Las extrusoras de doble husillo impulsan la eficiencia de las tuberías de PVC y reducen los costos

Imagine una planta de producción de tuberías de plástico donde operan dos extrusoras lado a lado: una máquina tradicional de un solo tornillo y otra de doble tornillo de alta eficiencia. Mientras que la primera tiene dificultades con las mezclas secas de PVC, experimentando con frecuencia problemas de obstrucción y calidad, la segunda maneja el material sin esfuerzo, ofreciendo una mayor producción, un menor consumo de energía y una menor necesidad de aditivos costosos. Esto no es hipotético, sino una demostración real del rendimiento superior de las extrusoras de doble tornillo en la fabricación de tuberías, particularmente en el procesamiento de PVC.

Las extrusoras de doble tornillo, también conocidas como máquinas de extrusión de doble tornillo, representan un equipo fundamental en el procesamiento de polímeros. En comparación con las extrusoras de un solo tornillo, ofrecen ventajas significativas en el transporte, la mezcla, la plastificación y la desgasificación de materiales, especialmente cuando se manipulan materiales sensibles al cizallamiento, polímeros con malas características de flujo o aquellos que contienen componentes volátiles. En la producción de tuberías, las extrusoras de doble tornillo encuentran una amplia aplicación en el procesamiento de diversos materiales, incluido el cloruro de polivinilo (PVC) y las poliolefinas (PO), siendo su importancia más pronunciada en la fabricación de tuberías de PVC.

Las extrusoras de doble tornillo constan principalmente de un sistema de accionamiento, una unidad de extrusión, un sistema de calentamiento/enfriamiento, un sistema de control y equipos auxiliares. Sus componentes principales son dos tornillos entrelazados que pueden girar en la misma dirección o en direcciones opuestas. Según el grado de engranaje del tornillo, se pueden clasificar como tipos entrelazados o no entrelazados. Las extrusoras de doble tornillo entrelazadas ofrecen una capacidad de transporte y una eficacia de mezcla superiores, lo que las hace ideales para el procesamiento de PVC, mientras que los modelos no entrelazados son más adecuados para materiales sensibles al cizallamiento.

El material entra a través del puerto de alimentación y es transportado hacia adelante por los tornillos giratorios. Simultáneamente, a través de la fricción entre los tornillos y el cilindro, más el calentamiento externo, el material se calienta, se funde y se plastifica gradualmente. El diseño especializado de los tornillos asegura una mezcla y un cizallamiento completos durante el transporte, logrando una distribución uniforme y una plastificación óptima. Finalmente, el material fundido sale a través de la boquilla para formar el perfil de tubería deseado. Durante la extrusión, los componentes volátiles se pueden eliminar a través de los puertos de ventilación, lo que mejora la calidad del producto.

Las tuberías de PVC gozan de un uso generalizado en las industrias de la construcción, la fontanería y la química debido a su excelente resistencia a la corrosión, tolerancia a la presión y rentabilidad. Sin embargo, el PVC presenta desafíos de procesamiento, ya que es propenso a la descomposición y la degradación. Las extrusoras de doble tornillo se han convertido en el equipo de elección para la producción de tuberías de PVC gracias a varias ventajas únicas.

A diferencia de las extrusoras de un solo tornillo que dependen de la fricción entre el material y el cilindro, los modelos de doble tornillo emplean un transporte de desplazamiento positivo. Los tornillos entrelazados crean cámaras en forma de C secuenciales que hacen avanzar a la fuerza el material independientemente de las propiedades de fricción. Esto resulta particularmente valioso para las mezclas secas de PVC, que exhiben malas características de flujo y tienden a deslizarse en los sistemas de un solo tornillo.

Los diseños complejos de los tornillos incorporan elementos especializados como bloques de cizallamiento y dientes de mezcla que dispersan eficazmente los pigmentos, los rellenos y los aditivos, al tiempo que generan suficiente fuerza de cizallamiento a través de estrechas holguras del cilindro para asegurar una plastificación completa, lo cual es fundamental para lograr propiedades mecánicas y calidad superficial óptimas de las tuberías de PVC.

Los diseños de tornillos autolimpiantes evitan la acumulación y la descomposición del material al mantener una fina película de material entre los tornillos y el cilindro. Una distribución estrecha del tiempo de residencia asegura un calentamiento uniforme, eliminando los puntos calientes. Estas características permiten una reducción significativa en el uso de estabilizadores de calor, lo que reduce los costos de producción.

Al eliminar el paso de peletización requerido por los procesos convencionales, las extrusoras de doble tornillo pueden procesar mezclas secas de PVC directamente, lo que reduce tanto los costos de producción (en un 15-20%) como la historia térmica, al tiempo que minimiza la posible contaminación del procesamiento intermedio.

Las extrusoras de doble tornillo modernas incorporan tecnologías de ahorro de energía como motores de alta eficiencia y sistemas inteligentes de control de temperatura. Sus capacidades de alto rendimiento a menudo permiten que una línea de doble tornillo reemplace dos configuraciones de un solo tornillo, lo que ahorra tanto la inversión de capital como el espacio en el suelo.

Estas máquinas ofrecen una personalización excepcional a través del paso del tornillo, la holgura y la configuración de los elementos ajustables. Las características adicionales como la ventilación al vacío para la eliminación de volátiles y la desgasificación en etapas tempranas mejoran aún más la calidad del producto.

Si bien las extrusoras de un solo tornillo siguen siendo comunes para el procesamiento de poliolefinas, su rendimiento con PVC es significativamente inferior a las capacidades de doble tornillo. La siguiente tabla destaca las diferencias clave:

Los parámetros clave para la selección del equipo incluyen:

• Diámetro del tornillo: Que oscila entre 30 mm y 200 mm, lo que determina la capacidad de producción
• Relación longitud-diámetro (L/D): Normalmente de 18:1 a 36:1, lo que afecta el tiempo de residencia y la calidad de la mezcla
• Velocidad del tornillo: Que influye en la velocidad de producción y la intensidad del cizallamiento
• Capacidad de calentamiento: Debe coincidir con las características de fusión del material y los requisitos de producción

Las tendencias emergentes incluyen:

• Fabricación inteligente: Integración de sensores avanzados y análisis de datos para la optimización del proceso
• Conservación de energía: Implementación de sistemas de recuperación de calor y gestión térmica mejorada
• Producción a gran escala: Desarrollo de modelos de mayor diámetro para aplicaciones de servicio pesado
• Especialización: Diseños personalizados para materiales y requisitos de productos específicos

Las extrusoras de doble tornillo se han establecido como herramientas indispensables en la fabricación de tuberías, particularmente para aplicaciones de PVC. Sus ventajas tecnológicas se traducen directamente en eficiencia de producción, calidad del producto y ahorro de costos. A medida que la innovación continúa mejorando sus capacidades, estas máquinas sin duda mantendrán su posición a la vanguardia de la tecnología de procesamiento de polímeros.