Los tubos multicapa ya son estándar
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En un reporte reciente, la compañía alemana Battenfeld Extrusionstechnik afirma que en 2006 se utilizaron en el mundo 14 millones de toneladas de plástico para la fabricación de tubos. Hasta 2010 se estima que el consumo subirá un 30% hasta los 18 millones de toneladas. El material más usado, con un 60% del total, es el PVC, seguido del PE y el PP, así como otros termoplásticos. Con la creciente utilización de estos materiales para la conducción de agua potable y otros recursos valiosos, también están aumentando las exigencias hacia los propios tubos. Los tubos multicapa, que presentan una funcionalidad muy concreta, están sustituyendo cada vez más a los de una sola capa. Algunos tubos multicapa habituales son, por ejemplo, los tubos de presión de HDPE con capa externa de PP para protección contra impacto, los tubos de PEX con una capa interna de EVOH como barrera frente al oxígeno, los tubos para desagües de PP con capa intermedia espumada para aislamiento acústico y reducción de peso, así como los tubos de HDPE para conductos de cables con capa interna de silicona que favorece el deslizamiento. Hoy en día, aproximadamente la mitad de las líneas de extrusión de tubos vendidas por Battenfeld Extrusionstechnik son líneas para aplicaciones multicapa y la tendencia sigue en aumento.
En la fabricación de tubos multicapa, la elección del cabezal correcto es uno de los factores cruciales para lograr la calidad deseada del producto final. Por este motivo, se utilizan programas de simulación de diseño para formular la geometría más razonable para cada caso. Esta geometría se adapta luego en la construcción gracias al sistema modular, que incluye el portamandril, el distribuidor de mandril de espiral y la placa difusora de contraflujo.
No es inusual que en la extrusión de tubería se emplee un dado con látice tipo canasta y que luego el tubo sea alimentado a través de una sucesión de mandriles de espiral para la adición de capas funcionales. Sin embargo, sí es innovador que Battenfeld Extrusionstechnik haya combinado un látice tipo canasta con capas aplicadas por mandriles espiralados en un único cabezal de extrusión. Este tipo de cabezal híbrido ofrece un mayor control de presión de la resina, así como del espesor de las capas, especialmente teniendo en cuenta que las características de flujo entre ellas pueden diferentes. Entre las primeras aplicaciones se tiene la fabricación de tubería de PP reforzada con fibra de vidrio, la cual compite con la de PEX-A curado con peróxidos. El cabezal más grande fabricado para aplicaciones similares tiene 800 mm de diámetro y cuenta con cuatro capas en donde el centro es de HMWPE y las tres capas externas contienen recubrimientos de PP.
American Maplan ofrece una opción económica para producir tubería de PVC y CPVC de diámetro pequeño. La compañía afirma que este nuevo tipo de tubería ofrece características internas de flujo superiores. El nuevo cabezal puede tener productividades entre las 200 y 350 libras por hora y operar con diámetros desde 0,375 a una pulgada. Otra ventaja del cabezal es su tamaño pequeño que permite tener dos salidas a una distancia de 6 pulgadas o cuatro salidas utilizando un separador de flujo. La combinación de cabezales múltiples hace posible adaptar un extrusor de mayor tamaño.
Por otro lado, Cincinnati Extrusion presenta el sistema KryoSys para la fabricación de tubos de poliolefinas, el cual hace posible la perfecta combinación de una extrusora de alto rendimiento, un cabezal de nuevo desarrollo, un enfriamiento del tubo muy eficiente y la recuperación de calor. El sistema es ideal para una amplia gama de productos, tubos de una o más capas de PE ó PP, con diámetros entre 110 y 2.000 mm. KryoSys también se puede instalar en la producción de tubo corrugado. Incluso cuando se trata de tubos de grandes dimensiones la zona de enfriamiento puede ser reducida a la mitad en comparación con una línea convencional. Así por ejemplo, en la producción de tubo de 400 mm de PO, con espesor de pared de 36,4 mm y utilizando la extrusora Monos+ 90-37G, basta con una longitud total de 40 m. La longitud de una línea comparable "normal" tendría que ser, con el mismo rendimiento de 1.300 kg/h, de 85 m.
Para proporcionar una distribución óptima de la masa fundida, el nuevo cabezal KryoS desarrollado para el sistema KryoSys se concibió con distribuidor de mandril de espiral. La gran ventaja de este cabezal se encuentra en el nuevo sistema para el enfriamiento de la masa fundida dentro de la hilera. Este sistema permite refrigerar la masa fundida en el propio cabezal, de forma que se puede reducir notablemente la longitud de la zona de enfriamiento de la línea. La menor temperatura de la masa fundida tiene como consecuencia una mayor viscosidad en la salida de la hilera, con lo cual se actúa también contra el efecto de descolgamiento, especialmente cuando se trata de tubos con paredes gruesas.
KraussMaffei Berstorff, de Alemania, afirma que la materia prima participa con un 90% en el costo de fabricación de tuberías plásticas. Por lo tanto, esta empresa ha buscado desarrollar máquinas y sistemas que reduzcan este componente de los costos sin afectar la calidad. Como resultado ahora propone el empleo de la serie KMB para tubería de PVC con centro de pared espumado. El desarrollo se realizó empleando dos extrusores de tornillos gemelos, KMD 90-36 B/R y KMD 75-36 B/R y un dado rediseñado modelo KM 3 LRK 43. La tubería que se fabricó tuvo 400 mm de diámetro y un espesor de pared de 11,7 mm. La velocidad de producción lograda fue de 900 a 1000 kilogramos por hora. El centro espumado de la pared de la tubería alcanzó una densidad de 0,6 kilogramos por decímetro cúbico. De esta manera, la reducción de peso alcanzada fue de 30%. Un campo de aplicación para este tipo de tubería es el alcantarillado no sometido a presión.
Otro informe de KraussMaffei Berstorff anuncia que la empresa holandesa de fabricación de tubería Wavin adquirió una línea completa modelo QuickSwitch, la cual permite el cambio de dimensiones de la tubería sin detener la producción. Esta línea cuenta con una extrusora de tornillos gemelos KMD 90-36/R, un cabezal KM-RK 23 QS y una canasta de calibración KM-KK 160 QS. También se ha instalado un medidor ultrasónico de espesor de pared y un sistema para centrar la tubería. Una característica adicional es la posibilidad de incrementar el espesor de la pared de la tubería en las secciones de unión, especialmente para aplicaciones de alta presión. Toda la línea está controlada por un sistema especialmente diseñado para el concepto QuickSwitch. Wavin usa la línea para fabricar tubería de PVC presurizada, no presurizada y para gas. La habilidad para cambiar de dimensiones sobre la marcha hace que esta línea se emplee especialmente para el procesamiento de órdenes cortas y de entrega inmediata. En una línea convencional, el cambio de dimensiones obliga a parar la línea y modificar los parámetros de ajuste de la misma. Con el sistema QuickSwitch, estos cambios se hacen rápidamente y presionando un obturador que actúa un sistema programado previamente guardado en la memoria del sistema y no hay necesidad de recurrir a una actividad intensiva en mano de obra, como si ocurre en los sistemas convencionales.
Para la determinación precisa de dimensiones de perfiles y tubería, la empresa alemana Pixargus presentó en noviembre pasado en la feria de Fakuma, Alemania, un sistema de medición que puede operar a alta temperatura, a la salida de los dados de extrusión. El medidor, moldeo ProfilControl-Dimension HT-740 puede ser entonces instalado en la línea de producción. En combinación con una segunda cabeza de medición instalada al final de la línea de extrusión es posible establecer correlaciones de comportamiento de la tubería. De esta manera, los operarios pueden tener una información que les permita predecir el comportamiento del proceso y actuar a tiempo para hacer correcciones, si fueran necesarias. Los componentes del sistema son enfriados continuamente para garantizar que las calibraciones y respuestas del sistema sean válidas, aún a temperaturas superiores a 60ºC. Cuatro cámaras colocadas alrededor del perfil de la tubería miden el contorno del material extruido. El perfil y las tolerancias de referencia se muestran gráficamente, permitiéndole al operador reconocer fácilmente, en caso de necesidad, la existencia de desviaciones. El modo de operación del equipo es intuitivo y amigable para el operador.
Cincinnati Milacron ofrece la serie TP de extrusoras de tornillos dobles que combina ahorro de espacio con un diseño compacto. Es ideal para la fabricación de tubería de PVC, compuestos de plástico y fibras naturales, entre otros materiales que requieren alta homogenización. La serie cubre aplicaciones que demandan altas productividades: 250 a 5.000 lbs/hr (114 a 2.273 kg/hr). La línea completa ofrece mínima deflexión del tornillo, una zona de alimentación de mayor tamaño con más área superficial para una transmisión de calor suave y uniforme.
También de Cincinnati Milacron es la serie TC86, con tornillos cónicos de gran diámetro (176 mm que disminuye a 86 mm con una relación LD de 27:1). El diseño cónico del tornillo permite obtener una zona de alimentación más amplia para materiales de densidad liviana. Este diseño también permite aplicar presiones a este tipo de materiales para que puedan ser mezclados y homogeneizados antes de la devolatilización. Tiene un diámetro de salida pequeño que reduce la cizalla rotacional y el empuje del tornillo, mientras incrementa la eficiencia de bombeo hacia el dado.
Cincinnati Milacron ofrece un amplio rango de cabezales y dados para extrusión de tornillos, así como una línea completa de equipo aguas abajo para acomodarse al proceso de terminado. La serie PH de cabezales para tubería viene disponible para fabricar tubos de PVC de hasta 15" de diámetro, mientras que la serie CPH-1A es apropiada para fabricar tubos de CPVC de hasta 2.5" de diámetro. También están los sistemas completos para extrusión de tubos de PVC de hasta 32" (800 mm) de diámetro.
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