¿Qué es una extrusora? - Guía completa

Una de las máquinas más importantes que ha revolucionado la industria de fabricación de tubos de plástico es la extrusora.

Es una extrusora versátil, multifuncional y ligera que puede realizar una amplia gama de tareas. Ya sea para la plastificación por fusión, la mezcla y homogeneización, el moldeado, la desgasificación y desvolatilización, o la modificación, puede utilizar una extrusora para todo ello.

En esta guía, exploraremos todos los aspectos clave de esta máquina, desde su definición, tipos, funciones de cada sección, funcionamiento y componentes hasta su principio de funcionamiento.

Una extrusora es un dispositivo industrial utilizado para fundir y extruir materiales como plásticos y caucho. Se divide principalmente en dos tipos: de un solo tornillo y de doble tornillo. Su principio de funcionamiento consiste en plastificar materiales sólidos hasta obtener una masa fundida uniforme y extruirlos continuamente para darles forma mediante la fuerza de cizallamiento, la presión y el calentamiento externo generados por la rotación del tornillo.

Consta de un sistema de transmisión (motor + engranaje reductor), un sistema de extrusión (cilindro + tornillo) y un sistema de control de temperatura, y es adecuado para la producción continua de tubos, perfiles, etc. Por ejemplo, el modelo ZJL-200B está equipado con una pantalla táctil y un mezclador refrigerado por aire, lo que permite un control de precisión a nivel de laboratorio.

La extrusora de doble husillo funciona en tándem, lo que la hace adecuada para mezclas de alta precisión y procesamiento de materiales complejos. Por ejemplo, puede ajustar la humedad, la temperatura y la estructura de las fibras en el desarrollo de proteínas de origen vegetal.

La zona de alimentación es el área de almacenamiento de materia prima de la extrusora. Las materias primas se cargan en la zona de alimentación en forma de gránulos o polvo y, a continuación, se transportan hacia abajo mediante un tornillo giratorio.

El tornillo es el componente principal de una extrusora. Consta de una serie de roscas y suele estar situado dentro de un cilindro. La función principal del tornillo es calentar, fundir, mezclar e impulsar las materias primas hacia adelante. La estructura y la forma de las roscas del tornillo se pueden ajustar para adaptarse a diferentes materiales y requisitos del producto.

El cilindro es un recipiente cilíndrico que aloja el tornillo. Normalmente está fabricado con aleaciones o recubrimientos especiales para soportar altas temperaturas y presiones. Su función principal es calentar y fundir las materias primas manteniendo una presión constante.

Las extrusoras suelen estar equipadas con elementos calefactores, como calentadores eléctricos o cintas calefactoras, para calentar las materias primas hasta su punto de fusión y controlar la temperatura. También se requieren sistemas de refrigeración para garantizar que el producto extruido se enfríe rápidamente y mantenga la forma deseada.

El troquel o cabezal de extrusión determina la forma y las dimensiones del producto final. La materia prima fluye a través del cabezal de extrusión y se procesa posteriormente para obtener el producto deseado, como tubos, láminas y perfiles.

El sistema de control supervisa y controla diversos parámetros de la extrusora, como la temperatura, la presión y la velocidad del tornillo. El ajuste de estos parámetros es fundamental para garantizar la calidad del producto.

Algunos productos, como tubos o películas, deben cortarse a longitudes específicas o enrollarse en rollos después de la extrusión. Estos sistemas se encargan de estos pasos del proceso.

Los sistemas de transmisión proporcionan la potencia necesaria para hacer girar el tornillo y mover otros componentes mecánicos. Por lo general, estos sistemas constan de un motor eléctrico, un reductor de velocidad y una transmisión.

La extrusora de un solo tornillo es una extrusora de tres etapas, que consta de las secciones de alimentación, reducción y extrusión.

La materia prima para extrusión suele ser granular. El dispositivo de alimentación, también conocido como tolva, garantiza un flujo continuo de material hacia el cilindro de la extrusora. Se asemeja a un embudo Büchner y puede ser de forma cónica o cuadrada-cónica. La parte inferior de la tolva, donde se une con el cilindro, es el puerto de alimentación, equipado con un dispositivo de cierre para regular y detener el flujo de material. Las abrazaderas de refrigeración rodean el puerto de alimentación para evitar la transferencia de calor de la alta temperatura del flujo de material a la tolva, lo que evita que el plástico del interior de la tolva se caliente y se vuelva pegajoso, lo que podría provocar una alimentación desigual y obstruir el flujo de material. El lateral de la tolva cuenta con una ventana de observación de cristal y dispositivos de calibración y medición. Algunas tolvas también tienen un dispositivo de alivio de presión al vacío con secado por calor para evitar que el plástico absorba la humedad del aire, un dispositivo de agitación para evitar los “puentes ferroviarios” causados por el plástico en polvo y un dispositivo que alimenta automáticamente el material a intervalos regulares.

El cilindro, también conocido como extrusora, es un cilindro metálico sometido a calor y tensión. La fusión y contracción del material se produce íntegramente dentro del cilindro. La temperatura de funcionamiento durante la extrusión suele oscilar entre 180 °C y 290 °C, con una presión interna que alcanza los 60 MPa. Los dispositivos de calentamiento y enfriamiento se instalan fuera del cilindro, normalmente en tres o cuatro etapas. Los más utilizados son los calentadores de resistencia o inductores, aunque también se puede optar por el calentamiento radiante. El objetivo del enfriamiento es evitar el sobrecalentamiento del plástico o enfriarlo rápidamente durante la parada para evitar que se funda. La refrigeración se suele conseguir mediante aire o agua. El cilindro debe soportar altas presiones y poseer suficiente resistencia a la compresión y rigidez, con un interior liso. El cilindro se utiliza generalmente para evitar el desgaste y la corrosión. La fricción provocada por el sobrecalentamiento del plástico se evita mediante la fricción, al tiempo que se mantiene la superficie del tornillo del extrusor ligeramente más fría que el cilindro para evitar que el material se adhiera a él y facilitar el transporte del material.

El tornillo extrusor está suspendido en el centro del cilindro mediante un cojinete de empuje, alineado con el eje del cilindro sin desviaciones significativas. El espacio mínimo entre el tornillo extrusor y el cilindro permite que el plástico sea sometido a una fuerte fuerza de cizallamiento, fundiéndolo e impulsándolo hacia adelante.

El principio de funcionamiento de la extrusora consiste en plastificar el material sólido hasta convertirlo en una masa fundida uniforme y extruirlo continuamente hasta darle forma mediante la fuerza de cizallamiento, la presión y el calentamiento externo generados por la rotación del tornillo.

Las materias primas sólidas entran en el barril desde la tolva y son empujadas hacia adelante y compactadas por la fricción del tornillo giratorio, sin perder su estado sólido.

La sección de transporte de la extrusora de un solo tornillo presenta un diseño de ranura espiral profunda para garantizar un transporte eficiente.

El volumen del canal del tornillo disminuye gradualmente y el material se funde debido a las fuerzas de cizallamiento y al calentamiento externo. Aproximadamente 80% del calor proviene del cizallamiento mecánico y 20% del calentamiento externo.

Las extrusoras de doble husillo logran un cizallamiento y una mezcla más uniformes gracias al movimiento en forma de “O” de los husillos entrelazados.

La fusión se controla con precisión en la etapa de dosificación en cuanto a flujo y presión, y luego se le da la forma deseada (como un tubo o una película) a través de la matriz.

La estabilidad de la temperatura es fundamental para garantizar la calidad del producto.

En primer lugar, el equipo extrusor debe colocarse en un lugar ventilado para garantizar que el calor del motor se disipe y prolongar eficazmente su vida útil; la máquina debe estar bien conectada a tierra.

Realice un mantenimiento periódico y compruebe los tornillos de la herramienta. Después de utilizar una máquina nueva durante 1 hora, apriete los tornillos de las cuchillas móviles y fijas con herramientas para reforzar la fijación entre la cuchilla y el portacuchillas. Añada regularmente aceite lubricante a los cojinetes para garantizar la lubricación entre ellos. Para garantizar el afilado del corte de la herramienta, esta debe revisarse con frecuencia para asegurar su afilado y reducir daños innecesarios a otros componentes causados por cuchillas desafiladas. Realice un mantenimiento regular y compruebe si la correa está floja y apriétela a tiempo.

Reinicio: antes de arrancar por segunda vez, limpie los materiales triturados restantes en la sala de máquinas para reducir la resistencia al arranque. Abra la cubierta de inercia y la cubierta de la polea con regularidad y limpie la salida de cenizas debajo de la brida, ya que el polvo descargado de la sala de trituración entra en el cojinete del eje.

Sustitución de piezas: al sustituir la herramienta de corte, la separación entre la cuchilla móvil y la cuchilla fija debe ser preferiblemente de 0,8 mm para trituradoras de más de 20 CV y de 0,5 mm para trituradoras de menos de 20 CV. Cuanto más fino sea el material reciclado, mayor será la separación que se puede ajustar adecuadamente.