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Marzo de 2014 Página 1 de 2

Reducción del desgaste en husillos y barriles

María del Pilar Noriega, Ph.D.

El desgaste es inevitable e inherente a los materiales poliméricos procesados, a la geometría de las partes, a la fricción y a la escogencia de los aceros.

Los materiales metálicos tienen un papel fundamental en la manufactura de husillos, cilindros y en general herramental para el procesamiento de termoplásticos (extrusión, inyección, soplado, y otros). El enfoque principal de los desarrollos está dirigido hacia la reducción del desgaste de estos componentes.

El desgaste es inevitable y es inherente a los materiales poliméricos que son procesados, a la geometría de las partes, a la fricción y a la escogencia de los aceros. El uso de recubrimientos especiales permite que la vida útil de los husillos y herramentales se prolongue significativamente.

En los metales, el desgaste es un deterioro causado por las interacciones entre superficies, por el uso o por la operación de un proceso continuo. Se observa por la remoción o deformación del material metálico o pérdida de las dimensiones originales como el resultado de una acción de la superficie opuesta (metal- metal) o la interacción metal- polímero.

Tipología del desgaste

Existen varios tipos de desgaste en los equipos de procesamiento de polímeros1:

  • Desgaste adhesivo
  • Desgaste abrasivo, y
  • Desgaste corrosivo

El desgaste adhesivo se debe al movimiento, por ejemplo, la rotación del husillo, y está caracterizado por el transporte axial del material polimérico en una cámara cerrada (la que se establece en el sistema husillo-husillo y husillo-cilindro). En el caso de los husillos contrarrotantes de las extrusoras doblehusillo este tipo de desgaste es mucho más marcado. Las condiciones de velocidad y presión en la cámara cerrada poseen una alta influencia en este tipo de desgaste.

El desgaste abrasivo es causado por el uso de rellenos o cargas en los polímeros, tales como, carbonato de calcio, talco y otros. Este desgaste se observa especialmente en los filetes y en la raíz del husillo. Se puede incluso presentar una erosión extrema de las diferentes superficies del husillo (p.ej., en flancos activo y pasivo). Uno de los procesos que más presenta este tipo de desgaste es la extrusión de tuberías. Variables como el tipo de relleno, porcentaje en la formulación o compuesto, su granulometría (tipo de granulación o micronización) y si se trata de materiales recubiertos o no (p.ej. con ácido esteárico), son cruciales con respecto a este tipo de desgaste. La Figura 1 ilustra un husillo desgastado por abrasión2, especialmente en la superficie de los filetes.

El desgaste corrosivo juega un papel importante en las extrusoras mono y doblehusillo, cuando se procesan compuestos que tienen la tendencia a adherirse a las superficies metálicas. La masa fundida una vez adherida al acero sufre una posterior degradación, la cual tiene el efecto corrosivo que genera el ataque al metal. En el caso del procesamiento de compuestos de PVC, es conocido que cuando éste se degrada severamente genera ácido clorhídrico, de alto poder corrosivo. Para el caso de la transformación del PVC, las superficies metálicas de husillos y herramentales tienen recubrimientos especiales.

El desgaste es influenciado en el procesamiento de polímeros principalmente por los siguientes parámetros:

  • Material polimérico a ser procesado
  • Productividad o flujo másico de la extrusora o unidad de plastificación, kg/h
  • Longitud de la extrusora o unidad de plastificación, L/D
  • Geometría del husillo(s)
  • Condiciones de procesamiento

El material polimérico a ser procesado es de gran influencia en el desgaste. La presencia de reciclado postconsumo, cargas y su tipología, determinan el grado de abrasión del material. A manera de ejemplo, y en el caso de los rellenos, el carbonato de calcio es una carga de estructura redondeada, la caliza es una carga de estructura cuboide y el talco es una carga con estructura de placas con diferente relación de aspecto. Para el procesamiento de este tipo de materiales es necesario prever husillos que tengan recubrimiento por procesos electrolíticos, p.ej. cromo duro. La Figura 2 muestra las microfotografías de dos tipos de cargas 1.

La longitud de la extrusora o unidad de plastificación es importante en el desgaste, por el porcentaje que constituye la componente energética de cizalladura (movimiento del husillo) sobre la energía total.

Acerca del autor

María del Pilar Noriega, Ph.D.

María del Pilar Noriega, Ph.D.

Directora General del Instituto de Capacitación e Investigación del Plástico y del Caucho, ICIPC.
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