Waterjet:intensificador frente a transmisión directa, ¿cuál es mejor?

Este argumento es probablemente tan antiguo como la propia tecnología de bombas;

‘¿Qué es mejor, un estilo intensificador o una bomba de accionamiento directo?’

Mientras que las bombas Intensifier son utilizadas por muchos más fabricantes de chorro de agua, no se pueden ignorar los beneficios y la simplicidad del diseño de transmisión directa, y aunque hay fabricantes que fabrican y ofrecen ambos diseños (Flow Corp.), la mayoría de los fabricantes solo usan bombas “apagadas” fácilmente disponibles. las bombas de estilo intensificador de estante” típicamente diseñadas y construidas por un proveedor externo (como KMT Waterjet, Accustream y American Waterjet). Por el contrario, una de las marcas más exitosas, Omax, usa solo Direct-Drive bombas de estilo. ¿Por qué? ¿Qué hace que un diseño de bomba sea mejor que el otro? ¿Por qué necesitarías un diseño diferente?

En este artículo, los expertos de Southern Fab profundice en el misterio detrás de lo que impulsa los sistemas de corte por chorro de agua más populares del mercado actual. Descubrimos qué hace que estas bombas sean diferentes en diseño, rendimiento e incluso mantenimiento, descubriendo sus fortalezas y debilidades.

Bombas estilo intensificador

Una bomba de estilo intensificador utiliza la potencia del sistema hidráulico para "Intensificar ” la presión del agua, por lo general en una proporción de 20:1. El diseño comienza con un motor eléctrico (o de gas/diésel) que hace girar una bomba hidráulica que produce una presión de aceite hidráulico de alrededor de 3000 PSI. Como se muestra en la ilustración a continuación, la presión del aceite hidráulico se alimenta a la cámara central de un cilindro blindado largo que llamamos "Intensificador ” es allí donde la presión del aceite hidráulico mueve un pistón (o galleta como se le llama) de izquierda a derecha cambiando de dirección y flujo una vez que el pistón pasa por un sensor.

Unido al pistón hay un émbolo con un diámetro 20 veces más pequeño que el propio pistón. El émbolo funciona en una cámara de alta presión sellada por separado, mientras que atrae agua en el ciclo de retracción y luego, utilizando la proporción de 20:1, comprime el agua, "Intensificando ” la presión a 60,000 PSI o más. Esta acción cicla aproximadamente 1 golpe por segundo (dependiendo en el estilo intensificador) enviando agua a alta presión a un tanque de almacenamiento llamado Atenuador, que es un dispositivo destinado a ablandar los picos de presión de los émbolos de carrera y entregan un flujo de presión uniforme más suave al cabezal de corte.

Las presiones generadas en las bombas estilo intensificador van desde 40 KPSI (40 000 PSI) hasta 100 KPSI y mientras que las presiones pueden aumentarse simplemente en el estilo intensificador a través de un cambio en la relación entre el tamaño del pistón y el émbolo y/o en la presión de aceite hidráulico producida, la El resultado inherente es que se produce menos volumen de agua a medida que aumenta la presión. También debe tenerse en cuenta que cuanto mayor sea la presión generada, más rápido se desgastarán y fallarán los componentes internos de la bomba. Estos ciclos de mantenimiento más frecuentes, junto con el aumento de los costos de los componentes y el tiempo de inactividad para la reparación, hacen que estas bombas de "ultra alta presión" sean excelentes en teoría, pero a menudo se quedan cortas en términos prácticos. También debe tenerse en cuenta nuevamente que la reacción de aumentar la presión reduce el volumen de agua creado a estas ultra altas presiones reduce aún más la eficiencia de corte a largo plazo.

Ventajas del Estilo Intensificador

• Presiones más altas disponibles hasta 100 000 PSI
• Se mantiene una presión constante
• Funciona solo cuando se necesita presión

Desventajas del estilo intensificador

• El sistema hidráulico debe enfriarse usando 2 o 3 veces el agua de corte producida o usando grandes sistemas de enfriamiento
• Ruido:los intensificadores son 2 o 3 veces más fuertes que un sistema de transmisión directa comparable
• La eficiencia se reduce con el uso de sistemas hidráulicos en aproximadamente un 30-40 % con respecto a las opciones de transmisión directa.
• Los sistemas de ultra alta presión tienen altas tasas de falla y un desgaste prematuro de 200 a 300 horas en los consumibles.

Bombas estilo transmisión directa

Las bombas de transmisión directa funcionan de una manera inherentemente más eficiente que su contraparte, la bomba de estilo intensificador, pero limita la salida de presión general. El diseño es más simple, requiere menos piezas móviles y, a menudo, se denomina bomba de estilo "lavadora a presión", ya que funcionan exactamente de la misma manera (aunque las bombas Waterjet tienen un diseño muy mejorado). El estilo de transmisión directa también se conoce comúnmente como bomba de estilo "cigüeñal", ya que utiliza un "cigüeñal" accionado por motor para mover 3 pistones en una rápida sucesión para aspirar y presurizar el agua. Dado que siempre hay uno de los 3 cilindros en el ciclo de compresión, no es necesario que el "atenuador" mantenga y acondicione la presión como en las bombas de estilo intensificador. La presión del agua producida es de presión constante.

Como no hay un sistema hidráulico en estas bombas, no hay necesidad de grandes sistemas de enfriamiento de agua para mantener la bomba fría, solo se recomienda un pequeño enfriador para reducir la temperatura del agua entrante y mejorar la vida útil del sello y la válvula de retención.

Ilustración y foto de la bomba cortesía de Omax Corp.

Ventajas

• Diseño eléctricamente eficiente

• No requiere sistema de refrigeración

• Funcionamiento silencioso

• Disponible en caballos de fuerza desde 5HP y monofásico para operación doméstica/aficionado

Desventajas

• Presión limitada (60 KPSI máx.)

• La presión disminuye con la operación que requiere ajuste de velocidad de avance o RPM para mantener la calidad de corte

• La disminución/aumento de la presión requiere un ajuste de RPM

Resumen:
Por diferentes que parezcan las dos tecnologías, las bombas intensificadoras y de cigüeñal comparten el mismo principio de bombeo:se empuja un émbolo dentro de una cámara cerrada para aumentar la presión y expulsar el fluido a través de una válvula de retención de salida; a medida que se invierte la dirección del émbolo, el fluido a baja presión ingresa a la cámara a través de una válvula de retención de entrada. En ambos casos, el émbolo de movimiento alternativo continuo proporciona la acción de bombeo. La diferencia entre las dos tecnologías es simplemente el medio por el cual se mueve el émbolo. La bomba de estilo de accionamiento directo utiliza una manivela similar a la del motor de un automóvil, mientras que el estilo de intensificador impulsa el émbolo con un cilindro hidráulico, a través de aceite presurizado.

En ambos diseños de bomba, si aumenta la potencia operativa disponible, aumentará el volumen de salida de agua a la presión dada y eso, en sí mismo, puede aumentar significativamente su rendimiento de corte. Como ejemplo, si todos los demás factores son iguales, se aplicaría lo siguiente:

Tamaño de la bomba	30HP	50 CV
Salida de presión de la bomba	60 KPSI	60 KPSI
Salida de volumen	0,6 GPM	1.2 GPM
Tamaño del orificio	0,011”	0,014”
Tipo de material/Grosor	LA / 0,25"	AL / 0,25”
Calidad de corte	3	3
Salida abrasiva	1LB P/Min	1LB P/Min
Avance	23.63 MIP	33,63 MIP

*Datos de rendimiento obtenidos con el software American Waterjet - Geomate™ Cut Calculator

En el ejemplo anterior, se logra un mayor rendimiento en la velocidad de corte de más del 40 % simplemente aumentando la potencia, lo que aumenta el volumen de agua disponible a esa presión. Esa acción por sí sola no solo puede aumentar las velocidades de corte, sino también mejorar el rendimiento y mantener los costos de operación y mantenimiento dentro de lo razonable. De hecho, el aumento adverso de la presión da como resultado un aumento de las velocidades, pero reduce la cantidad de agua disponible producida a esa presión y, por lo tanto, reduce la eficiencia general. Además, estas presiones ultraaltas aumentan sustancialmente el desgaste, lo que reduce en gran medida la vida útil de los componentes de su sistema de alta presión.

Con cualquiera de los diseños de bomba, ha habido grandes avances en rendimiento, eficiencia y confiabilidad a lo largo de los años. Ambos diseños le darán a su sistema de corte por chorro de agua el rendimiento durante muchos años y, aunque las opciones en Tipo de bomba están promocionadas, recuerde que la manera más efectiva de cortar de manera eficiente Y asequible en un chorro de agua es aumentar su potencia, NO su presión.

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