Principios del corte por chorro de agua

Principios del corte por chorro de agua

Es la velocidad la que corta, no la presión...

Hablamos de ajustar la presión de la máquina de chorro de agua para poder realizar un corte, pero en última instancia es la velocidad del agua, con o sin abrasivo, la que realmente realiza el corte. La fórmula de la energía cinética : KE = ½ mv2 donde m = masa en kg y V = velocidad en m/s, es la fórmula básica que determina cómo cortamos los materiales con un chorro de agua.

El principio del corte por chorro de agua consiste en crear un fino chorro de agua a alta velocidad que concentra su energía en una pequeña zona del objeto que queremos cortar. Al crear un flujo de agua a (muy) alta presión y guiarlo a través de un orificio muy fino, normalmente de 0,2 a 0,4 mm de diámetro, aceleramos el chorro de agua hasta velocidades de unos 700 m/s, más del doble de la velocidad del sonido. El chorro de agua se conduce a través de la cámara de mezcla, donde crea un vacío con su alta velocidad (efecto venturi) y es entonces cuando introducimos una cantidad controlada de material abrasivo. Por lo general, se trata de granate fino, que es un producto minero de una piedra dura y afilada de forma natural. Las alternativas al granate extraído son los abrasivos fabricados, que son aún más duros, como el óxido de aluminio. El corte se realiza con un chorro de agua y material abrasivo. El agua es el martillo y el abrasivo es el cincel y con eso podemos cortar cualquier material. ¡Incluso un diamante!

Principios del corte por chorro de agua

 En la mayoría de las aplicaciones, 4000 bar son suficientes para crear el chorro de alta velocidad necesario. Existen presiones superiores, pero con un gran coste en mantenimiento y piezas de desgaste, por lo que económicamente éste es un límite que rara vez tiene sentido desde el punto de vista económico. La alta velocidad del chorro también limita la posibilidad de mezclar exhaustivamente el abrasivo con el agua. El agua acelera el abrasivo utilizando parte de su propia energía y una mezcla de agua con abrasivo es conducida a través del tubo focal a una velocidad de unos 600 m/s. El chorro de agua fino golpea el material con precisión y lo perfora para la fase de penetración. Durante la penetración, el chorro de agua formará un pequeño círculo de unos pocos mm de diámetro para que el chorro no pierda su energía en las salpicaduras. Después de penetrar en el material, continuará siguiendo la línea de corte programada. Normalmente el operario programará una penetración justo fuera de la línea de corte para que el chorro pueda hacer un recorrido limpio dentro de la línea de corte. 

A presiones de 4000 bar en la bomba de alta presión, la presión que actúa sobre la superficie del material puede superar los 400 N/mm², lo que requiere el uso de materiales especializados y un mantenimiento regular para garantizar la longevidad y la fiabilidad.

Optimizar los parámetros de un sistema de corte por chorro de agua es un delicado equilibrio entre presión, velocidad y caudal de abrasivo. Aunque las presiones más altas pueden aumentar la velocidad del chorro y la potencia de corte, también plantean problemas, como un tiempo limitado para la mezcla del abrasivo y mayores costes de mantenimiento. Trabajar en el rango óptimo de presiones garantiza un rendimiento de corte eficaz al tiempo que minimiza el desgaste de los componentes del sistema. A veces es mejor cortar más despacio , dejando que la máquina haga su programa en producción sin personal. 

En conclusión, el corte por chorro de agua es un testimonio del poder de la energía cinética, para lograr capacidades de corte precisas y eficientes para cualquier material. Comprendiendo la física que subyace al corte por chorro de agua y optimizando los parámetros del sistema, los operarios pueden utilizarlo para cortar una amplia gama de materiales, desde metales hasta piedra, pasando por materiales compuestos y cerámica, plásticos y caucho. Proporcionará un corte limpio, sin rebabas y preciso, listo para su uso.