Mecanizado por Chorro de Agua: Funcionamiento, Partes, Beneficios y Aplicaciones – Guía PDF

Hoy en The Mechanical Post veremos un proceso de fabricación avanzado llamado "Mecanizado por chorro de agua abrasivo" y "Mecanizado por chorro de agua" y las diferencias entre ambos.

Comencemos entendiendo qué es el mecanizado por chorro de agua y cómo funciona, y luego discutiremos ventajas, desventajas y aplicaciones.

Consigue tu copia del PDF sobre mecanizado por chorro de agua al final. ¡Sin más preámbulos, empecemos!

¿Qué es el Mecanizado por Chorro de Agua?

El Mecanizado por Chorro de Agua (WJM) es un proceso de fabricación avanzado, no convencional, donde un chorro de agua a alta velocidad golpea la pieza y la mecaniza por erosión del material.

En el proceso WJM, la presión del agua saliendo de la boquilla está en el rango de 60.000 psi o 4136,85 bar. Esto significa que la presión es casi 4000 veces la presión atmosférica normal (1 bar).

El simple mecanizado por chorro de agua no puede mecanizar materiales duros. Solo sirve para materiales blandos: caucho, ABS, cuero, madera, plásticos, etc.

Para mecanizar materiales duros como aluminio, aceros, granito, fundición, etc., se mezclan partículas abrasivas con el chorro de agua para aumentar la capacidad de mecanizado. Este proceso es similar al mecanizado ultrasónico y al chorro abrasivo, que mecanizan por medios mecánicos. Se combina con máquina CNC para control preciso y automatizado.

Principio de Funcionamiento del WJM

Funciona bajo el principio de que cuando un chorro de agua a alta velocidad golpea la pieza, el mecanizado ocurre por erosión del material.

La construcción y funcionamiento de la máquina simple de chorro de agua son casi similares a su contraparte abrasiva. Veamos la construcción y funcionamiento de la máquina de chorro abrasivo.

Construcción de la Máquina de Chorro de Agua

Principales partes del proceso WJM:

• Depósito de agua
• Bomba hidráulica
• Intensificador hidráulico
• Acumulador
• Válvula de control de dirección
• Válvula de control de flujo
• Cámara de mezcla
• Boquilla
• Alimentador de partículas abrasivas
• Colector (Catcher)

Depósito de agua

Almacena el agua para el proceso WJM.

Bomba hidráulica

Circula el agua y eleva su presión de atmosférica a ~5 bar antes de enviarla al intensificador hidráulico.

Intensificador hidráulico

Dispositivo que crea la enorme presión para cortar metales. Recibe agua a ~5 bar y la aumenta a ~4000 bar (~60.000 psi).

Acumulador

Almacena agua a alta presión y la suministra a la boquilla cuando se requiere. Evita fluctuaciones en el suministro. Se basa en la compresibilidad del agua para mantener presión de descarga uniforme.

Válvula de control de dirección

Controla la dirección del agua y por tanto el proceso WJM.

Válvula de control de flujo

Controla el flujo o velocidad del agua saliendo de la boquilla.

Cámara de mezcla

Donde se mezclan las partículas abrasivas con el chorro de agua.

Boquilla

Dispositivo de sección transversal reducida que aumenta la energía cinética del agua convirtiendo energía de presión en cinética. Acelera el agua a velocidades supersónicas. Materiales duros como diamante o carburo de tungsteno para evitar erosión de la propia boquilla.

Alimentador de partículas abrasivas

Tolva desde donde se alimentan partículas abrasivas. Proporciona flujo continuo. Materiales: carburo de silicio, arena, óxido de aluminio, etc.

Colector (Catcher)

Recoge el chorro de agua tras su uso, para reutilizarlo tras filtración y tratamiento adecuados.

Funcionamiento del Mecanizado por Chorro de Agua

La bomba hidráulica recibe agua del depósito a presión atmosférica y la aumenta a ~4-5 bar. Esta agua va al intensificador hidráulico que eleva la presión hasta 4000 bar. El agua presurizada va al acumulador, y parte se suministra a la boquilla vía válvulas de control. El acumulador almacena y suministra cuando se necesita. La válvula de control de flujo regula la cantidad de agua que llega a la boquilla. El agua pasa por la boquilla y la cámara de mezcla creando un chorro supersónico de agua con partículas abrasivas. Este chorro golpea la pieza y, por acción abrasiva y chorro de alta velocidad, la pieza se mecaniza. El agua es recogida por el colector para reutilizar o desechar de forma segura. Así funciona el proceso WJM.

Materiales Mecanizables con Chorro de Agua

• Aluminio
• Aceros
• Fundición
• Hormigón
• Piedras
• Granito
• Aleaciones metálicas
• Madera
• Cuero
• Cerámicas
• Plásticos
• Caucho
• Vidrio
• Compuestos, etc.

Aplicaciones del Mecanizado por Chorro de Agua

• Fabricación de componentes aeroespaciales.
• Fabricación de componentes de motor.
• Mecanizado de chapas gruesas de acero, aluminio, etc.
• Operaciones de taladrado y corte.
• Materiales difíciles de mecanizar con procesos convencionales.

Ventajas del Mecanizado por Chorro de Agua

• Alta precisión.
• No requiere refrigerante.
• Formas y cortes complejos.
• Buen acabado superficial.
• Piezas sin polvo (lavadas por el chorro).
• Ecológico (sin subproductos dañinos).
• Bajo coste operativo vs otros procesos no tradicionales.
• Calor generado despreciable (el agua mecaniza la pieza).

Desventajas del Mecanizado por Chorro de Agua

• Materiales muy gruesos no pueden mecanizarse.
• Alta inversión inicial.
• Tiempo requerido mucho mayor vs procesos tradicionales.

Video recomendado: canal "Waterjet channel" cortando un yunque de fundición en 2 piezas. Canal dedicado a WJM, variedad de productos cortados.

FAQ sobre Mecanizado por Chorro de Agua

¿Cuál es la forma completa de WJM en procesos de mecanizado avanzado?

WJM = Water Jet Machining (Mecanizado por Chorro de Agua).

En WJM, ¿qué propiedades del fluido del chorro afectan la tasa de remoción de metal (MRR)?

Viscosidad, caudal y velocidad.

¿Cuál es el elemento clave del mecanizado por chorro de agua para remoción de material?

El chorro de agua.

¿Cómo se remueve material en mecanizado por chorro de agua abrasivo?

Por erosión causada por partículas abrasivas y chorro de agua.

Diferencia entre WJM y AWJM (Mecanizado por Chorro de Agua Abrasivo)

Mecanizado por Chorro de Agua (WJM)	Mecanizado por Chorro de Agua Abrasivo (AWJM)
Remoción solo por chorro de agua.	Remoción por chorro de agua + partículas abrasivas.
No necesita cámara de mezcla.	Requiere cámara de mezcla para agua + abrasivos.
Mecaniza materiales blandos: cuero, madera, plásticos.	Mecaniza materiales duros: acero, cerámicas, aluminio.
Proceso comparativamente más barato.	Coste mayor por uso de abrasivos.

Esta es una visión general del mecanizado por chorro de agua. Si te resulta útil, déjanos un comentario. ¿Te gusta The Mechanical Post? Únete a nuestro canal de Telegram @themechanicalpost. Volveremos con otro artículo interesante. ¡Sigue aprendiendo!