Corte por chorro de agua: ¿Qué aspectos se deben considerar antes de invertir?

El corte por chorro de agua responde a muchas problemáticas, muy a menudo relacionadas con la diversidad de materias que se pueden cortar. Suele ser demandada por la su polivalencia y la reactividad que proporciona a sus usuarios. Esta tecnología, además, ofrece muchas ventajas en el proceso global de producción.
¿De qué manera una máquina de corte por chorro de agua puede contribuir a mejorar las diferentes fases de producción: acabado, mecanizado posterior de la pieza, soldadura, etc.?

Muy a menudo, la velocidad de corte en una máquina por chorro de agua (en comparación con el corte por láser, por ejemplo) se considera un freno para su utilización.
Por consiguiente, la cuestión es la siguiente: ¿Cómo manejar el abrasivo para obtener resultados óptimos desde el punto de vista de la velocidad de corte? ¿Cómo optimizar el coste de funcionamiento?
Y también, ¿cómo mejorar la productividad del equipo de corte por chorro de agua y compensar así los inconvenientes asociados a la velocidad de corte?

Metal-Interface ha entrevistado a Eric Le Strat, director comercial de la empresa Resato, el cual, basándose en su experiencia, nos proporciona algunas pistas de reflexión para responder a estos desafíos.

 

 

Antes de abordar los aspectos más técnicos sobre el abrasivo y la mejora de la productividad, es importante recordar al principio de este artículo que la tecnología del corte por chorro de agua permite ganar en precisión en el proceso de corte de la materia, realizar biselados, así como cortar piezas o conjuntos de piezas en tres dimensiones.

Por lo tanto, los tiempos de acabados (principalmente desbarbado), mecanizado posterior de las piezas y ensamblaje pueden llegar a reducirse considerablemente.
¿Por qué razones? Sencillamente, porque la precisión del corte reduce el mecanizado posterior y los acabados, que son caros. Pero, además, el chorro de agua permite evitar las limitaciones de efecto de temple, desbarbado o recalentamiento, que nos encontramos, por ejemplo, en el corte por láser, el oxicorte, el corte por plasma, etc.

Eric Le Strat pone el ejemplo de un cliente que fabrica máquinas mezcladoras para la fabricación del papel, así como piezas que agitan el agua para oxigenarla en las estaciones de descontaminación: «Se trata de grandes mezcladoras de 2 a 3 metros de largo por 1,5 metro de diámetro. Están compuestas de palas muy grandes soldadas sobre un eje de transmisión (mecanizado). El corte por chorro de agua permite lograr palas muy precisas, soldarlas sobre un árbol de transmisión mecanizado adecuadamente, y luego se retoma el conjunto para equilibrarlo. El chorro de agua ha contribuido considerablemente a la reducción del número de horas de mecanizado de máquina».

Por último, otra aplicación práctica del corte por chorro de agua es la preparación para la soldadura. Realizar biselados con una máquina por chorro de agua ofrece la ventaja de obtener un ángulo exacto e ideal para soldar y situar bastante profundamente el cordón de soldadura en la materia, no para efectuar una soldadura «periférica», sino una soldadura «profunda».
 

Teóricamente, el cálculo de la energía cinética es uno de los elementos clave para calcular el equilibrio más coherente entre la dosis del abrasivo y la regulación de la presión de la bomba de chorro de agua. La energía cinética (EC) se define por su teorema: EC = 0,5 x mv2 (m es la masa y v la velocidad).
Pongamos un ejemplo: si usted tiene un coche (de 2 toneladas) que choca contra un camión (de 38 toneladas), el parámetro principal será m, la masa, que va a primar sobre la velocidad (130 km/h para el coche, contra 90 km/h para el camión).
En el chorro de agua, el fenómeno es completamente similar. Es decir, que usted tiene a la vez la masa proyectada, es decir, la cantidad de abrasivo, y la velocidad del chorro al cuadrado que depende de la presión.

Por lo tanto, a cada materia y espesor corresponde una energía proyectada «ideal». Y esta energía proyectada la controla la presión (es decir, la velocidad) y el correcto manejo de la dosis del abrasivo. Una vez que se ha conseguido manejar este aspecto, también es necesario ajustar el equilibrio abrasivo/presión a la velocidad de avance de la máquina.

Eric Le Strat se extiende más: «La idea de aumentar la cantidad de abrasivos (es decir, la masa proyectada) es seductora, pero el efecto perverso de demasiada masa es que si no tiene suficiente agua para proyectar los granos de abrasivos, el conjunto de la mezcla perderá considerablemente en velocidad. De repente, usted también perderá en energía cinética.».

«También podríamos aumentar la presión para jugar con el cuadrado de la velocidad (véase energía cinética). El corte irá más rápido, pero la reducción va a generar más averías en las tuberías, uniones, juntas, etc., y, por consiguiente, gastos de mantenimiento mayores. Además, una vez que se sobrepasa una determinada presión, la velocidad del chorro es tal que la mezcla de granos ya no se lleva a cabo correctamente y la masa proyectada desciende, lo que, de hecho, reduce también la energía del chorro…».

Eric Le Strat proporciona un punto de referencia: «La proporción óptima de abrasivo y cantidad de agua es del orden de 1 por 7. Cojamos el ejemplo de una boquilla de 0,25 y una presión de 3500 bares, la cantidad de agua es de 1,74 litros por minuto, es decir, 1740 g de agua. El abrasivo necesario será, por lo tanto, del orden de 250 gramos y permitirá una dosificación agua/abrasivo que a la vez que será cortante, conservará una buena velocidad del chorro. Es un valor teórico, puesto que la capacidad de absorción de la energía difiere en función de la materia y su espesor. A cada nivel de absorción le corresponde una energía proyectada. Puesto que manejamos perfectamente la energía del chorro, ya solo queda la velocidad de avance para obtener un resultado óptimo».

Las máquinas deben estar equipadas con un motor para la gestión del abrasivo.
De este modo, las máquinas equipadas con una dosis de abrasivo por un motor paso a paso conectado a un control electrónico, permiten dosificar a algunos gramos precisos el abrasivo para calcular la energía enviada a la pieza y, de este modo, garantizar un buen control y gestión del abrasivo.
 

Se puede mejorar la productividad de la máquina con el lanzamiento en modo automático de una secuencia de varios programas de corte. De este modo, la máquina puede producir varias horas sin tener que recurrir a un operador. Este tipo de solución consiste en realizar y lanzar una cadena de programas que pueden tener materias y espesores diferentes.

Antes del lanzamiento de las producciones de esta cadena, el operador de la máquina instala en la mesa de chorro de agua las diferentes materias para cortar. De manera automática, en cada nuevo programa, la máquina controla que el espesor indicado en el programa sea coherente y lanza el programa en cuestión.

Eric Le Strat aclara: «Esto permite también, por ejemplo, hacer programas largos durante la noche para reservar las horas del día para las urgencias y la reactividad ».
 

Limitar las zonas inaccesibles durante el proceso de corte
Como norma general, las fotocélulas se instalan alrededor de la máquina. El operador no puede, por lo tanto, acceder a esta zona, lo que le impide trabajar simultáneamente en la descarga de piezas, por ejemplo.

Eric Le Strat explica: «La otra solución es tener un sistema de seguridad incorporado lo más cerca posible del peligro. En una máquina de chorro de agua, es el puente. Por lo tanto, es perjudicial bloquear toda la máquina con fotocélulas en su periferia. Incorporando las fotocélulas en el puente, la zona de peligro asociada con el cabezal de corte y el puente está segura».

De este modo, el interés de este sistema reside en la posibilidad de cargar y descargar mientras que la máquina corta, a la vez que se respetan las normas de seguridad protegiendo el puente y el operador y permitiendo ganar superficie de suelo. Ya no hay metro cuadrado perdido asociado a la protección periférica de la máquina, y deja de ser una limitación el hecho de tener que esperar a que finalice un programa para acceder a las piezas.

Una mesa grande de corte por chorro de agua
La mejora de la producción de una máquina de corte por chorro de agua pasa también por la utilización de grandes superficies de corte (mesa de corte más grande). Es una cuestión muy estrechamente asociada a la cadena de programas y al trabajo en simultáneo. En efecto, se podrán encadenar muchas más producciones y será posible el trabajo del operador durante una producción (y, por lo tanto, en simultáneo).

Y Eric Le Strat concluye: «En pocas palabras, no se centre únicamente en la velocidad de corte. Es el proceso global lo que importa: la preparación de la producción durante el corte y también al finalizar el corte, como la salida de las piezas en simultáneo mientras que la máquina está produciendo».

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