizará en todas sus fábricas en el futuro.

Historia Udit es la tercera generación de la familia Kapoor que trabaja en la empresa. Se graduó en la universidad de Southampton, Reino Unido, con el título de grado de ingeniero eléctrico, y se unió a la empresa hace 17 años. La empresa fue fundada en 1962 por Dharmender Kapoor y, desde entonces, es 100 % familiar. El padre, Sanjeev Kapoor, fue la segunda generación de la familia en trabajar en el negocio y hoy es el director ejecutivo. Después de centrarse originalmente en el mercado interno hindú, ahora vende sus productos a 32 países, siendo Europa Occidental su región más amplia. Antes era un proveedor interno, pero cambió de táctica después de que de los gigantes corporativos extranjeros se expandieran al mercado hindú, junto se importaran viales y ampollas chinos. El hermano de Udit, Dhruv, se unió a la empresa en 2016 después de recibir su título de grado en ingeniería eléctrica en la universidad Cranfield del Reino Unido. En la actualidad es el director comercial.

Expansión A finales de este año, el grupo se expandirá a una nueva fábrica al otro lado de la ruta de su centro de producción en Bombay. El cambio a la unidad 3 aumentará la capacidad de producción de la empresa a 2 millones de piezas por día. El centro se centrará en particular en la producción de cartuchos para los sectores de odontología y de la insulina en especial, y creará hasta 75 nuevos puestos de trabajo. Un aspecto importante de la planta de fabricación de vidrio será su enfoque en el equipo de producción y automatización relacionado con la Cuarta revolución industrial. La planta tendrá espacio para expansiones en el sector de viales Listos para su uso (RTU por sus siglas en inglés) y la empresa ya tiene planes para una línea piloto en este sentido. Dhruv nos comentó que: «Es en la nueva fábrica donde estamos intentando construir algo único, donde todo es en línea, y centrado en la Cuarta revolución industrial». La empresa tiene planes de expandir su presencia de nuevo en la India. Aunque en la actualidad el 90 % de su producción se exporta, la empresa tiene planes de vender más en el mercado interno. Está investigando nuevas plantas en el norte y sur de la India para acortar los plazos de entrega a los clientes. El mercado de la salud hindú había comenzado la transición a mejores estándares incluso antes de la pandemia, pero esto aceleró a partir del confinamiento. «Hace 15 años la empresa cambió de carril y se centró en el oeste. Hubo un cambio en el mercado interno y queremos volver a participar en él. Los clientes hindúes quieren productos de mejor calidad en sanidad y estilo de vida. Hoy en día, nuestro objetivo es aumentar nuestra presencia en la India pero sin perturbar nuestro comercio externo», dijo Dhruv. «Nos sentimos muy honrados del ámbito al cual van dirigidos nuestros productos: la industria farmacéutica. Estamos en el negocio de salvar vidas. Así que nuestro objetivo es no defraudar a nuestros clientes, sin importar lo que pase». �

Kapoor Glass India, Nueva Bombay, India https://www.kapoorglass.com

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Siempre nos preguntamos, ¿cómo somos mejores hoy en comparación con lo que éramos ayer? Es nuestro lema. Hay una actitud de mejorar de manera continua, que es básicamente: ¿cómo llegamos a la zona de cero defectos?»

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Reciclaje

Reciclaje: El proceso de recuperación económica y el uso de TODO el vidrio residual Steve Whettingsteel* comenta algunos de los retos que supone crear un vidrio realmente sostenible, y analiza una serie de soluciones de refinamiento.

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ontrariamente a lo que suele suponerse, es técnicamente imposible considerar que todo el vidrio usado o reciclado es materia prima lista para fundir en el horno. Sin embargo, lamentablemente, se les ha hecho creer al público, a industria y a los legisladores que el «botella a botella» es la única forma auténtica de reciclar el vidrio. Si bien esto es lo ideal en una economía circular utópica, en realidad se producen anualmente más de 50 millones de toneladas de vidrio por año en todo el mundo, y se utiliza menos del 40 % para la producción de vidrio nuevo. Por lo tanto, si no se tiene en cuenta ningún otro mercado final para los residuos de vidrio procesados, un gran porcentaje termina en el vertedero como cobertura diaria o se lo utiliza como sustituto de agregados de bajo valor Dentro de lo posible, el calcín refundido debería ser siempre el principal mercado para el vidrio reciclado, pero las limitaciones de la capacidad de los hornos en muchos países, el bajo coste del vidrio importado, la disparidad de colores, la calidad, la contaminación, la ubicación y la economía han demostrado ser, a lo largo de las décadas, el principal reto para crear sostenibilidad.

� Fotografía 1. Calcín de calidad refundido seleccionado de color verde.

demostrable para los calcines u otros productos de vidrio a lo largo de cualquier parte de su proceso de recuperación, procesamiento y reutilización debería formar parte de cualquier estrategia responsable, y utilizar el vidrio de tal manera que el verdadero coste de CO2 de

cada producto o el mercado determine su uso. Contrariamente a lo que suele suponerse, los mercados alternativos eficientes y eficaces del vidrio no apto para refusión pueden tener un papel importante en la reducción global de CO2 de la industria del reciclaje del vidrio. Muchos gobiernos y autoridades se adhieren ciegamente a la política de «el único reciclaje auténtico de vidrio es producir vidrio nuevo», sin considerar la capacidad total de los hornos en un contexto económico, ni cuáles son los requisitos de calcín de color que estos hornos tienen. Esto a menudo hace que fracase un programa de reciclaje de vidrio o indica un coste desproporcionadamente alto, teniendo que conceder finalmente la cobertura diaria del vertedero como material que se ha recuperado y

El mito del «botella a botella» Otro reto es el coste de CO2 de cadena larga para enviar el vidrio al horno, ya que el beneficio de CO2 que se le atribuye a usar calcín no tiene en cuenta su recuperación, reciclaje y transporte, ni tampoco la eliminación en vertederos del vidrio no apto para la refusión (Fotografía 1). Contar con un valor de CO2 claramente

� Fotografía 2. Parabrisas de coches rotos (vidrio laminado)

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reutilizado para cumplir con las cifras y objetivos de reciclaje. A menudo se afirma que las clasificadoras ópticas pueden recuperar los calcines a 3 mm, lo que por supuesto es posible, pero ¿cuán eficaces son y cuál es el coste por tonelada? Existe un equilibrio económico natural en el reciclaje de vidrio que carece de claridad. Esta falta de claridad es perjudicial para crear una estabilidad a largo plazo de todo el proceso de reciclaje del vidrio. Se debería fomentar, y no ridiculizar, el desarrollo de usos alternativos sostenibles con bajas emisiones de CO2 para el vidrio que no es apto ni rentable para su uso como calcín. Su uso proporciona estabilidad económica al reciclador, además de una mejora general en la calidad y disponibilidad de los calcines.

Evitar que el vidrio residual llegue a los vertederos El vidrio que no se puede utilizar para la refusión suele tener un tamaño de <10 mm (1/2") y estar contaminado con cerámica, piedras y porcelana (CSP por sus siglas en inglés), entre otros materiales. Este vidrio es, sin duda, el mayor de los retos de reciclar vidrio debido a sus altos niveles de contaminantes de varios productos, materias putrescibles y orgánicas, además de no ser rentable para la clasificación óptica (Fotografía 2). Existe también una serie de productos de vidrio «más difíciles de reciclar» que, si bien no pueden ser reciclados en una planta local de separación y clasificación de residuos secos, o MRF por su sigla en inglés, sí se los puede reciclar en plantas de procesamiento de vidrio especializadas. Entre estos productos se encuentran: el vidrio tratado térmicamente (como el Pyrex o artículos para bebidas), el vidrio laminado (como el vidrio de las ventanas o los parabrisas de los coches), el vidrio para uso farmacéutico, los paneles solares y los TRC. El reto de la industria del reciclaje de vidrio es crear un producto sostenible con baja emisión de CO2 a partir del 100 % del vidrio que entra en la instalación de reciclaje. La mayoría de las plantas de reciclaje de todo el mundo están obligadas a centrarse, o prefieren hacerlo, en la recuperación del calcín refundido por ser un mercado ya conocido, y a eliminar el vidrio de menos de 10 mm en los vertederos o a los agregados de bajo valor, perdiendo así

� Clasificación A1 tras ser comprobado según la norma UNE-EN 13501-1:2019, contribuyendo a la seguridad contra incendios de un edificio.

� Fotografía 3. Ejemplo de un mercado alternativo de vidrio reciclado - Filtrado de agua

cualquier beneficio del CO2. Una práctica que no ha cambiado durante décadas. Sin embargo, hay esperanza. La industria y el sector académico están trabajando en conjunto en todo el mundo para crear productos de alto valor y baja emisión de CO2 y los mercados para este desafiante material: 1. Materiales cementosos, tales como suplementos del cemento de Pórtland normal (OPC por sus siglas en inglés) � Un hormigón verde translúcido de ultra alto rendimiento (UHPGC por sus siglas en inglés) con una resistencia a la compresión (fc) de hasta 220 MPa � El UHPGC proporciona ventajas tecnológicas económicas y medioambientales en comparación con el hormigón tradicional de ultra alto rendimiento (UHPC por sus siglas en inglés). 2. Fertilizantes con silicio � Aumento del rendimiento de hasta un 300 % • Mejora de la resistencia estructural celular de la planta 3. Vidrio espuma � Este material es increíblemente ligero y puede ser utilizado para construir muros, regular el calor en equipos de refrigeración, como sustrato hidropónico o utilizado como material de flotación y filtrado. Es un material aislante térmico avanzado, fácil de cortar y cementar. � Clasificación A1 tras ser comprobado según la norma UNE-EN 13501-1:2019, contribuyendo a la seguridad contra incendios de un edificio. 4. Fibra de vidrio y lana de vidrio � Aislamiento térmico; más cálido en invierno y más fresco en verano. � Mejora el aislamiento acústico de paredes, suelos y techos.

5. Filtrado de agua � Con el paso de los años se ha vuelto más habitual usar vidrio granulado como medio para filtrar agua en piscinas, estaciones de lavado de coches, y plantas de tratamiento de aguas residuales. � Debido a las características del vidrio triturado, es muy adecuado usarlo como medio de filtración, y tiene mayor poder de filtración si se lo compara con la arena. También dura más; en muchos casos se sabe que el vidrio sigue siendo efectivo hasta 10 años, en comparación con los dos o tres años que dura la arena. Además, en muchos sitios e islas remotos en todo el mundo no existe una industria de refusión, y exportar arenas y polvos especializados resulta prohibitivo. Existen pequeñas plantas especializadas de refinado de vidrio a precios muy económicos; han sido diseñadas con la suficiente flexibilidad para crear productos que se adapten a la demanda local. En algunos casos, la creación de un sustituto de los agregados para los desagües franceses, el relleno de zanjas y los bloques de hormigón prefabricados puede ser la única posibilidad de bajas emisiones de CO2, por lo que se debe desplegar un procesamiento eficiente de bajo coste.

Beneficios de los Mercados Alternativos Los mercados finales alternativos no solo resuelven el problema de los vidrios residuales que van a parar a los vertederos. En algunos casos, sustituye la necesidad de extraer materiales vírgenes y evita el transporte y envío de arenas y polvos desde muchos sitios alrededor del mundo (Fotografía 3). Todos los mercados deben ofrecer beneficios medioambientales y económicos; centrarse en las necesidades de cada cliente en particular, y establecer una estrategia inclusiva garantiza la viabilidad comercial de reciclar vidrio, independientemente de su ubicación o de las limitaciones tradicionales. Dichas soluciones crean sostenibilidad y empleo a nivel local, abren nuevas vías de ingresos y le ofrecen al reciclador la oportunidad de elegir para cuál mercado va a producir en función de las condiciones de rentabilidad y los

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Reciclaje

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Reciclaje

requisitos de la región, trabajando siempre junto a la refusión cuando sea posible, pero aprovechando siempre el 100 % de todo el vidrio y evitando a toda costa que el vidrio sea desechado en los vertederos. Las empresas y organizaciones se esfuerzan por reducir su huella de carbono y su impacto medioambiental, por ejemplo, recurriendo a proveedores locales, utilizando materiales reciclados o ahorrando energía. Estos tres ejemplos podrían lograrse mediante una planta de reciclaje que esté abierta a proveer a una serie de mercados finales, incluida la refusión, garantizando que el 100 % del vidrio que entra en la bóveda tenga un mercado final y un valor sostenible. Esto haría que los costes de transporte se mantengan bajos, y crearían un uso local para un producto que, de otro modo, iría a parar al vertedero. El aumento de la demanda de materiales reciclados no hará sino reforzar y estabilizar el mercado, así como mejorar la economía de una MRF que impulsa la inversión. Se necesita innovación y el deseo

de comprender y ordenar una mayor diversidad y sostenibilidad para todo el vidrio. De hecho, las investigaciones han demostrado que muchos productos de vidrio reciclado ofrecen ventajas técnicas respecto de los que están siendo desplazados, además de beneficiarse de las características y propiedades del vidrio que subrayan sus credenciales a través de la sostenibilidad. Esto solo es posible gracias a una tecnología rentable y bien diseñada, centrada en la mejora de la calidad y la consistencia.

Enfoque inclusivo Krysteline se encuentra en una buena posición para ofrecer soluciones sostenibles de reciclaje y refinado de vidrio en un amplio espectro de mercados y ubicaciones, todo ello teniendo en cuenta su huella de CO2. Nuestro enfoque estratégico e integrador ofrece soluciones para procesar y recuperar el 100 % de todo el vidrio residual. Tenemos en cuenta la materia prima y ofrecemos tecnología que les da a los

clientes los medios para fabricar productos finales de alta calidad que atiendan la demanda de los mercados tradicionales y también para ayudar al desarrollo y crecimiento de mercados alternativos sostenibles. Nos especializamos en el procesamiento y el refinamiento del vidrio que generalmente se percibe como demasiado pobre o difícil de procesar. Hemos trabajado con la mayoría de los tipos de vidrio, desde el vidrio multicapa a prueba de balas, pasando por parabrisas de coches, el vidrio plano industrial y el desafiante vidrio de una MRF, y los finos de 10 mm. Nuestras máquinas se utilizan en todo el mundo para fabricar productos de vidrio reciclado, que van desde abrasivos desechables y vidrio espuma hasta filtrado de agua y cemento, y por supuesto, calcín para fabricar envases. ¡Nuestro objetivo es mantener el 100 % del vidrio residual fuera de los vertederos! �

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Tecnología de extremo caliente

Herman Green* nos comenta que la tecnología de prensado ESERVO de última generación de Waltec y los componentes de alto rendimiento están impulsando la optimización sustentable de los procesos de extremo caliente.

� Fig. 1. La servotecnología les permitirá a las fábricas de vidrio aumentar su eficiencia y su sostenibilidad.

uchas máquinas y procesos de prensado en el mercado para vajillas de mesa, utensilios de cocina, baldosas, aislantes, ventanas de lavadoras y otros productos prensados continúan funcionando con tecnologías obsoletas. Aunque la mayoría de las veces siguen siendo funcionales, estas máquinas y procesos ya no cumplen con los requisitos económicos y medioambientales actuales. Esto se ha convertido en un gran reto para las fábricas de vidrio más veteranas. Ahora, más que nunca, la supervivencia y la rentabilidad están vinculadas a las inversiones en tecnologías inteligentes y no contaminantes. Los accionistas, propietarios, los bancos y otros inversores están impulsando este tema cada vez más.

La validación de inversiones en nuevas máquinas ya no se basa únicamente en la velocidad y el rendimiento. Resulta indispensable alcanzar los objetivos obligatorios de usar de manera eficiente los recursos, reducir costes, disminuir el impacto ambiental y fortalecer los valores de la cadena de suministro. En este sentido, las nuevas transiciones tecnológicas están transformando los costes en ingresos de manera rápida. Realizar inversiones en la moderna tecnología de servomotores eléctricos ESERVO - puede aumentar los beneficios y mejorar las líneas de prensa existentes (o añadir otras nuevas). Los componentes clave accionados por servomotor reducen el consumo de energía a la vez que mejoran la eficiencia y el rendimiento; en

otras palabras, «eco-nomía» (Fig. 1). El punto de partida de Waltec es una fábrica de cristalería promedio especializada en la producción de artículos prensados, que funciona con prensas de entre 20 y 40 años de antigüedad. Algunas de estas prensas todavía funcionan con sistemas neumáticos obsoletos de alto consumo energético, mientras que otras lo hacen con sistemas hidráulicos proporcionales más nuevos, pero igual de anticuadas y muy ineficientes. El cambio a la tecnología de prensas servoaccionadas generará los siguientes beneficios y ahorros sustentables.

Continúa>>

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Waltec avanza hacia una mejor «economía» para las líneas de prensado M

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Tecnología de extremo caliente

Cilindro de presión accionado por servomotor El cilindro de presión ESERVO (Fig. 2) genera una fuerza de compresión para trabajos pesados de hasta 20 toneladas, y ahorra hasta un 85 % en costes de energía, en comparación con el hidráulico convencional (Cuadro 1). Ya no es necesario cambiar el aceite hidráulico y, por lo tanto, los costes de mantenimiento son más bajos a la vez que se contribuye a un ambiente más limpio. Si reducimos las emisiones (salud del operario) y disminuye el peligro (incendio por aceite), la consecuencia lógica es una mayor seguridad en el taller.

Cierre principal accionado por servomotor Disponible únicamente para elementos con moldes de bisagras o compuestos, tal como la jarra de cerveza. El cierre y el bloqueo convencionales de los moldes se realizan mediante un cilindro accionado neumáticamente, en el que no se puede controlar ni el movimiento ni la fuerza. Las limitaciones de esta tecnología antigua son el elevado consumo de aire comprimido, el gran desgaste de los bordes de los moldes, la contaminación por vapores de aceite, y la limitada velocidad de los ciclos. La nueva generación de cierres principales mejora tanto la repetición como la precisión del proceso de cierre (Fig. 3). El uso de un servomotor potente y energéticamente eficiente ahorra hasta 80 m³/h de aire comprimido a una presión de funcionamiento estándar de 5 bares (Cuadro 2). El movimiento de alta precisión y el cierre y bloqueo suaves prolongan la vida útil del molde. El bloqueo a gran velocidad del molde de hasta 0,1 segundos ahorra un valioso tiempo de prensado.

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Empujador servoaccionado para empujar el artículo dentro del túnel de recocido Los cilindros neumáticos accionan los empujadores tradicionales con movimientos horizontales y verticales, pero esto consume una gran cantidad de aire comprimido y los movimientos son difíciles de controlar. Al instalar un empujador accionado por servo (Fig. 4) en esta parte del proceso, se ahorra hasta 10 m³/h de aire comprimido (Cuadro 3). El servoempujador funciona con dos servomotores, y cada uno de ellos es responsable de forma independiente del movimiento horizontal o del vertical. De

Ahorros en comparación con

GOTA ÚNICA 6T

DOBLE GOTA 6T

GOTA ÚNICA 16T

cilindro hidráulico proporcional

118 000 kW/año

236 000 kW/año

294 000 kW/año

1 700 000 m³/año

3 400 000 m³/año

2 900 000 m³/año

cilindro neumático (aire comprimido)

� Cuadro 1. Ahorros del cilindro hidráulico proporcional en comparación con el cilindro neumático. Ahorros en comparación con cierre principal neumático (aire comprimido)

GOTA ÚNICA

GOTA DOBLE

118 000 kW/año

236 000 kW/año

� Cuadro 2. Ahorros de un cierre principal neumático (solo para elementos con molde de bisagras o compuesto). Ahorros en comparación con el empujador neumático (aire comprimido)

EMPUJADOR ESERVO 59 000 /año

� Cuadro 3. Ahorros de un empujador neumático. Los ahorros que se muestran en los cuadros están basados en operaciones 24 horas al día, los 7 días de la semana, 350 días al año, sobre la base de estimaciones de gestión de las mejores prácticas que requieren una validación local in situ y una verificación cruzada con nuestra unidad de servicio técnico. La referencia es una prensa de utensilios de cocina/vajilla mejorada.

� Fig. 2. Los cilindros de prensado les podrían

� Fig. 3. El cierre principal, de gran precisión,

ahorrar a las fábricas hasta un 85 % en costes de

permitirá ahorrar un valioso tiempo al prensar.

energía.

este modo, la velocidad y el movimiento se vuelven 100 % precisos, repetibles y controlables al empujar el producto en el túnel de recocido. El movimiento de toque suave y parejo garantiza un menor nivel de rechazo de los cristales rayados y dañados. La ausencia de válvulas neumáticas implica que también se reducen los costes de mantenimiento. Al cambiar a la tecnología de prensado ESERVO, la «eco-nomía» para esta fábrica de vidrio puede llegar a ahorrar hasta

� Fig. 4. Al utilizar dos servomotores, el servoempujador logra una precisión del 100 %.

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Tecnología de extremo caliente

130 m3/h de aire comprimido, un 80 % menos de consumo de energía y un 20 % más de producción. La servotecnología también es más precisa y altamente repetible. Por consiguiente, esta fábrica tiene dos opciones para avanzar: actualizar las líneas de prensas con las que ya cuenta u optar por líneas de prensas nuevas. A partir de los datos anteriores, la fábrica puede equilibrar más fácilmente el gasto de capital disponible con las inversiones, los beneficios y los ahorros potenciales. Por último, pero no menos importante, la servotecnología facilita el cumplimiento de los requisitos de la Industria 4.0. Se pueden utilizar la digitalización y la recopilación de los datos del proceso, combinados con la analítica operativa, para estar siempre un paso adelante de la competencia. La tecnología ESERVO, junto con el software de productividad WTRACK de Waltec, puede mejorar los procesos basados en datos y llevar la «eco-nomía» de Waltec al siguiente nivel. Un cliente de Waltec, quien recientemente actualizó la configuración de su prensa con cilindros de prensado ESERVO, así como otros componentes, expresó lo siguiente con respecto a su experiencia: «Debemos admitir que, a día de hoy, estamos superando con creces nuestros objetivos relacionados con el ahorro de costes y energía, la velocidad y la eficiencia. «La puesta en marcha de esta nueva tecnología con el equipo de Waltec fue muy rápida, sin complicaciones y fiable. «Nuestros tiempos de producción han mejorado, y nuestro proceso de formación se ha vuelto más seguro y sostenible. «Como consecuencia, el equipo está llevando a cabo un proceso más estable y predecible, recogiendo al mismo tiempo datos para nuevas mejoras del proceso». �

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Descarbonización

La descarbonización de emisiones de CO2 relacionadas con la energía en la industria del vidrio Michael Zier,(1,2) Noah Pflugradt,(1,2) Leander Kotzur,(1,2) y Detlef Stolten(1,2,3) comentan cómo la combustión de hidrógeno y la fusión eléctrica se convertirán en las principales opciones de suministro energético para la industria de fabricación del vidrio.

Batching selectivo Peletización

Reciclaje

Polvos de cobertura

Hidrógeno Madera Sólido

Metano sintético Gas

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Biogás Control de procesoIntensificación del proceso Opciones de Combustible descarbonización Combustión sumergida Electrodos Recuperación del sumergidos calor residual Uso interno / Electricidad Conversión de externo Calentamiento por calor en energía Microondas oxicombustión Precalentamiento Turbina de vapor Gas Plasma Sólidos TEG TCR Combustible Ciclo Rankine con Calcín fluido orgánico Aire de Calcín y combustión composición � Fig. 1. Opciones de descarbonización relacionadas con la energía, clasificadas por medidas de eficiencia y cambio de combustible. Las medidas de eficiencia se clasifican a su vez en términos de reciclaje, intensificación del proceso, y recuperación del calor residual (clasificación propia) – TCR: siglas en inglés para Recuperación termoquímica del calor; TEG: siglas en inglés para Generador termoeléctrico (adaptado de [2]).

ara mitigar las catástrofes naturales relacionadas con el cambio climático antropogénico, es esencial reducir de manera intersectorial (energía, industria, edificios, movilidad) los gases de efecto invernadero. Aunque las emisiones históricas

específicas de CO2 (tCO2/tVidrio) han disminuido de manera constante en los países industrializados, las emisiones globales absolutas de la industria del vidrio aumentaron en un 215 % en el periodo comprendido entre 1995 y 2015 [1] .

Por tanto, la industria del vidrio se enfrenta al reto de descarbonizar en profundidad sus procesos de producción. Preservar la calidad de los productos y la estabilidad de los procesos, así como la competitividad de los costes, es un requisito previo para superar dicho reto.

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Descarbonización

De regeneración, end-port

De regeneración, side-port

Oxicombustión

Fusión eléctrica ++

Consumo específico de energía (SEC)

Vida útil

CAPEX

Huella

Flexibilidad de carga

Emisiones NOx

+ Perfil temp.

+ sin arrastre

Otros

+ Perfil temp.

+ Alta capacidad

+ Calidad del vidrio

- Capacidad

+ Llama estable

- Proporción del calcín

- Precio del oxígeno

- No todos los vidrios

Tanto los precios de la energía como los de la materia prima, así como su disponibilidad, serán cruciales para la toma de decisiones y deberán evaluarse junto con los gastos de capital (CAPEX, por sus siglas en inglés) de los diferentes diseños de hornos de fusión correspondientes [2]. Puesto que la mayor parte de las emisiones de CO2 se produce al generar el proceso de calor necesario para fundir el vidrio, es lógico reducir estas emisiones relacionadas con la energía primero. La Fig. 1 ilustra diferentes opciones de descarbonización relacionadas con la energía, las cuales se clasifican en términos de cambio de combustible, intensificación del proceso, recuperación del calor residual, y reciclaje. A continuación se analizan las opciones más significativas y sus elipses se presentan en negrita en la Fig. 1. El cambio de combustible a vectores energéticos renovables es, por lejos, la opción más importante, ya que permitirá reducir al 100 % las emisiones de CO2 relacionadas con la energía. A medio y largo plazo, la combustión de hidrógeno y la fusión eléctrica surgirán como las principales opciones de suministro energético, aunque su distribución es incierta. Los combustibles alternativos como el biogás o el biometano no se utilizarán de forma masiva, ya que su disponibilidad es limitada y, por tanto, es muy probable que no se puedan garantizar precios estables. Los procesos de fusión eléctrica mediante plasma o microondas no son aplicables actualmente a escala industrial debido a sus bajos niveles de madurez tecnológica (TRL por sus siglas en inglés). Debido a las pérdidas adicionales de eficiencia y a los costes de inversión, el metano sintético será más caro que el hidrógeno [2]. Con respecto a la recuperación del calor residual, hay que tener en cuenta dos

aspectos principales. En primer lugar, aumentará la proporción de energía eléctrica para la fusión y, por tanto, disminuirá el calor residual utilizable en los gases de combustión. En segundo lugar, el nivel de precios de la energía para los combustibles aumentará a medida que las emisiones de gases de efecto invernadero de los combustibles fósiles tengan un precio más alto a nivel mundial. Además, los costes marginales de los combustibles renovables son más elevados que los de los combustibles fósiles, ya que se necesitan otras etapas adicionales de procesamiento tales como la electrólisis. En consecuencia, se utilizarán aplicaciones de recuperación de calor en las que el hidrógeno se queme como el recurso energético principal, dando lugar a cantidades utilizables de gases de escape y al calor residual utilizable correspondiente. El precalentamiento del calcín (y la composición) reduce el consumo de combustible en un 15 % aproximadamente, pero necesita de conocimientos técnicos adicionales para que funcione con éxito. Entre las diferentes opciones de conversión de calor en energía, se considera que el Ciclo Rankine con fluido orgánico (ORC por sus siglas en inglés) es la mejor en la industria del vidrio, sobre todo porque probablemente tiene el menor coste nivelado de electricidad (LCOE por sus siglas en inglés), una fiabilidad superior y un poco mantenimiento. La recuperación termoquímica del calor (TCR, siglas en inglés) combina la oxicombustión con un proceso de recuperación de calor. El gas natural se mezcla con un 20 % aproximadamente del gas de combustión caliente recirculado (principalmente H2O y CO2) para reformar el gas. Esto produce un gas de síntesis

caliente compuesto principalmente por hidrógeno y monóxido de carbono, aumenta el valor calorífico y, por lo tanto, mejora el consumo específico de energía (SEC por sus siglas en inglés) en un 30 % (en comparación con un horno de regeneración de aire). Sin embargo, esta opción necesita gas natural fósil, por lo que no es una solución sostenible a largo plazo. Entre las opciones de intensificación del proceso, la oxicombustión y los sistemas avanzados de control del proceso cumplirán una función importante. Con una menor proporción de nitrógeno para la oxicombustión, el flujo de gas a través del horno disminuye, lo que implica una mejora de la eficiencia de aproximadamente un 10 % en comparación con los hornos de regeneración de aire. Además, se puede utilizar el oxígeno como oxidante en combinación con el hidrógeno, que se producirá en su mayor parte mediante la electrólisis del agua. Como el oxígeno es un subproducto del proceso de electrólisis, los costes del oxígeno probablemente disminuirán. Los sistemas avanzados de control de procesos pueden aportar poco para reducir el CO2, pero constituyen una condición necesaria para compensar la fluctuación de los precios y la disponibilidad de la energía, por ejemplo, gas, hidrógeno, o la electricidad [2]. Reciclar calcín, la opción más asequible, acelera el proceso de fundición, reduciendo así el consumo específico de energía (SEC) así como las emisiones de CO2 relacionadas con la energía. Un aumento del 10 % de calcines reciclados mejora la eficiencia energética en un 2,5 %. Además, se reducen las emisiones relacionadas con el proceso porque el calcín no implica reacciones químicas que emitan CO2 [2]. En el caso del vidrio Continúa>>

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� Cuadro 1. Fortalezas y debilidades de los distintos tipos de hornos de vidrio (adaptado de [2]).

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Descarbonización

TRL Calidad del producto y estabilidad del proceso

Seguridad energética, precio de la energía, volatilidad

Coste de propiedad total Reducción de GEI

Electricidad 6-7 Apto para muchos tipos de vidrio Flexibilidad de tirada limitada

Hidrógeno 5-6 Mayor contenido de agua en los gases de combustión Idealmente como el gas natural El almacenamiento en grandes El almacenamiento en grandes cantidades no es rentable cantidades es rentable La disponibilidad a corto plazo La disponibilidad a corto plazo depende de la capacidad de es incierta la red Cambio estático entre Cambio dinámico entre hidrógeno / gas y electricidad hidrógeno y gas Dependiente (CAPEX, OPEX, vida útil, precios de la energía, eficiencias, precios del CO2) Dependiente (mix de Alta (solo es razonable el generación eléctrica, los PPA, hidrógeno de baja intensidad subcontratación, certificados de CO2) de origen)

� Cuadro 2. El TRL, las ventajas y desventajas de la combustión de hidrógeno y la fusión eléctrica en la

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industria del vidrio.

verde, producir con un 100% de calcín es posible. Sin embargo, la disponibilidad y el coste de calcines que cumplan con los requisitos de calidad adecuados es un problema para cada tipo de vidrio [3]. El resumen indica que el futuro suministro energético de una industria del vidrio profunda o totalmente descarbonizada será la electricidad renovable y el hidrógeno. Para evaluar con más detalle la distribución de probabilidades de la electricidad y el hidrógeno en el futuro en la industria del vidrio, se abordan a continuación diferentes criterios tales como el tipo de horno, el TRL, o la seguridad energética. El Cuadro 1 resume las fortalezas y debilidades de los distintos tipos de hornos de vidrio. En teoría, se puede utilizar el hidrógeno en hornos en los que se emplea actualmente gas natural o fuel, pero se deben tener en cuenta las modificaciones de diseño, en particular para los sistemas de quemadores. Al comparar diferentes hornos de fusión con tecnología de combustión, el horno de oxicombustión tiene un mejor rendimiento que los hornos de regeneración en todas las áreas (SEC, CAPEX, huella, flexibilidad de carga, emisiones de NOx), excepto en la vida útil. Aunque los hornos de oxicombustión utilizan materiales refractarios diferentes a los de los hornos de regeneración de aire, su vida útil es más corta, debido

principalmente a las temperaturas más altas y a un contenido más alto de agua en los gases residuales. El factor decisivo a favor o en contra de los hornos de oxígeno-hidrógeno será la evolución del precio del oxígeno. La instalación prevista de grandes capacidades de electrolizadores también puede ser un acontecimiento clave que contribuirá a bajar los precios del oxígeno. De este modo, el principal argumento en contra del oxígeno puede quedar invalidado [2]. Los hornos totalmente eléctricos de bóveda fría (EM, siglas en inglés para Fusión eléctrica) utilizan electrodos sumergidos y ofrecen la transferencia de energía más eficaz al vidrio fundido. Debido a un comportamiento diferente del proceso, cambian un gran número de condiciones de funcionamiento. Por lo tanto, hay que tener en cuenta diferentes características, tales como la flexibilidad de la tirada, una proporción limitada de calcín, o una vida útil más corta del horno (las fuertes corrientes de convección presionan las paredes del horno). La capacidad limitada de aproximadamente 250 tVidrio/d puede superarse mediante enfoques modulares [2] . Los híbridos de tecnologías basadas en EM y en la combustión se utilizan para compensar las desventajas de los hornos alimentados por combustible y los que se calientan eléctricamente. En función del ratio de las fuentes de energía introducidas, se puede hablar

de refuerzo eléctrico (EB, por sus siglas en inglés, que es <= 20 % de proporción de energía eléctrica) o de fundidores híbridos (HM por sus siglas en inglés). En comparación con la fusión totalmente eléctrica, los HM pueden aumentar la vida útil, la proporción del calcín y la tirada, así como la flexibilidad del material [2]. En primer lugar, se proyectan sistemas de fusión híbridos con tiradas de hasta 400 tVidrio/d y proporciones de energía eléctrica de hasta un 80 % (FEVE – furnace of the future, «hornos del futuro» en inglés) [4] [5]. El cambio flexible del suministro de energía entre el combustible fósil o renovable y la electricidad está limitado por el tiempo que se necesita para lograr una distribución de la temperatura lo suficientemente estable tras el cambio de combustible, lo que puede ofrecer una calidad de vidrio aceptable. Esto puede llevar varios días, lo que supone un reto para la aplicación práctica de los hornos híbridos flexibles. El Cuadro 2 muestra las ventajas y desventajas agrupadas según el TRL, la calidad del producto, la estabilidad del proceso, y la seguridad energética, al igual que la volatilidad del precio de la energía, la competitividad de los costes, y la reducción de los GEI en la combustión de hidrógeno y la fusión eléctrica en la industria del vidrio. El TRL para la fusión eléctrica es más alto que para la combustión de hidrógeno, ya que se emplea en aplicaciones especiales de vidrio con capacidades más pequeñas. Sin embargo, la fusión totalmente eléctrica es inexistente en envases a gran escala u hornos de vidrio plano. Recientemente, el TRL para la combustión de hidrógeno ha aumentado rápidamente. Por ejemplo, se ha aplicado con éxito la combustión de hidrógeno para el vidrio para envases (horno de regeneración de aire end-port), el vidrio plano (horno de regeneración de aire side-port) y el vidrio especial (horno de oxicombustión) [6] [7] . No se han confirmado problemas relacionados con las temperaturas más elevadas de la llama, sus diferentes longitudes, las velocidades más elevadas y la transferencia reducida de calor al vidrio fundido. Desde el punto de vista de la calidad del producto y de la estabilidad del proceso, es conveniente que, en principio, se puedan fundir muchos tipos de vidrio de Continúa>>

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Descarbonización

forma totalmente eléctrica. El vidrio topacio, por ejemplo, es problemático, ya que tiende a hacer espuma y, en consecuencia, la manta fría de la composición no puede mantenerse estable. Para aumentar el contenido eléctrico de los vidrios con espuma, la transición del diseño de bóveda fría a los diseños híbridos es prometedora. Asimismo, el diseño híbrido permite altas capacidades de fusión y una mayor flexibilidad de tirada, a la vez que aumenta la proporción eléctrica. En la combustión de hidrógeno, hay fracciones de vapor de agua levemente aumentadas en el gas de escape de la combustión de aire. En la oxicombustión, puede haber una atmósfera compuesta únicamente por vapor de agua y los gases emitidos por la composición. La mayor concentración de vapor de agua puede influir negativamente en la vida útil de los materiales refractarios, o incluso puede provocar inclusiones de agua en el vidrio fundido y, por tanto, problemas de calidad [2]. En cuanto a la seguridad del suministro, almacenar hidrógeno es menos costoso en las cantidades de energía que requiere la industria del vidrio, aunque el CAPEX de las baterías ha descendido drásticamente en los últimos años [8]. Sin embargo, la disponibilidad a corto plazo del hidrógeno verde sigue siendo incierta. Se puede variar la composición del combustible (por ejemplo, gas natural o hidrógeno) y del oxidante (por ejemplo, aire u oxígeno), siempre y cuando se adapten los sistemas de quemadores, las líneas de alimentación del combustible y del oxidante, así como la tecnología de control necesaria. Esta ventaja es inmensa, ya que se puede mantener el diseño de un horno de fusión existente y, al mismo tiempo, variar el suministro de energía en función de diferentes condiciones externas, tales como los precios de la energía del gas natural y del hidrógeno, el precio del CO2 y las normativas políticas (Cuadro 2). Con respecto al coste de propiedad total

(TCO por sus siglas en inglés), hay ligeras ventajas a favor del suministro de energía eléctrica. Aunque la tendencia apunta a alejarse del diseño de bóveda fría y, por tanto, hay que prever un mayor gasto de capital, esto también significa que se puede esperar una vida útil más prolongada a la vez que se mantienen los mejores niveles de eficiencia. Además, la electricidad será el tipo de energía más económica durante los periodos en los que las renovables produzcan electricidad (la expansión mundial de las plantas fotovoltaicas y eólicas seguirá creciendo exponencialmente, puesto que ya son las alternativas de menor coste para generar electricidad y sus costes continuarán bajando). En épocas de escasez de energías renovables, es posible que el hidrógeno sea más barato que la electricidad. A largo plazo, la producción mundial de electricidad se basará en fuentes de energía renovables. Hasta entonces, las emisiones de gases de efecto invernadero de las empresas dependen en gran medida de la composición del mix de generación eléctrica en el mercado eléctrico local. Entre las posibles formas de desvincularse del mix de generación eléctrica se encuentran los contratos de compraventa de energía (PPA por sus siglas en inglés), la producción propia de electricidad, o los certificados de origen que reducen las emisiones de CO2 en el balance de una empresa. Debido a sus favorables propiedades de almacenamiento, el hidrógeno ofrece la posibilidad de desvincularse de los mercados locales en términos de tiempo y lugar. La pregunta abierta antes mencionada se refiere a cuándo se podrá obtener el hidrógeno bajo en CO2 a un precio razonable. Por último, la interacción de los factores de decisión señalados en relación con el TRL, la calidad del producto y la estabilidad del proceso, la seguridad energética, el TCO y las emisiones de gases de efecto

invernadero, junto con los aspectos de los conocimientos tecnológicos internos y las condiciones del marco político, determinarán en cada caso individual si el hidrógeno o la electricidad van a ser los recursos energéticos predominantes en la industria del vidrio. �

Referencias [1] E. G. Hertwich, „Increased carbon footprint of materials production driven by rise in investments“, Nat. Geosci., Bd. 14, Nr. 3, S. 151–155, März 2021, doi: 10.1038/s41561-021-00690-8. [2] M. Zier, P. Stenzel, L. Kotzur, und D. Stolten, „A review of decarbonization options for the glass industry“, Energy Convers. Manag. X, Bd. 10, S. 100083, Juni 2021, doi: 10.1016/j.ecmx.2021.100083. [3] „Jahresbericht des BV Glas 2018“. https://www.bvglas.de/media/BV_Glas/ Jahresbericht_2018.pdf (zugegriffen Okt. 21, 2020). [4] „The Furnace for the Future“, FEVE. https://feve.org/about-glass/furnace-forthe-future/ (zugegriffen Dez. 07, 2021). [5] „Sorg launches hybrid furnace for high tonnage glass manufacturing“, Glass International. https://www.glassinternational.com/news/sorg-launcheshybrid-furnace-for-high-tonnage-glassmanufacturing (zugegriffen Dez. 24, 2020). [6] „Architectural Glass Production Powered by Hydrogen in World First“. h t t p s : / / w w w. n s g . c o m / e n / m e d i a / ir-updates/announcements-2021/agp r o d u c t i o n - p owe r e d - b y - hy d r o g e n (zugegriffen Dez. 07, 2021). [7] „Kopernikus-Projekte: P2X: Glasherstellung mit Grünem Wasserstoff erfolgreich getestet“. https://www. ko p e r n i k u s - p r o j e k t e . d e / a k t u e l l e s / news/glasherstellung_mit_guenem_ wasser stoff_er stmalig_er folg reic h_ getestet (zugegriffen Dez. 07, 2021). [8] J. Figgener u. a., „The development of stationary battery storage systems in Germany – status 2020“, J. Energy Storage, Bd. 33, S. 101982, Jan. 2021, doi: 10.1016/j. est.2020.101982.

Contacto (1) Institute of Techno-economic Systems Analysis (IEK-3), Forschungszentrum Jülich, Alemania (2) Jülich-Aachen Research Alliance, JARA-Energy, Jülich, Aachen, Alemania (3) Chair for Fuel Cells, RWTH Aachen University, c/o Institute of Techno-economic Systems Analysis (IEK-3), Forschungszentrum Jülich, Alemania

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