Promocione sus productos o servicios con nosotros
Octubre de 2002 Página 1 de 3

Avances tecnológicos en extrusión tienen mucho futuro

Chris Rauwendaal

Los nuevos aportes a la tecnología de extrusión y los desarrollos en este campo permiten rebatir la idea de que este proceso no muestra cambios importantes.

Pocos desarrollos de gran magnitud han ocurrido en la industria de la extrusión de plásticos en las últimas décadas. Esto es particularmente cierto en la extrusión con tornillos simples. Algunas personas consideran que la extrusión de plásticos es una tecnología madura donde no es posible lograr desarrollos nuevos radicalmente novedosos. Sin embargo, esta noción es incorrecta porque varios nuevos avances están apareciendo en el mercado y pensamos que estos producirán cambios significativos en la tecnología de extrusión.

Nuestro entendimiento del fenómeno de mezclado durante el procesamiento de polímeros ha avanzado significativamente en las últimas dos décadas. Un buen número de universidades e institutos han dedicado recursos importantes al estudio de los procesos de mezclado. Se ha determinado que la reorientación de los elementos del fluido es crítica para lograr un mezclado distributivo altamente efectivo. Este entendimiento ha llevado al desarrollo de varios elementos eficientes de tipo distributivo. En cuanto al mezclado dispersivo se ha determinado que el flujo de la resina de tipo elongacional aporta un efecto dispersivo mucho más significativo que el flujo de tipo cortante o de cizalladura. Recientemente, varios aparatos de mezclado han aparecido en el mercado que toman ventaja del flujo elongacional para lograr mezclados mejorados de tipo dispersivo.

El flujo de tipo elongacional no se reconoce muy bien debido a que requiere ser sometido a análisis relativamente complejos. El flujo de cizalladura se comprende con mayor facilidad debido a que su análisis es más simple; el flujo en los tornillos de los extrusores es en su gran mayoría de tipo de cizalladura. Durante mucho tiempo se consideró que era difícil, si no imposible, generar patrones de mezclado elongacional en los tornillos de extrusión de tornillo simple (SSE, del inglés single screw extruder). Como resultado, los aparatos de mezclado elongacional no se desarrollaron sino hasta hace poco.

En el pasado, los aparatos de mezclado fueron diseñados considerando que existían partes del aparato donde ocurría flujo elongacional. Sin embargo, estos mezcladores se concebían intuitivamente, efectuando procedimientos de error y ensayo, en lugar de cálculos de ingeniería. Ejemplos son el mezclador Banbury y los discos de amasado en los extrusores de tornillos gemelos. Es justo afirmar que el diseño de la mayoría, sino de todos, de los mezcladores realizado antes del año 2000 se basó en la intuición más que en análisis detallado del patrón de flujo. La razón es que las técnicas de análisis numérico y el poder computacional de los computadores anteriores al año 2000, no fueron muy apropiados para realizar análisis complejos en tres dimensiones de los aparatos mezcladores diseñados con geometría complicada.

Desde 1995 han ocurrido innovaciones importantes en las técnicas de análisis numérico que han hecho posible realizar análisis completos de flujo en tres dimensiones en aparatos de mezclado complejos, en tiempos relativamente cortos (1-4). De hecho, ahora es, con frecuencia, menos costoso diseñar y modelar mezcladores que lo que cuesta manufacturarlos. Esto significa que geometrías múltiples pueden ser probadas numéricamente antes que el mezclador pase a manufactura. En el pasado, generalmente era menos costoso manufacturar y probar varios modelos de mezcladores con diversas geometrías. Hace un tiempo, no existían las herramientas para hacer un análisis completo en tres dimensiones en mezcladores complejos.

Los nuevos elementos de diseño
El mezclador CRD
El análisis numérico del flujo de la resina fundida en extrusores de tornillos gemelos (twin-screw extruders, TSE), ha demostrado la ocurrencia de una cantidad significativa de flujo elongacional en los bloques de amasado. Esta es la razón por la cual la acción de mezclado en TSE ocurre primariamente en los discos de amasado. La misma acción de mezcla, sin embargo, puede ser generada en SSE de una manera directa; este es el principio que soporta el diseño del elemento de mezclado CRD (Chris Rauwendaal Dispersive) (5-7). Como resultado, ahora es posible lograr la capacidad de mezclar en SSE tan bien como se hace en TSE. El mezclador CRD ha existido comercialmente desde el año 2000 y ha tenido considerable éxito en la industria de extrusión. La  figura 1 muestra un ejemplo de un mezclador tipo CRD.

Acerca del autor

Chris Rauwendaal

Presidente de Rauwendaal Extrusion Engineering, Inc, compañía dedicada a la ingeniería de extrusión para la industria del plástico, que desarrolla y suministra programas de capacitación y software para los procesadores del plástico.
x
Notas complementarias

Sección patrocinada por

Otras noticias de Extrusión