Diseño, simulación y análisis del proceso de extrusión de un perfil termoplástico en PVC rígido para optimizar el diseño de la matriz y los parámetros

• Autor(a) principal: Tomassini,Carlos José Salvador
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Artigo
• Idioma: spa
• Título da fonte: Matéria (Rio de Janeiro. Online)
• Texto Completo: http://old.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1517-70762018000200554
• topic: simulación CFD; extrusión; PVC(Policloruro de Vinilo); diseño; reología

RESUMEN El objetivo del presente trabajo fue verificar y optimizar el diseño de un cabezal para fabricar un perfil termoplástico en PVC rígido utilizando la simulación del flujo en dicha matriz mediante el uso de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y por medio de pruebas en extrusión, empleando un calibrador experimental, se obtuvieron la geometría y las dimensiones requeridas del mismo. El material utilizado fue un compuesto de PVC rígido el cual es difícil de procesar por su debilidad intrínseca, ya que se degrada a los 140ºC. Por medio de un reómetro capilar especial se determinaron los datos reológicos k y n del modelo de Ley de Potencia los cuales se utilizaron como variables de entrada en el software junto a la geometría del canal de flujo en el cabezal. La geometría es dibujada mediante un software de diseño asistido por computadora en tres dimensiones (CAD-3D). El calibrador se diseñó y dibujó en un software CAD-3D y luego se lo construye, montándose en el equipo extrusor. Se realizó la extrusión con los parámetros de proceso: caudal (velocidad giro tornillo) y temperatura del material utilizados en el software de simulación. Se comparó los resultados obtenidos de la extrusión: geometría y dimensiones finales del perfil, caudal másico, presión y temperatura en el cabezal con los obtenidos por la simulación, siendo los mismos satisfactorios. De la simulación se determinó la distancia óptima a la cual las deformaciones del perfil fundido a la salida del cabezal son mínimas y permitieron que el mismo pueda calibrarse a las dimensiones requeridas del perfil. Además se obtuvieron las distribuciones de velocidades, presiones y deformaciones de corte, las cuales dieron una indicación de las propiedades mecánicas del perfil, como ser las tensiones internas y resistencia a esfuerzos en servicio, además de los valores dimensionales y de la geometría final, de manera que se logró determinar que el diseño del cabezal existente no es el correcto.