Sistema de alimentación con bomba de fundido / bomba de engranajes
Una bomba de fundido, también conocida como bomba de engranajes, es un dispositivo de desplazamiento positivo instalado entre la extrusora y el dado para proporcionar un flujo constante y sin pulsaciones de polímero fundido. A diferencia de una extrusora de tornillo simple, que puede tener fluctuaciones de producción debido a la rotación del tornillo y las variaciones de alimentación, una bomba de engranajes desacopla la presión de extrusión de la velocidad del tornillo, asegurando un flujo volumétrico constante al dado. Esto resulta en una uniformidad de espesor significativamente mejorada (la variación de calibre se reduce en un 50-70%), una burbuja estable y una mejor calidad de la película. La bomba consta de dos engranajes (conductor y loco) que atrapan el polímero en las cavidades de los dientes del engranaje y lo transportan al puerto de descarga. La velocidad de la bomba se controla de forma independiente mediante un variador de frecuencia y mantiene el caudal establecido independientemente de las variaciones de presión aguas arriba (dentro de los límites). La bomba también presuriza el fundido para superar la resistencia del dado, lo que permite que la extrusora funcione con una contrapresión más baja, lo que reduce la temperatura del fundido y el consumo de energía. Las bombas de fundido son estándar en líneas de alta calidad, especialmente para la coextrusión multicapa donde la precisión de la relación de capas es crítica. También se utilizan para resinas de alta viscosidad (por ejemplo, PA, PET) y para procesos que requieren tolerancias estrictas. La bomba se coloca típicamente después del cambiador de malla y antes del adaptador del dado. Su entrada debe ser alimentada por gravedad o por presión desde la extrusora; se puede utilizar un sistema de vacío para evitar la falta de alimentación. La capacidad de la bomba (cc/rev) se elige en función del rendimiento requerido, típicamente un 20-30% superior a la producción máxima de la extrusora para permitir el ajuste de velocidad.
La operación de una bomba de fundido requiere una atención cuidadosa a la temperatura y la presión. El cuerpo de la bomba se calienta (mediante calentadores de cartucho) para igualar la temperatura del fundido. La presión de entrada debe mantenerse a un mínimo (generalmente 30-70 bar) para evitar la cavitación, que causa fluctuaciones de flujo. Un transductor de presión aguas arriba de la bomba monitorea la presión de entrada; si baja, se aumenta la velocidad de la extrusora (o se disminuye la velocidad de la bomba). La presión de descarga está determinada por la resistencia del dado; la bomba puede generar hasta 300-400 bar. La velocidad de la bomba se ajusta en función de la producción deseada: Velocidad de la bomba (RPM) = Producción requerida (kg/h) × 1000 / (Densidad (kg/m³) × Desplazamiento (cc/rev) × 60 × Eficiencia). Por ejemplo, para 300 kg/h, densidad 0.8 g/cm³, desplazamiento 100 cc/rev, eficiencia 0.9, RPM = 300×1000 / (800 × 100 × 60 × 0.9) ≈ 69 RPM. La velocidad de la bomba se ajusta a través de la HMI, y la velocidad del tornillo de la extrusora se controla de forma esclava para mantener la presión de entrada. La bomba de engranajes requiere un sistema de accionamiento robusto con un control de velocidad preciso (accionamiento servo o vectorial) para evitar oscilaciones. El mantenimiento incluye la inspección regular de los engranajes por desgaste: el desgaste aumenta las holguras y reduce la eficiencia, causando una desviación de la producción. Las bombas de engranajes son caras (típicamente $10,000-$50,000), pero la inversión se amortiza a través del ahorro de material (reducción de la variación de calibre) y una mayor calidad. La bomba debe purgarse durante el apagado para evitar que el polímero se endurezca en su interior. En resumen, un sistema de alimentación con bomba de fundido es una actualización clave para líneas que exigen un espesor constante y una alta producción. Transforma una buena línea en una excelente al eliminar una de las principales fuentes de variación.
Máquina de Película Soplada
Beneficios de la bomba de fundido: – Estabilidad de la producción: ±0.5% frente a ±2-3% sin bomba. – Independencia de la presión: la extrusora puede funcionar a la velocidad óptima para la fusión, no para la presión. – Temperatura de fusión más baja: reducción del calentamiento por cizallamiento porque la extrusora funciona con una contrapresión más baja. – Control de calibre mejorado: el AGC funciona de manera más efectiva con un flujo estable. – Mayor producción: puede aumentar en un 10-20% porque la extrusora no está limitada por la presión del dado. – Mejor relación multicapa: la bomba de cada capa asegura un espesor de capa constante. – Reducción del oleaje y la inestabilidad de la burbuja. Consideraciones de dimensionamiento: El desplazamiento de la bomba (cc/rev) debe seleccionarse para que la bomba funcione al 30-80% de su velocidad máxima para el rango de producción objetivo. Una bomba demasiado pequeña funcionará demasiado rápido, causando desgaste; una bomba demasiado grande funciona demasiado lenta, causando pulsaciones de producción. Además, el material de la bomba debe soportar la temperatura y la abrasividad de la resina: para PA/EVOH, use una aleación endurecida. Los sellos de la bomba deben ser herméticos; cualquier fuga causa pérdida de producción. La instalación requiere una alineación precisa para evitar cargas laterales. Mantenimiento regular: verifique la holgura de los engranajes, reemplace los rodamientos y calibre la velocidad. Tenga siempre una bomba de repuesto lista para minimizar el tiempo de inactividad. En conclusión, una bomba de fundido es una inversión que vale la pena para los convertidores que priorizan la calidad y la consistencia de la película. Es un componente central de las líneas de película soplada modernas de alto rendimiento.
