Las extrusoras de alimentos de doble tornillo son fundamentales en las líneas modernas de procesamiento de alimentos, produciendo desde alimento para mascotas y snacks hasta proteína texturizada. Pero tras su alto rendimiento se esconde una pregunta crucial para los fabricantes: ¿cuánta energía consumen estas máquinas? Sin una respuesta clara, los productores corren el riesgo de subestimar los costes operativos, sobrecargar los sistemas de suministro de energía o perder oportunidades clave para mejorar la eficiencia energética. Afortunadamente, comprender el perfil energético de las extrusoras de doble tornillo permite una planificación informada, una producción optimizada y ahorros de costes a largo plazo.

Una extrusora industrial típica de alimentos de doble tornillo consume entre 30 y 500 kilovatios (kW) de energía eléctrica, dependiendo de su tamaño, capacidad, aplicación, diseño del tornillo y formulación del material. La mayoría de los sistemas de tamaño mediano funcionan a entre 75 y 150 kW. El consumo de energía se ve influenciado por la potencia del motor, los elementos calefactores del cilindro, los sistemas de refrigeración, las unidades de alimentación y los equipos posteriores.

Si está evaluando los costos de producción o planificando el suministro eléctrico de su planta, siga leyendo. Desglosaremos los rangos de consumo real, los factores que afectan el consumo de energía y cómo optimizar su uso.

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Factores que influyen en el consumo energético en extrusoras de doble tornillo

1. Potencia del motor instalada

La mayor parte de la energía en una extrusora de doble tornillo la consume el motor de accionamiento. Dependiendo del tamaño de la aplicación:

• Eficiencia del motor (a menudo por encima de 90% en los sistemas modernos) también afecta el consumo real de energía.
• La relación de carga (porcentaje de uso del motor durante el funcionamiento real) es importante: muchas extrusoras funcionan entre 60 y 901 TP3T de capacidad del motor.

2. Elementos calefactores y zonas del barril

Las extrusoras utilizan calentadores eléctricos para controlar las temperaturas del proceso:

• Cada zona del barril (normalmente de 5 a 12 zonas) utiliza bobinas de calentamiento eléctricas independientes.
• Energía promedio por zona: 3–10 kW dependiendo de la longitud de la zona y la temperatura objetivo.
• Para una extrusora de 7 zonas, la demanda de calefacción puede variar entre 20 y 70 kW en total.

Consejo: Los sistemas de preacondicionamiento (por ejemplo, acondicionadores de vapor) pueden reducir la demanda de calentamiento en el barril, pero aumentar el consumo de energía de vapor.

3. Sistema de alimentación y equipos auxiliares

• Alimentadores gravimétricos o volumétricos: Generalmente consumen entre 0,5 y 2,0 kW por unidad.
• Sistemas de corte, transportadores y secadores Los tramos de aguas abajo también consumen energía.
• Una línea de extrusión completa potencia total = potencia del extrusor + equipos posteriores (puede duplicar la energía total del sistema).

4. Características del material y formulación de recetas

• Insumos con alto contenido de grasa o humedad Generalmente requieren menos energía para procesarse.
• Almidones densos y mezclas de proteínas (como la TVP de soja o la comida para perros) exigen un mayor torque y un tiempo de residencia más prolongado.

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⚡ Ejemplos de consumo de energía

✅ Caso práctico: Línea de producción de alimentos para mascotas (Darin Machinery DSE-65)

• Tipo de extrusor: Tornillo doble, diámetro de tornillo de 65 mm
• Motor: Accionamiento principal de 75 kW
• Zonas de calentamiento: 6 × 5 kW = 30 kW
• Alimentador y cortador: 3 kW combinados
• Consumo total con carga 85%: ≈ 90–95 kW
• Rendimiento: 500–800 kg/h
• Consumo específico de energía (SEC): \~0,12–0,18 kWh/kg

✅ Caso de estudio: Línea TVP (Proteína Vegetal Texturizada)

• Extrusora: Tornillo doble, 100 mm
• Motor principal: 160 kW
• Calentamiento del barril: 8 zonas × 7 kW = 56 kW
• Refrigeración + Alimentación: 4 kW
• Carga operativa total: 180–200 kW
• Producción: \~1500 kg/h
• SEGUNDO: \~0,13 kWh/kg

📈 ¿Cómo estimar la energía para su extrusora de doble tornillo?

Utilice esto fórmula de estimación de energía:

kWh totales por hora = Potencia del motor (kW) × Factor de carga + Potencia de calefacción (kW) + Alimentador + Auxiliar (kW)

Luego calcula energía específica (SEC):

SEC (kWh/kg) = kWh totales por hora ÷ Salida en kg/h

Estrategias de ahorro energético para extrusoras de doble tornillo

1. Utilice variadores VFD (Variadores de frecuencia): Optimice las RPM del motor y reduzca la carga en vacío.
2. Mejorar el aislamiento:Evitar pérdidas de calor alrededor de las zonas del cañón.
3. Cambiar al calentamiento por inducción:Más eficiente y sensible que el calentamiento por resistencia.
4. Utilice preacondicionadores:Reduce la carga térmica del cañón y las necesidades de torque del motor.
5. Mantenimiento de rutina:Evita el desgaste del tornillo y los picos de fricción en el cañón.
6. Elija el diseño de tornillo adecuado:Minimiza la acumulación de torsión y presión.
7. Monitoreo y automatización de carga:Detectar y adaptarse a los patrones de demanda en tiempo real.

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📊 Comparación: Consumo de energía de extrusoras de un solo tornillo frente a extrusoras de doble tornillo

✅ Reflexiones finales

Las extrusoras de doble tornillo son potentes, flexibles e indispensables en el procesamiento moderno de alimentos, pero su consumo energético debe comprenderse y gestionarse. Al seleccionar la capacidad adecuada, optimizar la configuración y aplicar medidas de ahorro energético, los productores pueden equilibrar el rendimiento con la sostenibilidad y la rentabilidad.

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5. Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuánta energía utiliza normalmente una extrusora de alimentos de doble tornillo?

A1: Una extrusora de alimentos de doble tornillo generalmente consume entre 30 kWh a 200 kWh, dependiendo de su capacidad, el rendimiento del material y la potencia del motor. Las extrusoras a pequeña escala para laboratorio o I+D pueden requerir tan solo entre 5 y 20 kWh, mientras que los modelos industriales de gran tamaño que procesan varias toneladas por hora pueden superar los 150 kWh. Factores como el diámetro del tornillo, la relación longitud-diámetro (L/D) y la configuración del proceso también influyen en el consumo.

P2: ¿Qué factores influyen en el consumo energético de las extrusoras de alimentos de doble tornillo?

A2: Los factores clave incluyen:

• Tamaño y eficiencia del motor (los motores más grandes consumen más energía),
• Velocidad del tornillo y par de salida,
• Tipo de material y contenido de humedad,
• Configuración y resistencia de la matriz,
• Ajustes de temperatura y presión del proceso,
• Tiempo operativo y carga de producción.
  La optimización en cada área puede reducir significativamente el uso de energía.

P3: ¿Cómo puedo calcular el costo operativo de una extrusora de alimentos de doble tornillo?

A3: Para calcular el costo operativo:

• Determinar el consumo de kWh por hora (de especificaciones técnicas o de un medidor de potencia),
• Multiplicar por horas operadas por día, entonces
• Multiplique por su tarifa eléctrica local por kWh.
  Ejemplo: Si su extrusora utiliza 100 kWh y funciona durante 8 horas al día a $0,10/kWh, el costo diario = $80.

P4: ¿Es una extrusora de doble tornillo más eficiente energéticamente que una extrusora de un solo tornillo?

A4: Las extrusoras de doble tornillo suelen consumir más energía pero ofrecen mayor productividad, mejor control y mezcla uniforme, lo que lleva a mayor eficiencia general por kilogramo de producción. Son especialmente eficientes en entornos de procesamiento multifuncional, con alta humedad y formulaciones complejas.

Q5: ¿Cómo se puede optimizar el uso de energía en la extrusión de doble tornillo?

A5: Para optimizar:

• Utilice motores energéticamente eficientes (IE3 o IE4),
• Mantenga la configuración de tornillo adecuada para su receta,
• Reducir el torque y la presión innecesarios mediante un mejor diseño de matriz,
• Implementar control PLC para ajustes precisos de temperatura y motor,
• Realizar mantenimiento periódico de los componentes para evitar pérdidas mecánicas.
  Los sistemas de monitoreo de energía también pueden ayudar a ajustar el uso basándose en datos en tiempo real.

6. Referencias

1. Extrusoras de doble tornillo: descripción general del consumo de energía https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/twin-screw-extruder - ScienceDirect
2. Optimización de la energía de extrusión – https://www.extru-techinc.com/articles/energy-optimization - Extru-Tech
3. Estudio comparativo de extrusoras de uno y dos husillos https://www.researchgate.net/publication/347548901 - ResearchGate
4. Guía para una extrusión eficiente – https://www.thermofisher.com/blog/materials/5-ways-to-reduce-energy-use-in-extrusion/ – Thermo Fisher
5. Guía práctica para la extrusión de doble tornillo – https://www.polymerextrusionguide.com – Guía de extrusión de polímeros
6. ¿Qué impulsa el consumo de energía del extrusor? https://www.ptonline.com/articles/tips-and-techniques-energy-management-for-extruders – Tecnología de plásticos
7. Extrusión de alimentos y uso de energía – https://www.springer.com/gp/book/9783030419616 – Springer
8. Métricas de energía de tornillo doble vs. tornillo único – https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=19708 – AZoM
9. Diseño y operación de extrusoras de doble tornillo – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119609020 – Wiley
10. Cómo ahorrar energía en los procesos de extrusión – https://www.processingmagazine.com/process-equipment/energy-efficiency/article/15583746 – Revista Processing