¿Qué es una extrusora? - Guía completa

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

Es una extrusora versátil, polivalente y ligera que puede realizar una amplia gama de tareas. Ya se trate de plastificar la masa fundida, mezclar y homogeneizar, conformar, desgasificar y desvolatilizar, o modificar, 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, componentes hasta su principio de funcionamiento.

Una extrusora es un dispositivo industrial utilizado para fundir y extrudir materiales como plásticos y caucho. Se divide principalmente en dos tipos: de un solo husillo y de doble husillo. Su principio de funcionamiento es plastificar materiales sólidos en 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 + reductor), un sistema de extrusión (barril + tornillo) y un sistema de control de temperatura, y es adecuada para la producción continua de tubos, perfiles, etc. Por ejemplo, el modelo ZJL-200B está equipado con una operación de pantalla táctil y un mezclador refrigerado por aire, apoyando el 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 el procesamiento de materiales complejos. Por ejemplo, puede ajustar la humedad, la temperatura y la estructura de la fibra en el desarrollo de proteínas vegetales.

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

El tornillo es el componente central de una extrusora. Consta de una serie de roscas y suele estar situado dentro de un barril. Su función principal es calentar, fundir, mezclar e impulsar las materias primas. La estructura del tornillo y la forma de la rosca pueden ajustarse para adaptarse a los distintos materiales y requisitos del producto.

El barril es un recipiente cilíndrico que aloja el tornillo. Suele estar hecho de aleaciones o revestimientos 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 necesitan sistemas de refrigeración para garantizar que el producto extruido se enfríe rápidamente y mantenga la forma deseada.

La matriz o cabezal de extrusión determina la forma y las dimensiones del producto final. La materia prima fluye por el cabezal de la extrusora y se transforma en 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 husillo. El ajuste de estos parámetros es crucial para garantizar la calidad del producto.

Algunos productos, como los tubos o las películas, deben cortarse a longitudes específicas o enrollarse en bobinas después de la extrusión. Estos sistemas se encargan de estos pasos de procesamiento.

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

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

La materia prima para la extrusión suele ser granular. El dispositivo de alimentación, también conocido como tolva, garantiza el flujo continuo del material hacia el barril de la extrusora. Se parece a un embudo Büchner y tiene forma cónica o cuadrada-cónica. La parte inferior de la tolva, donde se encuentra con el cilindro, es el puerto de alimentación, equipado con un dispositivo de cierre para regular y cerrar el flujo de material. Las abrazaderas de refrigeración rodean el orificio de alimentación para evitar la transferencia de calor de la alta temperatura del flujo de material a la tolva, lo que impide 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. En el lateral de la tolva hay una mirilla de cristal y dispositivos de calibración y medición. Algunas tolvas también tienen un dispositivo de alivio de presión por vacío de secado al calor para evitar que el plástico absorba 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 barril, también conocido como extrusora, es un cilindro metálico sometido a calor y tensión. La fusión y contracción del material se produce íntegramente dentro del barril. La temperatura de funcionamiento durante la extrusión suele oscilar entre 180°C y 290°C, y la presión interna alcanza los 60 MPa. Los dispositivos de calentamiento y enfriamiento se instalan fuera del barril, normalmente en tres o cuatro etapas. Se suelen utilizar calentadores de resistencias o inductores, aunque la calefacción radiante también es una opción. La finalidad de la refrigeración es evitar el sobrecalentamiento del plástico o enfriar rápidamente el plástico durante la parada para evitar que se funda. La refrigeración suele realizarse mediante aire o agua. El barril debe soportar altas presiones y poseer suficiente resistencia a la compresión y rigidez, con un interior liso. El barril se utiliza generalmente para evitar el desgaste y la corrosión. La fricción evita el sobrecalentamiento del plástico, al tiempo que mantiene la superficie del husillo de la extrusora ligeramente más fría que el barril para evitar que el material se adhiera a él y facilitar el transporte del material.

El tornillo extrusor está suspendido en el centro del barril mediante un cojinete de empuje, alineado con el eje del barril sin desviación significativa. La mínima holgura entre el tornillo extrusor y el barril permite someter al plástico a una fuerte fuerza de cizallamiento, fundiéndolo e impulsándolo hacia delante.

El principio de funcionamiento de la extrusora consiste en plastificar el material sólido en una masa fundida uniforme y extruirlo continuamente para 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 delante y compactadas por la fricción del tornillo giratorio, permaneciendo sólidas.

La sección de transporte de la extrusora monohusillo presenta un diseño de ranura en espiral profunda para garantizar un transporte eficaz.

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 procede del cizallamiento mecánico y 20% del calentamiento externo.

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

El flujo y la presión de la masa fundida se controlan con precisión en la fase de dosificación y, a continuación, se le da la forma deseada (como un tubo o una película) a través de la matriz.

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

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

Realice regularmente el mantenimiento y compruebe los tornillos de las herramientas. 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 portaherramientas. Añada regularmente aceite lubricante a los cojinetes para asegurar la lubricación entre los cojinetes. Para garantizar la nitidez del corte de la herramienta, ésta debe revisarse con frecuencia para asegurar su afilado y reducir daños innecesarios a otros componentes causados por cuchillas desafiladas. Realice regularmente el mantenimiento y compruebe si la correa está floja y apriétela a tiempo.

Reinicio - Antes de arrancar por segunda vez, limpie los restos de materiales triturados en la sala de máquinas para reducir la resistencia al arranque. Abra regularmente la cubierta de inercia y la cubierta de la polea y limpie la salida de cenizas situada bajo 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 es 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 puede ajustarse adecuadamente.