Cómo elegir la boquilla de chorro adecuada

QUÉ TENER EN CUENTA AL ELEGIR UNA BOQUILLA DE CHORRO

Al seleccionar una boquilla, es necesario encontrar un equilibrio, que comienza con el compresor de aire. Una vez que comprenda cómo afecta el tamaño de su compresor a las capacidades de producción, será el momento de considerar el tamaño de la boquilla. Elija una boquilla con un diámetro demasiado pequeño y perderá capacidad de chorro. Si es demasiado grande, le faltará la presión para un chorreado productivo. 

El siguiente paso es escoger la forma de la boquilla. Existen dos formas principales de boquillas: de paso recto y de tipo Venturi, con varias opciones de tamaños y variaciones de patrón. Por último, deberá tener en cuenta el material del que está hecho la boquilla. Específicamente, el material que compone el revestimiento dentro del agujero. Los tres factores principales para seleccionar el material ideal para el diámetro de la boquilla son durabilidad, resistencia al impacto y precio.

 

El compresor de aire

La selección adecuada de las boquillas puede tener un efecto significativo en la rentabilidad de los trabajos de chorreado pequeños y grandes, y todo comienza con su compresor de aire.

 

Compresor rotativo

  1. Absorbe más de 5,23 metros cúbicos (185 pies cúbicos) de aire por minuto a presión atmosférica
  2. Comprime el aire a un volumen más pequeño a alta presión
  3. La boquilla comprime el aire a un volumen aún menor (3/8" - 3/4" I.D.) a una presión extremadamente alta
rotary-air-compressor.jpg

Cuanto mayor sea el volumen de aire que pueda comprimir por minuto, mayor será la presión en la boquilla. Esto mejora su velocidad de producción de dos maneras:

  • La alta presión aumenta la velocidad de las partículas abrasivas, aportando más energía cinética al impacto y generando un patrón de anclaje más profundo. Esto le permite utilizar un grado de abrasión más fino, lo que produce más impactos por volumen.
  • Una mayor capacidad de aire le permite usar una boquilla de mayor diámetro interior, lo que le permite aplicar más abrasivo en el objetivo.

Asumiendo que la capacidad del compresor de aire disponible no es ilimitada, necesitará seleccionar una boquilla con un orificio lo suficientemente pequeño para mantener una presión de aire productiva a cualquier volumen que su compresor pueda generar.

 

Tamaño de la boquilla

Para el chorro abrasivo con vapor, los tamaños del orificio de la boquilla más utilizados varían desde 3/8" de diámetro interior a 3/4", aumentando en intervalos de 1/16". Una boquilla de 3/8" es lo suficientemente estrecha como para producir una presión de chorro efectiva con un compresor de 185 CFM (5,18 m≥/min). Una boquilla de 1/2" es suficiente para producir una presión de chorro efectiva con un compresor de 375 CFM.

Es importante tener en cuenta que cuando duplica el diámetro del orificio, está cuadriplicando el tamaño del orificio y el volumen del aire por el que el abrasivo puede pasar a través de la boquilla.

Para encontrar la boquilla óptima para su producción, determine qué presión de boquilla (psi) necesita mantener para un chorreado productivo y qué volumen de aire puede suministrar su compresor por minuto (CFM), a continuación, consulte el siguiente cuadro para encontrar el tamaño del orificio de la boquilla que cumpla con esos parámetros.

 

Capacidad volumétrica (CFM) de presión requerida por boquilla

Tenga en cuenta que su compresor producirá menos presión en la boquilla de la indicada en el cuadro, en función del estado y la configuración de su equipo.

Diámetro del orificio Presión de la boquilla      

 

 

Mínimo

CFM

Requerido

Tamaño de la boquilla

 

pulgadas mm 50 60 70 80 90 100 125
N.º 6 3/8" 9,5 110 124 145 160 175 200 275
#7 7/16" 11 150 170 200 215 240 255 315
#8 1/2" 12,7 200 225 250 275 300 340 430
#9 5/8" 16 300 350 400 450 500 550 700
#10 3/4" 19 430 500 575 650 700 800 1100

 

 

Los abrasivos afectan la presión del chorro con el paso del tiempo

Las boquillas se desgastan. El paso de abrasivo a través de la boquilla desgastará el forrado, agrandando el orificio. Una boquilla desgastada requiere más volumen por minuto para mantener la presión deseada.

Por ejemplo, si ha comprado una boquilla n.º 8 (1/2") para obtener 100 psi (6,9 bar) con su compresor de 375 CFM, una vez que se haya desgastado 1/8" de diámetro hasta el siguiente tamaño de boquilla (n.º 9 - 5/8"), con suerte podrá mantener 65 psi (4,5 bar) usando el mismo compresor (en la línea n.º 9, el compresor de 375 CFM cae a entre 350 y 400 CFM, por lo que solo puede mantener 65 psi), ya que el volumen de aire que pasa a través del orificio agrandado sería insuficiente para mantener la presión.

Sin embargo, si ha comprado una boquilla n.º 7 (7/16"), aun usando un compresor de 375 y con un objetivo de 100 psi, una vez que se haya desgastado hasta el siguiente tamaño (n.º 8 - 1/2"), todavía podrá alcanzar los 100 psi, pero sacrificará algo de productividad en una etapa más temprana de la vida útil de la boquilla (en comparación con una boquilla n.º 8 (1/2")), ya que la cantidad de aire y abrasivo que podría pasar a través del orificio a 100 psi será menor que la que su compresor podría suministrar.

La presión puede caer bastante entre el compresor y la boquilla, hasta 1 psi por cada 50' (0,06 bar por cada 30 cm) de manguera de 1” de diámetro interior. Además, la presión caerá con cada curva de la manguera o cambio de dirección: la configuración de manguera más corta y recta es la mejor. Además, si hay acoplamientos mal ajustados o fugas en la manguera, la caída de presión podría ser total.

El tamaño del orificio de la boquilla no solo afecta al volumen y la presión, sino que también afecta al tamaño del patrón de chorro. Por cada aumento en el tamaño de la boquilla, espere un aumento de hasta un 10 % en el tamaño de su patrón de chorro. No obstante, es la forma de la boquilla, más que el tamaño del orificio, la que tiene el mayor impacto en el tamaño de su patrón de chorro.

 

Forma de la boquilla

Las boquillas se presentan en dos formas básicas: de paso recto y de tipo Venturi, con diferentes variaciones en las boquillas Venturi.

 

Paso recto

straight-bore.jpg

A medida que el aire comprimido entra en el extremo convergente (el restante) de una boquilla de paso recto, se acelera, acelerando las partículas abrasivas suspendidas en el caudal. Las partículas salen de la boquilla en una corriente cerrada y producen un patrón de chorro concentrado y estrecho en el momento del impacto.

 

Venturi larga

Texto alternativo de imagen de prueba

Patrón de chorro: 3" a una distancia de 18"
Ritmo de producción: 4,5/5

Las boquillas Venturi tienen una entrada convergente y una salida divergente. Esta forma está diseñada para producir un efecto que acelera en gran medida el caudal de aire y las partículas, pero no es el efecto Venturi.

El efecto Venturi es una observación de que cuando un caudal de aire se acelera al pasar por una constricción, hay una caída de presión correspondiente.

Este no es el principio clave del funcionamiento de una boquilla “Venturi". Técnicamente, estas boquillas son boquillas de Laval, el mismo diseño que se utiliza en los escapes de chorro. La rápida aceleración del caudal de aire y partículas en una boquilla de Laval se debe a un efecto que ocurre cuando el caudal rompe la velocidad del sonido.

Además de producir una fuerte aceleración, la forma angular del extremo divergente distribuye el caudal, produciendo un gran patrón de chorro y una distribución de partículas más uniforme que una boquilla de perforación estándar.

Las boquillas Venturi largas producen hasta un 40 % más y consumen menos abrasivo en comparación con las boquillas de paso recto.

 

Venturi doble

double-venturi.jpg

Patrón de chorro: 3" a una distancia de 18"
Ritmo de producción: 4/5

Una boquilla Venturi doble es una boquilla de Laval con una abertura de salida extra ancha y orificios en el extremo divergente.

Según el efecto Venturi, a medida que aumenta la velocidad de un caudal, se produce una caída de presión, creando un vacío entre la onda de choque y la abertura, reduciendo la velocidad del abrasivo. Con una boquilla Venturi doble, el aire atmosférico se aspira a través de los orificios hacia el área de baja presión, expandiendo el caudal de aire para producir un patrón de chorro más amplio.

 

Abertura ancha

wide-throat.jpg

Patrón de chorro: 3" a una distancia de 18"
Ritmo de producción: 5/5

Las boquillas de abertura ancha son boquillas de Laval con una abertura ancha y una sección convergente de 1/4" de ancho. Cuando se utiliza junto con una manguera con el diámetro interior correspondiente (y con el correspondiente aumento de volumen de aire), la boquilla de abertura ancha puede aumentar la productividad hasta un 15 % en una Venturi larga.

 

Rendimiento de XL

xl-performance.jpg

Patrón de chorro: 5" a una distancia de 48"
Ritmo de producción: 3/5

Estas boquillas extralargas aceleran las partículas a una distancia mayor, logrando velocidades de salida más altas, permitiendo que el operario esté más alejado de la superficie que se esté tratando y produciendo un patrón de chorro mayor y mayores velocidades de producción.

 

Material de la boquilla

La tercera consideración a la hora de elegir una boquilla es la composición del forrado del orificio. Los materiales más duros serán más resistentes al desgaste, pero son más caros de reemplazar y son más propensos a agrietarse si se manipulan bruscamente. Existen tres tipos básicos de boquillas de carburo.

 

Carburo de tungsteno

Durabilidad: 1/5
Resistencia a los impactos: 5/5
Precio: bajo

Esta es la menos duradera de las boquillas de carburo, pero es relativamente barata y resistente a los impactos. Adecuada para chorrear escoria, vidrio y abrasivos minerales.

 

Carburo de silicio

Durabilidad: 1/5
Resistencia a los impactos: 5/5
Precio: bajo

Resistente a los impactos y duradera como el carburo de tungsteno, pero más ligera. Reduce el esfuerzo del operador.

 

Carburo de boro

Durabilidad: 3/5
Resistencia a los impactos: 1/5
Precio: alto

Extremadamente dura y duradera, pero frágil. Hasta diez veces más duradera que el carburo de tungsteno.

 

Carburo compuesto

Durabilidad: 5/5
Resistencia a los impactos: 3/5 
Precio: alto

Algunos fabricantes producen sus propias boquillas de carburo compuesto, que son aún más duras que las de carburo de boro.

Las boquillas no son baratas de reemplazar. Una de las ventajas del chorreado abrasivo con vapor es que las boquillas duran hasta tres veces más que una boquilla de chorreado en seco, ya que las partículas están encerradas en un manguito de agua lubricante, lo que reduce la fricción entre el abrasivo y el revestimiento de la boquilla.

Otro beneficio importante es que la chorreadora con vapor tiene un control más preciso de su tasa de alimentación de abrasivo. Con el chorro de arena, es más difícil de ajustar y tiene un alcance menor. Pasar de una boquilla n.º 6 a una boquilla n.º 8 con un equipo de chorro de arena prácticamente duplicará la cantidad de abrasivo consumido.

Las investigaciones han demostrado que la productividad del chorreado aumenta gradualmente con la velocidad de alimentación del abrasivo hasta que se alcanza un valor crítico, después del cual la productividad se mantiene constante. Así que después de superar ese valor, el consumo de mayor volumen de material reduce la velocidad de las partículas, desperdicia abrasivo y disminuye la eficiencia.

Dado que la chorreadora con vapor puede ajustar fácilmente su velocidad de caudal del abrasivo para encontrar ese valor crítico, puede lograr una productividad óptima a presiones inferiores que con el chorreado en seco.

 

Reflexiones finales

Un gran volumen de aire y las boquillas de gran tamaño dan lugar a grandes ritmos de producción, pero es la forma del diámetro de la boquilla la que determina la aceleración de las partículas y el tamaño del patrón de chorro.

Para maximizar su productividad, elija el mayor diámetro de boquilla que admita su compresor a una presión que sea productiva, en función de las características de la superficie y las especificaciones de la tarea, teniendo en cuenta que habrá una reducción significativa de la presión a medida que su boquilla se desgasta a un diámetro mayor. Encontrar el punto óptimo donde su boquilla puede ser productiva a lo largo de su vida útil es clave para aprovecharla al máximo.

 

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