Perfiles y tubería: avances presentados en K 2004

Los adelantos exhibidos en la pasada Feria K 2004, de Düsseldorf, Alemania, estuvieron asociados con la implementación de nuevos acoples directos entre los motores y los tornillos de extrusión, con una mayor potencia en los motores de impulso, con diseños de husillo que incrementan la productividad y con métodos más eficientes en el manejo de los productos a la salida de las líneas, que permiten asegurar mayor calidad en los productos terminados. Los desarrollos logrados reducen el consumo de energía, ocupan menos espacio y ofrecen mayor productividad.

Aumentos en potencia y eficiencia
Reifenhäuser presentó dos versiones de extrusores: uno de tornillo simple con diseño convencional, modelo REItorque, acoplado a un motor sin emplear caja reductora de velocidad. La empresa afirma que este concepto reduce casi a cero el mantenimiento del equipo. El diseño también permite ahorrar espacio y hace posible instalar el extrusor con orientación vertical u horizontal. La máquina entrega altos niveles de torque a través de todo el rango de velocidades, dando lugar a un incremento del 6% en eficiencia, comparado con los motores tradicionales. Como resultado también se obtiene un ahorro de energía. El modelo fue presentado por primera vez en K 2001. Reifenhäuser también presentó un extrusor con tornillos paralelos contra-rotacionales, modelo Bitruder, para el procesamiento de PVC y materiales de PP con rellenos. Para monofilamentos, Reifenhäuser ofreció un diseño de Reimotec, compañía miembro del grupo. Los filamentos pueden emplearse para hacer tejidos de césped en campos deportivos.

Leistritz hace gala de nuevos elementos en los tornillos de extrusión, incorporados en ejes comunes. La compañía lanzó el rango ZSE MAXX, una serie destinada a reemplazar gradualmente a la ZSE HP. La característica más importante es el sistema de elementos de tornillos de extrusión, denominados MAXXvolume, que permiten aumentar la productividad entre un 25 y un 35%, porque mejoran la razón de volumen a torque. Los motores también vieron mejoras, siendo más silenciosos y ajustándose a los requerimientos de velocidad y torque de cada aplicación. Otros avances incluyen cubiertas enfriadas por agua para aumentar la seguridad de operación, y un nuevo chasis con enfriamiento integrado en el barril, que facilita la armada y desarmada de la máquina en sus módulos correspondientes. El sistema MAXXcooling para enfriamiento del barril cuenta ahora con 30% más de capacidad.

Otra oferta novedosa de Leistritz fue la serie ZSE FLEXX de equipos de extrusión, que incorpora las ventajas de la serie MAXX pero ofrece además un sistema de cambio rápido en la unidad de procesamiento. Esto se debe a la adición de soportes especiales para manipular más fácilmente el equipo, así como a mejoras para apoyar cambios rápidos en órdenes de producción, que ahora pueden tomar apenas 15 minutos, según afirma la empresa. Leistritz ha calculado que la línea puede ahorrar dos horas diarias en cambios, e incrementar la productividad entre 20 y 30%.

Esta fue la primera K en la cual Theysohn Holding GmbH pudo mostrar productos de sus tres compañías miembro. Entre los equipos mostrados se tenían líneas completas para el procesamiento de PVC, como la serie de extrusores de tornillos gemelos cónicos y paralelos, equipos de halado y terminación de extrusiones para ventanería y equipos de construcción. La serie de extrusores Torque Masster, TTM, que inicialmente se aplicaba sólo a tubería, fue extendida hacia láminas de PVC y cubiertas de paredes. La firma también ofrece dados para la fabricación de tubería compacta, y de tres capas de material espumado.

Una nueva serie de extrusores de tornillo simple fue presentada por Boston Matthews en la Feria. Esta serie se llama Logia, y ha sido diseñada para aportar mayor eficiencia energética. Las máquinas están impulsadas por motores AC con codificador de respuesta, junto a un controlador de vector de flujo. Un sistema electrónico inteligente asegura que ciertas partes de la máquina se apaguen automáticamente para reducir el consumo de energía (por ejemplo, los ventiladores). El sistema de control previene además posibles daños, como los que pueden ocurrir con un arranque en frío o con sobre-presión de la resina fundida.

Más opciones para tubería
Battenfeld Extrusionstechnik presentó una línea para la producción de tubería de poliolefina, modelo BEX 1-90-30 D, de un solo tornillo. El desempeño de la línea ha sido mejorado aumentando la potencia del motor principal y mejorando el torque. Los nuevos tornillos de barrera también ayudan a impulsar más material, incrementando la capacidad en 25%. La máquina de 90 mm de diámetro es capaz de procesar entre 750 y 850 kg/hr de resina, dependiendo del material. El dado, modelo PO 250/900, puede hacer tubería de hasta 250 mm de diámetro entregando 900 kg/hr, y ofrece mezclado radial para una mayor resistencia mecánica del producto.

Para la producción de tubería de PVC, Battenfeld diseñó un dado de doble araña especial, para acople a un extrusor de doble husillo. La ventaja de este tipo de dado radica en la mayor seguridad de operación, así como en una mayor facilidad de ensamble y mantenimiento.

Davis Standard presentó una línea para extruir tubos médicos en PVC que contienen una forma interna de estrella, a velocidades de producción de 70 m/min. La línea está compuesta de un extrusor Euro Blue de 65 mm, un dado de acero inoxidable y un baño de enfriamiento de dos etapas. También cuenta con un medidor interno de la dimensión del diámetro, sistema de halado, embobinador de mandriles colapsibles y una guillotina. El extrusor tiene un tornillo de barrera, una sección de mezclado Maddox modificada, cuatro zonas de calentamiento en el barril, dos zonas de calentamiento en el dado y un medidor de la temperatura de la resina fundida. En la zona de estabilización del tubo se tiene una etapa inicial de baño con vacío para estabilizar dimensionalmente el tubo sin necesidad de soplar aire internamente. Esto permite acelerar la velocidad de producción. El motor de halado es de tipo AC de flujo vectorial, para mantener la velocidad lineal en un rango de 1% de variación.

Un nuevo diseño de dado para la fabricación de tubería fue presentado por Krauss-Maffei, y simplifica el proceso de extrusión de multicapas. El dado, modelo KM-3L RKW 54 QS, puede producir tubería de una, dos o tres capas. La resina fundida es distribuida uniformemente a través del orificio del dado, gracias a tres espirales intercaladas concéntricamente. Para la pre-distribución de la capa central, se puede emplear un distribuidor tipo estrella o un dado alimentado lateralmente. Los canales de flujo para las capas interna y externa suministran las resinas fundidas a través de sistemas con forma de anillos. La alimentación de entrada se hace empleando un adaptador de diseño mejorado, donde la cantidad de resina que va hacia las capas interna o externa puede ser variada en cualquier proporción. Además, la capa externa puede ser centrada de manera independiente, con el objetivo de reducir el consumo de materia prima. El dado tiene también un nuevo adaptador que permite introducir pigmentos para formar rayas durante la extrusión. Un segundo sistema de distribución puede ser colocado durante el cambio de colores, de manera que la producción puede continuar sin necesidad de purgar excesivamente los canales del dado.

Cincinnati Extrusion exhibió su nueva línea Alpha Tubeline para la fabricación de tubos de PVC hasta de 63 mm de diámetro. El cabezal PH se incorpora en la línea y está diseñado para este tipo de resina. Cuando se desean procesar otro tipo de materiales, se recomienda utilizar el cabezal IRIS. La línea se complementa instalando una zona de enfriamiento con baño de vacío de 4m de largo. El baño completo mide 12m. Los sistemas de halado y corte completan la línea, donde el corte puede llevarse a cabo con guillotina o sierra. Para tubos pequeños y duros, que no se pueden curvar, se ofrece la línea Alpha Profline con un sistema de halado diferente.

Bonmart Enterprise Co., de Taiwán, se especializa en la fabricación de equipos para fabricación de tubos de polietileno colapsible. Presentó los componentes de esta línea, incluyendo extrusores y equipo aguas-abajo, incluyendo una impresora computarizada de 4 ó 6 colores, recubridora y secadora, estampado en caliente, sistema para sellado, perforador, equipo para colocar tapas y equipo para sellar con foil de aluminio la cabeza de los tubos.

Novedades para compuestos
Coperion (Werner & Pfleiderer) presentó su nuevo extrusor para fabricar compuestos, modelo ZSK-NT de dos etapas, que ha sido diseñado para procesar PE bimodales tomados directamente del reactor de polimerización Este tipo de resina contiene cadenas de moléculas cortas para mejorar la procesabilidad, y cadenas largas para dar propiedades funcionales. Debido a que el material viene del reactor, está en polvo, y con él se deben formar los gránulos. En el proceso de transformar el polvo hay dos etapas cruciales para obtener la calidad final del producto: el polímero inicialmente debe ser fundido sin sobrecalentarlo, y posteriormente los constituyentes deben ser homogenizados completamente, a pesar de sus diferencias en viscosidades. En el extrusor ZSK-NT estas dos etapas han sido separadas, y por tanto, optimizadas de manera independiente.

Para el mercado en general, Coperion presentó un extrusor ZSK MEGAcompounder, mejorado con la denominación ZSK MEGAcompounder Plus. Las modificaciones al diseño incluyen un incremento en el torque específico en el eje de los tornillos, lo que permite aumentar la capacidad de producción hasta en un 20%, comparando con otras máquinas del mismo tamaño.

Para extrusión de compuestos de madera y plástico, Cincinnati presentó la línea FiberexT 58, que alcanza una velocidad de 3 m/min (superando 10 veces la velocidad de líneas convencionales) con un rendimiento máximo de 120 kg/hr. Este salto se ha logrado gracias a la nueva configuración del tornillo, a las sección de calibración, y al enfriamiento con vacío. El sistema puede trabajar perfiles asimétricos de formas muy complejas. El triturado de madera se puede dosificar directamente, sin necesidad de mezclar previamente con la resina, ahorrando 35% en costos, según afirma el fabricante.

Lo estándar reduce costos
Battenfeld Extrusionstechnik ofrece la línea winBEX, que cuenta con un módulo estándar de halado y embobinado pero ofrece flexibilidad en la selección entre cuatro tipos de extrusores: el modelo BEX 2-72 C cónico de hélices negativas, que puede procesar entre 40 y 250 kg/hr de resina; tres modelos de extrusores de tornillos paralelos gemelos BEX 2-68-28 V, con capacidades entre 50 y 200 kg/hr. El BEX 2-92-28 V, que opera entre 150 y 350 kg/hr, y el modelo BEX 2-110-28 V, capaz de procesar entre 200 y 500 kg/hr. Debido a que son máquinas estándar, se venden a precios muy competitivos y con tiempos de entrega cortos.

Krauss-Maffei presentó la serie KMD XS/P, desarrollada para producir perfiles estándar a una capacidad de producción baja o mediana. Las máquinas pueden entregarse entre cuatro y seis semanas después de la compra, y los equipos KMD existentes pueden adecuarse con tornillos de 32D, incrementado el rango de procesamiento, mejorando la homogeneidad y reduciendo el desgaste.

El torque de los tornillos de la denominación 32/P se puede aumentar, y se ha alargado la sección de precalentamiento. Estas mejoras representan un 20% de incremento en la capacidad de producción. Al tiempo que se incrementó la longitud de los tornillos, la geometría fue modificada, redundando en un mejor control de temperatura, mayor homogeneidad de las mezclas y una razón mejorada entre calentamiento y esfuerzo cortante. De esta manera, si se compara sobre una capacidad de producción igual, la energía que se entrega en una máquina KMD90-32/P es el doble de la que se obtiene con un extrusor cuyo tornillo tenga una longitud de 26D. Se pueden adaptar tornillos aún más largos, por ejemplo de 36D.

La serie Alpha de extrusores de tornillo simple de Cincinnati Extrusion se han vendido desde K 2001. En esta oportunidad, el fabricante ofreció nuevos modelos que vienen a expandir la serie en el mercado. Ahora se venden los nuevos modelos Alpha 45-25B y Alpha 60-25B, que cuentan con tornillos alargados en 3D. Opcionalmente pueden tener zonas de alimentación ranurada de forma fina o gruesa. Los modelos Alpha 45-28F y Alpha 60-28F están diseñados para procesar materiales blandos, como TPE y TPU. Por otro lado, los modelos 45-28G y Alpha 60-28G, con zonas de alimentación ranuradas gruesas, están pensados para la fabricación de perfiles y tubos muy pequeños, empleando PP reforzado y sin reforzar.

Un estudio de mercado encontró que el 80% de los filtros para líneas de extrusión comerciales operan sin incorporar el concepto de autolimpieza. Esto llevó a la empresa Gneussa desarrollar el modelo SFXmagnus, que puede estar en producción de una a tres semanas antes de que se requiera el cambio de filtro, y éste sólo demora diez minutos. La capacidad de filtración puede alcanzar 10.000 cm2. Como resultado, según afirma la empresa, el costo se disminuye entre 45 y 50%. El sistema puede retener finos hasta de 3 micrones, y mantiene una presión constante de hasta 800 bares, a temperaturas de fundido que alcanzan los 350°C.

Cambio de diámetro sobre la marcha
La compañía alemana Inoex, que se especializaba en tecnología de medición y control, se presentó como proveedor de soluciones para la automatización completa de líneas de extrusión. Su novedad principal fue el sistema Advantage, que permite hacer cambios en el diámetro de la tubería durante el proceso de producción, usando cualquier cabezal estándar existente. El sistema consta de una pre-cámara, una manga de calibración, elementos de sellado y una unidad de control. Se aplica a diámetros entre 32 y 400 mm. Se puede proveer el sistema nuevo o integrarse a un equipo existente, y beneficia a los transformadores entregándoles un proceso productivo más flexible y costos reducidos.

Krauss-Maffei exhibió el sistema QuickSwitch, que permite cambios en el diámetro extruido sin detener la línea. La canasta de calibración es ajustable de manera continua, y se constituye a partir de segmentos individuales que conforman una superficie interna ajustable y suave. El radio interno del cilindro flexible se puede variar de manera continua girando una manivela externa. En la sección de vacío se ha instalado una campana entre el dado y el calibrador, para expandir la tubería en estado fundido desde el diámetro máximo que puede aportar el dado hasta el diámetro especificado de producto.

Versatilidad para el doble husillo
Berstorff presentó un nuevo concepto de máquina básica para la extrusión con doble husillo, la serie ZE Basic. Estas máquinas pueden plastificar y alear plásticos, incorporar materiales de refuerzo en poliolefinas y plásticos de ingeniería, producir concentrados e incorporar fibras. Se ofrecen en diámetros de tornillo de 26, 34, 42, 52, 62 y 77 mm, con revoluciones estándar de tornillo de 600, 900 y 1.200 rpm. La serie se caracteriza también por su alto grado de normalización en diseño de cilindros, motores y cajas reductoras, armazón de máquina y equipo eléctrico. Como control utiliza el sistema Advanced, que cuenta con el sistema operacional Embedded XP y diversas variaciones de comunicación con los elementos de la máquina. La capacidad de producción puede variar entre 3 y 3.300 kg/hr.

Berstorff ofreció además mejoras en sus equipos de extrusión de espuma de PE, PS o PP, en una etapa (tipo Schaumex) o en tándem (tipo Schaumtandex). En estas líneas se emplean extrusores de doble husillo que ofrecen alta flexibilidad, debido al diseño modular intercambiable de los equipos de extrusión. Adicionalmente ofrecen un rango más amplio de velocidades de operación, mezclado optimizado, auto-limpieza de tornillos, y pueden procesar hasta ocho componentes en cada fórmula de extrusión, incluyendo polvos. Pueden incorporar en forma segura hasta 20% de agentes expansores, y el rango de producción va desde 750 hasta cerca de 200 kg/hr.