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Junio de 2004 Página 1 de 5

Programas simuladores de extrusión permiten encontrar problemas y oportunidades del proceso

Carlos Serrano

Usar simuladores para la extrusión permite encontrar problemas y oportunidades asociados al proceso, tales como el ahorro de energía o la selección de insumos.

En general, los programas de simulación han sido usados para predecir el comportamiento de los procesos, en términos de la cantidad de flujo generada y de la temperatura y la presión. Pero un uso más interesante puede ser el de predecir los problemas potenciales que llegan a presentarse durante la transformación.

La tarea de simular en el computador el desempeño de diversos tipos de procesos de extrusión todavía presenta una variedad de retos. Quizás una razón para ello sea el hecho de que, aunque en apariencia la extrusión es un proceso simple, en realidad contiene fenómenos fisicoquímicos complejos: el extrusor es una bomba que tiene la función de fundir una mezcla de resinas y aditivos, y entregarla al final de la máquina en un flujo constante y estable, con una presión y temperatura determinadas, y con propiedades homogéneas a través de toda la masa: composición, temperatura, viscosidad, presión, flujo local, etc. En este caso, al mencionarse el concepto de homogeneidad también se incluye la idea de uniformidad de las propiedades del extruido en el tiempo.

¿Cómo emplear un programa de simulación? 
Una etapa importante del diseño en extrusión es la determinación de las longitudes de alimentación, plastificación y dosificación de los tornillos, que puede lograrse a través de programas de simulación. En la zona de alimentación el material se transporta sólido, y la habilidad de generar presión está determinada por los factores de fricción; en las zonas de plastificación y dosificación se emplea un modelo de material fundido, en el cual la calidad está expresada en términos de la temperatura del material a la salida del extrusor y de la distancia requerida para fundir completamente la resina (hasta el final de la zona de plastificación). Estos valores son proporcionados por los programas de simulación de extrusión, y pueden ser empleados para diseñar nuevos extrusores, a partir del análisis de calibración en máquinas existentes.

La simulación del comportamiento del material desde el estado sólido hasta el estado líquido es la etapa que presenta mayores retos, según afirman Jiri Vlcek y John Perdikoulias, de Compuplast Internacional Inc. Pero otra dificultad puede presentarse cuando trata de aplicarse el programa de simulación a situaciones reales. "El primer paso al aplicar de manera apropiada una simulación de extrusión es calibrar el programa. La calibración es la etapa en la cual se relacionan los resultados de los cálculos de simulación con las cantidades medidas en el proceso real de producción. Durante el proceso de calibración, el usuario básicamente determina el valor de las predicciones numéricas y su significado frente a las lecturas del proceso real".

La dificultad radica en que aún existen grandes incertidumbres en la medición directa de parámetros de proceso, como los valores de la viscosidad del polímero, las temperaturas del material fundido, los factores de fricción, las temperaturas del barril, entre otros. "Si por ejemplo, la simulación predice que la temperatura de la masa fundida a la salida del extrusor es de 220°C pero las termocuplas del equipo leen 200°C, el usuario tiene la opción de aceptar que la simulación provee un 10% de error, o puede ajustar algunos parámetros del proceso dentro de la simulación (por ejemplo, elevando la temperatura del barril) para intentar tener una mejor correlación". De acuerdo con los autores, esta última opción puede ser la más aceptable, sobre todo si se tiene en cuenta que una limitación de los programas de simulación radica en la falta de conocimiento de los patrones de conducción de calor alrededor de la pared del barril, y a que las lecturas de los controladores de temperatura pueden no ser exactas. Se debe tener en cuenta que los factores de fricción dependen de la temperatura del barril.

Simulación en tornillo sencillo 
El programa FLOW 2000, de Compuplast Internacional Inc., puede correr en los computadores comunes y no necesita contar con requerimientos especiales. Se compone de módulos o cajas de herramientas que permiten analizar los procesos de extrusión, el desempeño de los dados y la reología de los materiales. El módulo de extrusión emplea un sistema de análisis numérico por diferencias finitas que se basa en el trabajo original de Agur y Vlachopoulos (Polymer Engineering and Science, 22, 1084, 1982).

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Carlos
21 de julio de 2016 a las 18:16

Estimados gusto en saludarles queria saber si tenian algun simulador de extrusion para extrusora de PVC de doble husillo o si me podian decir donde descargarlo


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