Ambos os nomes, quebra-fluxo ou porta-tela, não são dados por acaso. São o resultado de sua funcionalidade, de seu propósito, de uma evidente necessidade de existir para evitar ou até remediar outro problema. Por outro lado, pode ser que geremos outras inconveniências para o processo ao insistir no seu uso. O Quebra fluxo em si, se não for bem dimensionado e desenhado, pode ser uma fonte de contaminação e é uma dificuldade a mais para o procedimento de limpeza.
O quebra fluxo, em inglês "quebra-plate", encontra-se no final do cilindro e faz a conexão imediata com o pescoço do cabeçote.
É uma disco metálico contendo furos através dos quais a massa fundida irá fluir. Possui duas faces com finalidade diferentes. A primeira face (Figura 01-a), que recebe a massa polimérica conduz o fluxo pelos filtros e depois pelos furos. A segunda face (Figura 1-b), é a saída da massa e conduz o material ao pescoço.
Figura 01 - ilustração das faces de um Quebra-fluxo, sendo (a) à esquerda, a face de entrada do material e a (b), a direita, saída do material fundido.
Podemos citar 4 razões especiais para se utilizar o quebra-fluxo
Para o movimento rotacional do extrudado no final da rosca, fazendo com que o material passe a ter um fluxo alinhado com pescoço ou com o cabeçote.
O movimento rotacional do fluxo após a ponteira da rosca, sem o quebra fluxo, pode gerar linhas de fluxo helicoidais dentro do cabeçote, chegando até a matriz. Essas linhas de fluxo se não forem eliminadas antes da matriz, podem gerar distúrbios, provocando inconsistência do material extrudado ou defeitos estruturais. Desta forma, é preciso se assegurar que essas linhas de fluxo estejam alinhadas, uniformes e se possuem fluxo axial com mesmo sentido da matriz.
Atuar como um filtro para conter contaminantes.
Aumentar a eficiência de fundir da rosca ou ainda seu poder de mistura, pelo aumento significativo da pressão.
Assegurar que o flange do cilindro e o pescoço do cabeçote estão bem selados, evitando vazamentos de material.
Uso de telas ou filtros.
Existem vários formas de contaminação. Precisamos entretanto realçar que a utilização de filtro não ser utilizada como justificativa para não investigar a origem das contaminações e por não aplicar uma ação corretiva e pontual, eliminando a causa raíz. Alguns contaminantes podem indicar uma depreciação ou desgaste do maquinário que deve ser investigado com urgência. É o caso quando se encontrar partes metálicas durante a troca de tela. Sendo assim, segue nossa primeira dica!
Sempre examine a tela ou filtro, depois da sua troca, observando tempo de produção, pressão antes e depois da troca, coloração e partículas estranhas.
Ao utilizar o quebra fluxo como sistema de filtragem para eliminar ou evitar defeitos que não podemos controlar de forma imediata, damos um melhor sentido ao seu uso.
As tela ou os filtros podem ser separados em três categorias: de reforço, intermediárias e de filtragem. A diferença entre essas três categorias é a capacidade de filtragem das mesma.
Os filtros são montadas separadamente ou podem ser compradas em um conjunto predefinido de malhas.
Figura 02 - Ilustração das telas com três diferentes tipos de formação: (a) da esquerda, tem alguns pontos de solda; a (b), central, são telas avulsas a (c) são telas com um anel de compactação
O tamanho da tela ou filtro é determinado por dois fatores: o Diâmetro externo e seu mesh. Vamos manter nossa discussão focado no mesh, definido como o número de vazios em uma polegada (25,4mm) linear. Sendo assim, quanto menor o mesh, maior é a área de abertura para a massa fundida passar e menor a pressão gerada.
Figura 03 - Ilustração de uma tela com Mesh = 03: três vazios em 25,4mm linear.
Natti S. Rao e N. R Schott, em seu livre "Understanding Plastics Engineering Calculations", descrevem a relação entre o aumento de pressão em função do número de telas e filtros, da vazão e viscosidade através da equação ao acima.
É preciso ter atenção em como montar o jogo de telas para evitar que a tela se rompa, devido a pressão interna e o contato com os furos do quebra fluxo. A própria parede e design do do quebra-fluxo são importantes para se garantir o porta tela irá resistir a pressão a que é submetido . Se ainda adicionarmos o fato de que o flange e pescoço da extrusora são pontos onde temos deficiência em aquecer o quebra fluxo, ocorre ainda o risco da solidificação da massa polimérica aumentando ainda mais a pressão local.
Figura 04 - Ilustração da tela rompida pela pressão local, a direita; e do quebra-fluxo danificado devido a pressão de trabalho e design inadequado.
Para garantir a segurança operacional Na PDCA Extrusion Processing, nossos designs e nossos consultores irão sempre defender o uso e implementação de um transdutor de pressão antes do quebra-fluxo, associados ainda a um controlador de baixa temperatura do cabeçote de extrusão.
Material estagnado.
A falha de design resultada em pelo menos um problema ao processo de extrusão, Material estagnado. Facilmente identificado durante a troca de cor ou na inspeção da tela após sua troca, materiais estagnados no quebra-fluxo e na tela representam o auto envenenamento do processo de extrusão.
Podemos citar dois motivos básicos para que ocorram:
A tela vai atuando como um filtro propriamente dito.
Nesse caso, a causa e sua contra-medida são simples. Devemos inspecionar a tela para certificar-se que o poluente é um material de natural polimérica (não se trata por exemplo de um metal ou madeira); registrar o tempo de operação entre as trocas de tela; inspecionar a pressão antes e depois da troca de tela.
O design de todo o conjunto, quebra-fluxo, flange e pescoço não favorece o fluxo contínuo.
Em qualquer tipo de processo de extrusão, o material estagnado é o maior veneno para o processo. Neste caso o melhor forma de solucionar este problema é fazer uma simulação de todas as partes, identificando exatamente onde atuar e como resolver o problema.
Vamos considerar o quebra-fluxo da figura 05, no qual podemos rapidamente visualizar as áreas onde o material extrudado tem tendencia de estagnar. Nesse exemplo, é possível se evidenciar que as areas onde a velocidade é muito baixa se concentram perto das paredes metálicas. O centro possui um fluxo de material apropriado, sendo necessário neste caso trabalhar-se nas ponteira da roca e nos ângulos de redução.
Figura 05 -Ilustração das linhas de fluxo de velocidade do material polimérico, ao passar pelo quebra-fluxo não otimizado. As áreas em azul escuro tornam bastante visível as provavelmente regiões de estagnação.
Ao se fazer uma rápida comparação entre possíveis defeitos que este design pode resultar, chega-se a uma conclusão rápida pelo exemplo da figura 06, que temos uma padrão típico de perda do poder de auto-limpeza. Nesse caso é possível facilmente ver a diferença de cores.
Figura 06 - Exemplos de problemas de design.
É possível se trabalhar sem o Quebra-Fluxo
Se voltamos a pensar nos motivos para se utilizar quebra fluxo, pod-se tambem concluir que nao seria necessário utilizar um quebra-fluxo se:
O material polimérico tiver alta grau de limpeza e se o sistema de dosagem for isento de elementos de contaminacao. Como por exemplo: se os octabins manten-se fechados durante o consumo do mesmo; se os filtros sao limpos regularmente; se o design do funil for conveniente ao fluxo de materials, etc.
O design da rosca proporcionar a fusão total do material polimérico, erradicando a necessidade de se aumentar a pressão para melhor a eficiência da rosca e o seu poder de mistura.
A razão é transformar o movimento helicoidal do material em axial. Como fazê-lo?
Nesse caso alteramos o design da ponteira da rosca e do pescoço, criando uma pressão local maior que proporciona o alinhamento do fluxo no sentido axial.
Para maiores informações sobre como evitar de vez o Quebra-fluxo, participe de nosso treinamento de extrusão e terá muitos mais detalhes sobre o design do quebra-fluxo e seus problemas e soluções.
Qual a origem do defeito?
Contaminação da resina ou dentro da rosca
Material queimado no quebra-fluxo
Fluxo rotacional do fundido
Material estagnado
Ótimo tema sobre o estudo abordado!! Parabéns ao responsável pelo conhecimento compartilhado!!!
Ótimo post finalizando com uma pequena enquete muito boa