Extrusoras de un solo tornillo vs. de doble tornillo: Usos clave y comparación de costos

Las extrusoras juegan un papel vital en múltiples industrias, incluyendo plásticos, procesamiento de alimentos, productos químicos, productos farmacéuticos, minerales y no tejidos. El principio fundamental de la tecnología de extrusión implica procesar continuamente materiales a través de la acción rotacional de uno o más tornillos para mezclar, plastificar y dar forma. Entre los diversos tipos de extrusoras, las extrusoras de un solo tornillo y de doble tornillo siguen siendo las opciones más frecuentes. Elegir entre estas dos máquinas fundamentalmente diferentes requiere una cuidadosa consideración de las especificaciones técnicas y los factores económicos para optimizar la eficiencia de la producción.

Como su nombre indica, las extrusoras de un solo tornillo cuentan con un tornillo giratorio dentro de un cilindro que transporta los materiales hacia adelante mientras realiza funciones de mezcla, plastificación y conformación. Estos sistemas suelen constar de tres componentes principales: el sistema de extrusión, el sistema de accionamiento y el sistema de control de temperatura.

El sistema de extrusión funde y plastifica los materiales poliméricos en una masa fundida homogénea a través de la transición de fase de estados vítreos a estados de flujo viscoso. Este subsistema crítico incluye el mecanismo de alimentación, el tornillo y el cilindro, con el diseño del tornillo que determina directamente el rendimiento y la capacidad de producción de la máquina.

Compuesto por un motor, un reductor y cojinetes, el sistema de accionamiento proporciona un par de torsión rotacional estable al tornillo. La velocidad constante del tornillo asegura la uniformidad del producto, mientras que la capacidad de velocidad variable permite procesar diferentes materiales o perfiles de producto.

Los sistemas de control de temperatura combinan calentadores eléctricos con refrigeración por aire o agua para mantener condiciones térmicas precisas durante todo el proceso de extrusión.

Las extrusoras de un solo tornillo dominan muchas aplicaciones de procesamiento de plástico debido a su simplicidad, facilidad de operación y menores costos:

• Extrusión de tuberías: Producción de tuberías de PP-R, gas PE, PEX reticulado, compuesto de aluminio, ABS, PVC y HDPE con núcleo de silicona
• Extrusión de láminas/placas: Procesamiento de materiales de PVC, PET, PS, PP y PC
• Extrusión de perfiles: Fabricación de varios perfiles de plástico mediante ajustes de velocidad y modificaciones del tornillo
• Compounding: Mezcla, modificación y refuerzo de polímeros

Las extrusoras de doble tornillo evolucionaron a partir de diseños de un solo tornillo, ofreciendo características de alimentación, rendimiento de mezcla, capacidad de ventilación y estabilidad de extrusión superiores para aplicaciones exigentes.

Las extrusoras de doble tornillo se dividen en dos categorías principales:

• Entrelazado: Los tornillos se acoplan mecánicamente durante la rotación, creando cizallamiento y mezcla intensivos en la zona de entrelazado. Esta categoría se divide además en configuraciones de co-rotación (excelente mezcla para compounding/extrusión reactiva) y contra-rotación (transporte superior para materiales sensibles al calor como el PVC).
• No entrelazado: Los tornillos giran independientemente con una mezcla más débil pero con requisitos de mantenimiento más sencillos.

Los diseños de doble tornillo paralelo suelen incorporar cuatro zonas funcionales:

• Zona de alimentación: Transporte de material con prevención de reflujo
• Zona de fusión: Conducción térmica y fusión inducida por cizallamiento
• Zona de plastificación: Homogeneización de la composición mediante mezcla distributiva/dispersiva
• Zona de descarga: Presurización y mezcla final para extrusión/peletización

• Capacidades de alta torsión/velocidad que permiten ganancias de productividad
• Procesamiento superior de materiales viscosos/sensibles al calor
• Amplia compatibilidad de materiales a través de configuraciones especializadas

Las extrusoras de doble tornillo sobresalen en el procesamiento avanzado de plástico:

• Extrusión de espuma: Paneles XPS, perlas de EPS de grafito, espumas PET/XLP
• Procesamiento de PET: Reciclaje, producción de láminas/películas
• Extrusión directa de láminas: Compuestos de PP rellenos, membranas de HDPE, películas BOPP/BOPET
• Compounding: Masterbatches, compuestos de alta carga, materiales reforzados/retardantes de llama, extrusión reactiva

Si bien las extrusoras de un solo tornillo ofrecen simplicidad y ventajas de costo para aplicaciones básicas, los sistemas de doble tornillo brindan una mezcla, capacidades de reacción y flexibilidad de material superiores. Las consideraciones de selección incluyen:

• Propiedades del material: Características de fusión, viscosidad y estabilidad térmica
• Requisitos del producto: Precisión, necesidades de procesamiento reactivo
• Volumen de producción: Requisitos de rendimiento
• Restricciones presupuestarias: Costos de capital y operativos

La evaluación exhaustiva debe examinar:

• Costos de adquisición de equipos
• Consumo de energía y gastos de mantenimiento
• Impactos en la eficiencia de la producción
• Plazos de retorno de la inversión

El proceso de selección de la extrusora requiere una evaluación equilibrada de los requisitos técnicos frente a las realidades económicas. Si bien las máquinas de un solo tornillo son suficientes para el procesamiento de plástico convencional, los sistemas de doble tornillo desbloquean capacidades avanzadas para aplicaciones especializadas. Los fabricantes deben realizar evaluaciones exhaustivas de las necesidades y consultar a expertos técnicos al especificar equipos de extrusión, priorizando el costo total de propiedad sobre el precio de compra inicial para maximizar el valor operativo a largo plazo.