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Resumen
Los principales métodos de corte de planchas de acero, son los denominados “térmicos”, como por ejemplo, el Oxicorte y el Plasma. Sin embargo, estos métodos presentan una serie de inconvenientes como: gran formación de escoria, formación de gases peligrosos, radiaciones UV, entre otros, manifestándose con mayor intensidad en materiales con poco espesor.
Un método que no provoca muchosde los problemas, es el corte “Chorro de Agua-Abrasivo” o “Abrasive Waterjet Cutting”. Éste método de muy poca difusión en nuestro país, consiste en un delgado pero potente chorro de agua combinado con una parte de un resistente abrasivo, el cual impacta el material a altísima velocidad, provocando un fenómeno de micro-erosión y de esta forma se logra el corte.
1. INTRODUCCIÓN
En general,este método trabaja forzando un cierto caudal de agua altamente presurizado a través de un orificio de un diámetro muy pequeño (tobera), formando de esta forma un delgado chorro de altísima velocidad. Este chorro impacta el material con una gran fuerza en un área muy reducida, lo que provoca pequeñas grietas que con la persistencia del impacto del chorro “erosiona” el material, por lo que se habla de“micro-erosión”.
Existen dos sistemas que emplean el principio antes descrito, el que emplea sólo agua y que es empleado para cortar todo tipo de materiales blandos, como por ejemplo: madera, alimentos, plásticos, etc. Y el otro sistema de similares características pero que sólo difiere en el ingreso de un abrasivo al chorro, para permitir el corte de materiales duros como: aceros, titanio,aleaciones, etc.
 

 
Fig. 1. Inyector agua - abrasivo [2].
 

Algunas de las principales ventajas de este método por sobre los métodos convencionales son: corte frío (no existe calor que pueda afectar al material), es multi-direccional (puede cortar en cualquier dirección), perfora la mayoría de los materiales en el corte (sin necesidad de hacerlo previamente), no existe agrietamiento,ambientalmente amistosos (no existen: gases peligrosos, humos, radiaciones UV), ahorro de material por ancho de corte reducido.
Las principales desventajas de este método, radican en que en algunos casos de materiales de grandes espesores y de gran dureza, el tiempo requerido para ser cortado puede ser muy largo y elevar en gran medida sus costos. Además en grandes espesores la forma vertical “ideal”del corte tiende a distorsionarse, incrementado en ocasiones por una incorrecta velocidad de corte. [2]
2. EL MÉTODO
Los investigadores de está materia, se han basado en las leyes fundamentales de la física y la mecánica de los fluidos para interpretar los fenómenos que aquí ocurren. Por ejemplo, el chorro impacta el material con una cierta energía cinética Ea y abandona el material con unaenergía Eex., la cual debe ser menor que la inicial para que se produzca el corte. La diferencia de estas dos energías es la energía disipada Edis., producto del impacto, la fricción, etc., en el corte.
Edis = Ea - Eex      (1)
La energía cinética depende directamente de los flujos másicos de agua y abrasivo, así como también de la velocidad del chorro agua-abrasivo que depende de la presión deagua generada por la bomba y de la eficiencia del inyector.
Para que se logre el corte, los investigadores han podido comprobar, que existe una presión límite entre el éxito del corte y el fracaso de éste, que se puede denominar “presión crítica”, la que varía para los diferentes materiales y espesores. Pero también influyen otros parámetros en el éxito del corte como: la cantidad de abrasivo, tipode éste, cantidad de agua, diámetros de tobera/tubo colector.
La elección de una correcta presión de trabajo y de los parámetros de operación, influyen de manera importante en el corte, tanto en su capacidad y calidad como en los costos. Por lo cual existen software de simulación que permite tener una idea de cómo resultaría el corte, principalmente a través de la velocidad de corte posible...