¿Qué es el corte por chorro de agua? ¿Cómo funciona?

Corte por chorro de agua Es un proceso de erosión de alta velocidad en el que se introduce agua a alta presión a través de una boquilla de rubí o diamante en una cámara de mezcla. Esta presión crea un vacío que atrae arena de granate hacia la corriente de agua. La mezcla resultante se pulveriza sobre el material, lo que provoca una erosión rápida que lo corta de manera eficaz. Este proceso ha hecho que el corte por chorro de agua sea una técnica potente y versátil ampliamente utilizada en diversas industrias a nivel mundial.

¿Qué es el corte por chorro de agua?

El corte por chorro de agua utiliza un chorro de agua a alta presión mezclado con un material abrasivo para cortar una amplia gama de materiales.

Una bomba de agua a alta presión presuriza el agua. Esta fluye a través de un tubo de alta presión hacia el cabezal de corte. En el cabezal de corte, el agua fluye a través de una boquilla, convirtiéndola en un chorro extremadamente fino. Este chorro corta cualquier material que se coloque frente a él.

Una máquina de corte por chorro de agua puede producir presiones de hasta 100.000 psi o aproximadamente 6900 bares. Para ponerlo en perspectiva, las mangueras contra incendios generalmente ofrecen presiones de entre 8 y 20 bares. La boquilla del chorro de agua está asistida por un sistema de visión para facilitar el corte preciso y eficiente de la pieza.

Es fácil manipular la boquilla para adaptarla al corte de distintos materiales. Dependiendo de si se utiliza una sustancia abrasiva o no, existen dos tipos de métodos de corte por chorro de agua:

• Corte por chorro de agua abrasivo
• Corte por chorro de agua puro

Corte por chorro de agua abrasivo

1. Entrada de agua a alta presión; 2. Joya (rubí o diamante); 3. Entrada de abrasivo; 4. Tubo mezclador; 5. Protector; 6. Chorro de agua de corte; 7. Material cortado

Al cortar materiales más duros, los agentes abrasivos se mezclan con el agua. Esto ocurre en una cámara de mezcla ubicada en el cabezal de corte justo antes de que el chorro abrasivo salga del sistema.

Los agentes abrasivos más utilizados para el corte por chorro de agua son la granalla en suspensión, el granate y el óxido de aluminio. A medida que aumenta el espesor y la dureza del material, también debe aumentar la dureza de los abrasivos utilizados.

Con los abrasivos adecuados se pueden cortar distintos tipos de materiales. Los materiales más comunes que se cortan con abrasivos son la cerámica, los metales, las piedras y los plásticos gruesos. Sin embargo, existen ciertas excepciones, como el vidrio templado y los diamantes, que no se pueden cortar con agua abrasiva. El vidrio templado se rompe al cortarlo con un chorro de agua.

Corte por chorro de agua puro

Las cortadoras por chorro de agua también funcionan sin la adición de abrasivos, principalmente para cortar materiales blandos. Una cortadora por chorro de agua diseñada solo para este propósito no tiene una cámara de mezcla ni una boquilla. Una bomba de alta presión hace que salga agua presurizada por un orificio para crear cortes precisos en la pieza de trabajo. Aunque la mayoría de los dispositivos de corte industriales que utilizan tecnología de chorro de agua permiten el uso de ambos métodos.

El proceso de corte por chorro de agua puro es menos invasivo en comparación con el corte por chorro de agua abrasivo. El chorro de agua también es excepcionalmente fino y no ejerce ninguna presión adicional sobre la pieza de trabajo.

El corte por chorro de agua puro es ideal para materiales más blandos como espuma, fieltro, madera, caucho, alimentos y plásticos delgados.

Los componentes clave de un sistema de corte por chorro de agua

Para que los sistemas de corte por chorro de agua funcionen eficazmente, varios componentes esenciales trabajan juntos, cada uno con un propósito específico para garantizar precisión y eficiencia:

• ‍Bomba - genera agua a presión ultra alta, normalmente hasta 6000 bar, para sistemas avanzados como HyperJet® de Flow.‍
• Cabezal de corte - contiene el orificio, que suele estar hecho de rubí, zafiro o diamante. El orificio concentra el agua a alta presión en un chorro fino y de alta velocidad, que actúa como herramienta de corte principal para realizar cortes precisos y complejos.‍
• Cámara de mezcla - En los sistemas abrasivos, se introduce arena de granate en la corriente de agua, combinándose para mejorar la capacidad de corte.‍
• Tabla X/Y - Responsable del movimiento preciso del cabezal de corte durante el proceso de corte. Permite la creación de formas y patrones complejos controlando la dirección y la velocidad del cabezal de corte, lo que garantiza una alta precisión.‍
• Software de control - Programas como FlowMaster® controlan el proceso de corte, garantizando precisión y eficiencia.

Calidad de borde superior

Ningún otro método de corte se acerca a la calidad superior de los bordes que experimentará con el corte por chorro de agua. Los bordes lisos, uniformes y sin rebabas son las razones por las que los diseñadores y fabricantes eligen específicamente este método de corte.

La calidad superior del borde se logra mediante el uso de una combinación de velocidad del agua, presión, tamaño de la boquilla y caudal de abrasivo. En muchos casos, el corte por chorro de agua elimina la necesidad de un acabado secundario, lo que ahorra una cantidad sustancial de tiempo y costos y mejora la eficiencia de su línea de producción.

Gane eficiencia y ahorre costes en su taller

El corte por chorro de agua se está convirtiendo en una de las soluciones más rentables del mercado porque es un proceso de corte en frío. Las técnicas alternativas de corte en caliente se enfrentan a la posibilidad de que sus piezas o accesorios experimenten zonas de calor que a menudo provocan que las piezas se deformen, lo que las hace imprecisas e inutilizables. El corte por chorro de agua supera esto con bastante facilidad con su proceso de corte en frío, por lo que las posibilidades de que desperdicie material serán prácticamente inexistentes.

El tiempo y la eficiencia en su taller mejorarán debido al hecho de que el corte por chorro de agua requiere poco tratamiento de bordes o acabado secundario después de que se realiza el corte. Esto significa que puede comenzar con su próximo corte o proyecto mientras que otros que usan cortes alternativos

Recortes internos súper precisos

Con una precisión de corte de ±0,1 a ±0,2 mm, los chorros de agua se convierten en la herramienta preferida para realizar cortes internos. Se pueden fabricar fácilmente ilustraciones, patrones personalizados, diseños únicos y logotipos mediante el proceso de corte por chorro de agua. Esto le da a su empresa la capacidad de brindar un mejor servicio a sus clientes.

El material y el grosor no importan cuando se utiliza una máquina de corte por chorro de agua

El chorro de corte afilado como una aguja, compuesto por una mezcla de agua y solución abrasiva, corta la mayoría de los materiales disponibles en la industria. Las limitaciones en el espesor del material pasarán a ser cosa del pasado, ya que podrá cortar productos como aluminio, materiales multicapa, compuestos y aceros endurecidos de más de 25 mm de espesor.

No hay zonas afectadas por el calor

La distorsión por calor y los bordes endurecidos eran un problema común al que se enfrentaban los fabricantes antes de la introducción del corte por chorro de agua. Se utilizaban procesos de corte que generaban mucho calor, lo que creaba problemas importantes para los talleres. Uno de los principales problemas era la creación de zonas de calor dentro de los materiales que provocaban cambios en la estructura molecular de dichos materiales. Esto tenía efectos secundarios en el material que a menudo provocaban deformaciones, cortes imprecisos o la creación de puntos débiles en el material. Ahora los talleres pueden eliminar todos estos problemas simplemente eligiendo el corte por chorro de agua, que utiliza un proceso de corte en frío.

No se requieren cambios de herramientas

La eficiencia operativa mejora porque el corte por chorro de agua permite cortar distintos materiales sin cambiar ninguna herramienta. No es necesario cambiar los cabezales de las boquillas cuando se coloca un nuevo material en la mesa, basta con ajustar la velocidad de alimentación a la velocidad adecuada para que coincida con el tipo y el grosor del material y estará listo para realizar el siguiente corte. En muchos casos, los talleres mejoran su rentabilidad, ya que se pierde menos tiempo cambiando las herramientas cada vez que se realiza un nuevo corte.

Materiales de corte por chorro de agua

El proceso es compatible con una amplia gama de materiales. En esta sección, analizaremos los diferentes tipos de materiales que se pueden cortar de manera eficaz con un cortador por chorro de agua. Trataremos los siguientes temas:

• Rieles
• Madera
• Goma
• Cerámica
• Vaso
• Piedra y tejas
• Alimento

Rieles

La alta velocidad y presión de los sistemas de chorro de agua permiten cortar metales finos y gruesos con relativa facilidad. Este proceso permite cortar materiales extremadamente duros, como el titanio y el inconel, además de metales comunes como el aluminio y el acero dulce.

El proceso se utiliza principalmente para cortar piezas de trabajo más gruesas que no se pueden cortar con láser o plasma. Para metales más delgados, el corte por láser tiene una ventaja sobre el chorro de agua en términos de velocidad de corte. Una cortadora por chorro de agua con una bomba de 30 HP puede cortar titanio de 12 mm a una velocidad de 180 mm/min.

En el caso de los metales, el chorro de agua ofrece la ventaja de que no se forma ninguna zona afectada por el calor, lo que mejora significativamente la calidad final de la pieza. Además, en la mayoría de los casos no es necesario realizar un acabado secundario, ya que este proceso proporciona bordes lisos y satinados.

Las piezas metálicas cortadas por chorro de agua tienen una alta calidad y por ello se utilizan en los sectores más exigentes como el aeroespacial que no tienen margen de error.

Madera

Una máquina de corte por chorro de agua decente puede cortar eficazmente madera de hasta 125 mm de espesor a una velocidad de hasta 15 m/min. Puede utilizarse para partir madera, así como para tallar formas intrincadas. Además, el chorro pasa por la madera a una velocidad tan alta que prácticamente no provoca humedad en la superficie. Esto evita que la madera absorba el agua. La alta presión también provoca una delaminación mínima.

Sin embargo, es posible que sea necesario recalibrar la máquina si hay nudos en la madera. Podemos utilizar una presión más alta que pueda cortar los nudos junto con las áreas sin nudos o utilizar presiones diferentes para las diferentes áreas. El uso de cualquiera de las dos opciones puede afectar la calidad final de la pieza.

Goma

La tecnología de corte por chorro de agua también se utiliza cada vez más para cortar caucho de distintos espesores. Una ventaja clave de una cortadora por chorro de agua es que no crea bordes cóncavos, a diferencia del troquelado.

La tecnología tampoco está limitada por el espesor del caucho. La máquina de chorro de agua abrasivo puede cortar caucho de diferente dureza y espesor hasta obtener la calidad final deseada.

En muchos casos, el corte por chorro de agua pura puede ser suficiente para cumplir con las especificaciones de los productos de caucho. El corte por chorro de agua pura puede cortar fácilmente caucho esponjoso de hasta 50 mm de espesor y caucho duro de más de 25 mm de espesor hasta una tolerancia bidireccional de 0,25 mm.

Cerámica

La tecnología de chorro de agua se utiliza habitualmente en dispositivos de corte industriales para cerámica. La cerámica es dura y quebradiza y difícil de mecanizar. No puede soportar la presión excesiva a la que se somete una pieza de trabajo en otros métodos de corte mecánico.

En el corte por chorro de agua, no se aplica una presión excesiva sobre la pieza de trabajo, excepto en el punto de corte. Esto lo hace ideal para cortar cerámica. La fresa puede perforar su propio orificio inicial y cortar formas complejas con precisión.

La tecnología CNC (control numérico por computadora) se utiliza junto con el corte por chorro de agua abrasivo para garantizar una precisión repetible y una buena calidad del borde.

Vaso

El corte por chorro de agua puede cortar una variedad de vidrios con un detalle increíble. Puede cortar el vidrio más delicado sin grietas ni cráteres. En el otro extremo del espectro, puede usarlo para cortar vidrieras.

El corte con chorro de agua no requiere ni grabado ni rotura, pero los agujeros iniciales se perforan a menor presión debido a la tendencia a agrietarse. El chorro de agua puede cortar hasta 50 mm de vidrio a prueba de balas, cifra aún mayor para otros tipos de vidrio.

Piedra y tejas

La piedra y los azulejos son otra aplicación habitual de las cortadoras por chorro de agua. Con los ajustes técnicos adecuados, podemos utilizar una cortadora por chorro de agua para cemento, cerámica, vidrio, granito, piedra caliza, mosaico, metal, porcelana, travertino y azulejos de cantera.

Pasos de trabajo del corte por chorro de agua

1) Sistema de refuerzo

Al principio de la operación, el agua corriente se impulsa mediante una bomba de alta presión de alta potencia impulsada por un motor eléctrico, lo que eleva la presión del agua a cientos o incluso miles de megapascales (MPa). Este proceso se logra mediante un sistema de transmisión hidráulica, que incluye una bomba de alta presión de émbolo que puede convertir la presión del aceite en presión del agua.

2) Conversión de energía

El motor eléctrico genera energía eléctrica y acciona la bomba de aceite a través de un sistema de transmisión por correa, generando así una presión de aceite a alta presión. El aceite a alta presión empuja el pistón del servomotor para que se mueva alternativamente, convirtiendo la energía de la presión del aceite en energía de la presión del agua.

3) Generación de chorro de agua

Después de que el agua presurizada pasa por el acumulador para estabilizar la presión, es expulsada a través de una boquilla hecha de piedra preciosa o carburo con un diámetro muy pequeño (generalmente entre 0,1 y 0,4 mm), formando un chorro de agua extremadamente rápido y muy concentrado, cuya velocidad puede alcanzar más de 3 veces la velocidad del sonido.

4) Abrasivos mixtos

Para cortar materiales más duros, se pueden añadir partículas abrasivas finas (como arena de granate, corindón, etc.) al chorro de agua a alta presión. Estos abrasivos se aceleran a una velocidad muy alta para formar un chorro de agua que contiene abrasivos, lo que mejora enormemente la capacidad de corte y puede cortar materiales duros como rocas, metales y vidrio.

5) Sistema de control CNC

Todo el proceso de corte por chorro de agua se puede controlar con precisión mediante un sistema de control numérico por computadora (CNC), que puede cortar formas complejas y contornos planos y realizar un procesamiento automatizado.

6) Corte submarino

En algunos casos, el chorro de agua también se puede cortar bajo el agua en un tanque de agua. Este modo de trabajo puede reducir el fenómeno de atomización causado por el corte del chorro de agua en el aire, reducir el ruido y mantener limpio el entorno de trabajo.

 Aplicación del corte por chorro de agua

Dado que los cortadores por chorro de agua admiten una amplia gama de materiales, se utilizan en muchas industrias diferentes. El factor principal que lleva a la popularidad de este método es que el chorro de agua ofrece innumerables ventajas sobre otras alternativas como el corte por láser. A continuación, se presenta una breve descripción de las diversas aplicaciones de este método:

Equipos para cortar y procesar alimentos

• El corte por chorro de agua es el método preferido en la industria de procesamiento de alimentos, ya que este método de corte implica un alto nivel de higiene y preserva la integridad de los alimentos sin contaminarlos.
• Este método se utiliza ampliamente para procesar carne, cortar verduras y fabricar bocadillos y pasteles.
• Dado que el corte por chorro de agua elimina la necesidad de herramientas manuales como cuchillos, aumenta significativamente la seguridad de los trabajadores en las instalaciones de procesamiento de alimentos.

Industria aeroespacial

• La industria aeroespacial implica trabajar con sustancias endurecidas que requieren cortes precisos. El corte por chorro de agua se utiliza en la industria aeroespacial para todos estos requisitos, especialmente para fabricar álabes de turbinas, piezas de un motor a reacción o cortar materiales compuestos para aeronaves.

Industria automotriz

• Las cortadoras por chorro de agua se utilizan en las líneas de producción de la industria automotriz. Estas cortadoras realizan las incisiones necesarias para los componentes finos del motor de los automóviles y otras piezas de engranajes.

Defensa y Militar

• Los componentes complejos que se utilizan en los sectores militar y de defensa se crean mediante cortadoras de chorro de agua. Por lo general, se utilizan cortadoras de 5 o 6 ejes para este fin. También se cortan materiales extra duros como los compuestos de kevlar mediante este método.

Corte de caucho y materiales compuestos

• El corte por chorro de agua se utiliza para cortar caucho y materiales compuestos para carcasas de embarcaciones, aislamientos de paneles, aislamientos de viviendas, carrocerías de motos acuáticas, etc.
• La ventaja que ofrece este método es que se puede cortar sin fundir la pieza de trabajo y sin liberar humos tóxicos.

Equipos médicos y quirúrgicos

• La gran versatilidad y la alta precisión de corte del corte por chorro de agua lo convierten en el equipo perfecto para cortar materiales para equipos médicos y quirúrgicos. Estos materiales evolucionan constantemente con los avances de ingeniería, por lo que los cortes se pueden realizar y modificar según los requisitos.
• Por la posibilidad de realizar cortes angulares, se utiliza para realizar equipos complejos para aplicadores de liposucción, resección hepática, divisiones óseas, etc.

Obras arquitectónicas y artísticas

• El corte por chorro de agua se utiliza comúnmente para cortar fibra de vidrio, metales, placas de cemento y otros materiales utilizados en trabajos de arquitectura y construcción.
• Las cortadoras de chorro de agua también crean complejas obras arquitectónicas en falsos techos y otras instalaciones.
• Como el corte por chorro de agua no produce bordes irregulares, también se utiliza para cortar papel tapiz.

Electrónica

• Los componentes electrónicos y microelectrónicos son muy sensibles al calor. Sus propiedades eléctricas pueden cambiar si se crean zonas afectadas por el calor. Por eso, un proceso de corte en frío de alta precisión como la tecnología de corte por chorro de agua abrasivo es perfecto para la industria electrónica.

Talleres de trabajo

• Los talleres suelen manejar una gran variedad de materiales y requisitos de corte diferentes. Por lo tanto, en los talleres se utilizan cortadoras de chorro de agua abrasivas porque ofrecen la mayor versatilidad entre todos los procesos de corte profesionales.

Centros de servicio de metales

• Los centros de servicio de metales requieren un método de corte que pueda trabajar en una gran superficie de material con una alta velocidad de corte. Por este motivo, el corte por chorro de agua se utiliza ampliamente en la industria.
• Otra ventaja del corte por chorro de agua es que puede funcionar perfectamente en metales que son malos conductores de electricidad. En el caso de las tecnologías de corte por arco, esto no es así.

Educación e investigación

• El corte por chorro de agua también se utiliza para realizar prototipos y modelos de productos en fase de investigación. Con cortes angulares y alta precisión, los prototipos creados con corte por chorro de agua pueden tener el aspecto que la imaginación deseaba.

Entornos experimentales y de laboratorio

• El corte por chorro de agua abrasivo funciona bastante bien con equipos de laboratorio comunes, como acero inoxidable y aleaciones. Puede procesar todos los materiales que se utilizan para fabricar equipos experimentales.
• La integridad estructural del componente se conserva y las tolerancias se conocen de antemano. Por lo tanto, este método de corte también se puede utilizar para fabricar equipos graduados como calibradores y reglas.

Petróleo y gas

• El corte por chorro de agua abrasivo se utiliza para cortar materiales como Inconel, Hastelloy y acero inoxidable para equipos submarinos de petróleo y gas.
• Uno de los principales beneficios es que, al no haber zonas afectadas por el calor, el equipo de corte por chorro de agua abrasivo es más confiable que otras alternativas de corte por calor.

Minería

• El corte por chorro de agua abrasivo se utiliza ampliamente para la minería de carbón y otras sustancias naturales. De hecho, las cortadoras por chorro de agua especializadas para minería pueden cortar piedra de hasta 30 metros de espesor.

Corte por chorro de agua frente a métodos tradicionales: ¿cómo elijo el método adecuado para mí?

A menudo les decimos a estas personas que cada método es diferente, pero para facilitarles la elección, hemos pensado en comparar directamente el corte por chorro de agua con los métodos tradicionales. En esta sección responderemos algunas de las preguntas más frecuentes para que puedan tomar una decisión informada sobre qué método se adapta mejor a sus necesidades.

Conclusión

Como se puede observar en las respuestas anteriores, KRRASS Corte por chorro de agua Surge como la técnica de corte más adaptable y segura disponible en el mercado. Su capacidad para manejar materiales más gruesos y más amplios, manteniendo al mismo tiempo un entorno operativo seguro, la ha establecido como el método de corte principal en diversas industrias. Si está ansioso por obtener más detalles sobre nuestras máquinas, tiene la oportunidad de ver nuestra demostración en vivo de la máquina de corte por chorro de agua KRRASS.