O básico por trás da pressão de corte com jato de água

A pressão de corte adequada do jato de água vem de uma combinação de potência da bomba e diâmetro do bocal e do orifício. Obviamente, definir a pressão ideal é apenas um ponto de partida.

Desde o início da tecnologia de jato de água há quase 50 anos, há uma discussão contínua sobre qual combinação de pressão e potência resulta em desempenho de corte ideal. Números maiores se traduzem em cortes melhores ou mais rápidos? Qual combinação de pressão, potência e conjunto de bocal é melhor para uma determinada aplicação? O que tudo isso realmente significa?

Para enquadrar a discussão, vamos remover o argumento do intensificador versus bombas de acionamento direto. Se você já investigou a compra de um sistema de jato de água, provavelmente foi atingido por uma enxurrada de dados de marketing e vendas mostrando os benefícios de cada um. As bombas intensificadoras hidráulicas podem fornecer pressões excepcionalmente altas ao custo de um sistema hidráulico com uso intensivo de energia. Outros defendem sistemas de acionamento direto que usam uma bomba de virabrequim mecânica (consultefigura 1).

Nas décadas anteriores, existia um trade-off entre essas tecnologias. As bombas intensificadoras foram consideradas mais fáceis e baratas de manter, especialmente em altas pressões, enquanto os sistemas de acionamento direto ofereciam maior eficiência energética. A tecnologia evoluiu e os trade-offs mudaram ao longo dos anos.

Independentemente disso, os princípios básicos por trás do corte com jato de água não mudaram. A combinação bocal/orifício auxilia na pressurização da água conforme ela é espremida da tubulação de alta pressão através de uma abertura medida em centésimos de polegada. Passando por um orifício de pequeno diâmetro, a água forma um jato coerente de água que passa por um bocal venturi, onde uma quantidade medida de abrasivo granular é arrastada para o jato de água. A mistura de água e partículas abrasivas passa por um tubo especial de mistura de cerâmica, e a pasta abrasiva/água resultante sai do bocal como um fluxo de corte coerente de partículas abrasivas viajando em alta velocidade.

Os abrasivos cortam apenas quando atingem o material com sucesso. A malha do abrasivo deve ter o tamanho correto para o orifício para evitar entupimento. A granada de oitenta mesh é mais universal entre os tamanhos de bico, enquanto a granada de 50 mesh é muito mais grossa e normalmente usada com orifícios de diâmetro maior, como 0,022 ou 0,020 pol. Usar um bico mais estreito com granada de 50 mesh aumentará a probabilidade de entupimentos . Para bicos menores usados ​​para aplicações de alta precisão, como 0,014 ou 0,010 pol. bicos, uma malha de 120 ou superior é ideal.

O tamanho do bico não é o único fator que determina o tamanho de malha ideal para uma determinada aplicação. Muito parecido com a lixa, os acabamentos de superfície mais finos exigem tamanhos de malha maiores e mais finos. Uma granada de 220 mesh fornecerá acabamentos mais suaves e precisos acima de 80 mesh, especialmente ao cortar materiais finos.

A pressão é determinada pelo volume de água sendo empurrado através de um orifício do bocal por uma bomba (verFigura 2 ). Quanto menor o orifício, maior a pressão. Hipoteticamente, com uma bomba de 100 HP e um orifício largo, você poderia maximizar seu jato de água em 30.000 PSI - mas nenhum OEM vende algo assim porque não é eficaz. Por outro lado, é possível atingir 60.000 PSI com uma bomba de 5 HP, mas as aplicações são severamente limitadas e o orifício seria absurdamente estreito.

A potência é proporcional à pressão vezes a vazão volumétrica (P = kp × V). Para uma determinada potência da bomba, qualquer aumento na pressão deve ser compensado por uma diminuição proporcional na vazão volumétrica. Isso significa que uma bomba de alta pressão deve usar um bocal com um orifício menor. Por exemplo, uma bomba intensificadora de 50 HP com 0,014 pol. O orifício do bocal em 60 KSI é limitado a 0,010 pol. orifício a 90 KSI.

Para aplicações de jato de água puro realizadas sem abrasivos, mais pressão pode levar a um corte mais rápido. Na verdade, o diâmetro menor do jato que vem de um sistema de alta pressão pode ser mais eficaz em aplicações de corte somente com água, como produtos alimentícios ou espuma de borracha. Nos sistemas de corte por jato de água abrasivo, no entanto, o abrasivo faz o corte, não a água. Em vez disso, a água acelera pequenas partículas abrasivas em um fluxo coerente que pode corroer o material que está sendo cortado.