Seleccionar el tipo y el tamaño de abrasivo correctos para una aplicación de corte por chorro de agua puede marcar una gran diferencia en el rendimiento y la rentabilidad de su equipo de corte por chorro de agua.

El primer paso para seleccionar un abrasivo comienza con el análisis del material y de las especificaciones de corte. El nivel de dificultad del corte que presente el material y el acabado de superficie que se desee obtener son dos factores importantes a la hora de determinar qué abrasivo conviene utilizar. El producto abrasivo debe tener dureza, densidad, resistencia y partículas uniformes.

Se han valorado prácticamente todos los abrasivos conocidos por el hombre, tanto naturales como sintéticos, para su uso como abrasivo para corte por chorro de agua. El granate almandino ha demostrado ser el mineral que presenta las mejores características para el corte por chorro de agua. Si bien es posible que otros minerales sean más duros, más pesados o de menor coste, el granate almandino demuestra ser el abrasivo que mejor combina las características necesarias para el corte por chorro de agua. Este material presente en la naturaleza se extrae y se procesa para diversas aplicaciones industriales, además del corte por chorro de agua, por ejemplo, como medio de granallado y para aplicaciones de filtrado de agua. El granate almandino más común es de color rojo amarronado y opaco. El granate almandino con calidad de piedra preciosa, mucho más inusual, presenta un color rojo profundo y es transparente.

Para el corte por chorro de agua, se pueden usar otros abrasivos. El óxido de aluminio es más duro que el granate y, a veces, se utiliza para cortar materiales mucho más duros, como la cerámica. Sin embargo, una desventaja es que el uso de óxido de aluminio disminuye significativamente la vida útil del tubo de mezclado, lo que aumenta el coste operativo. La estaurolita es un material presente en la naturaleza con una densidad y una dureza similares a las del granate, y es un abrasivo para corte por chorro de agua de uso general que resulta económico. Los abrasivos más blandos, como el olivino, se pueden utilizar para el corte de materiales menos exigentes, como el aluminio.

Más detalles sobre las características de los abrasivos

Los atributos naturales y el procesamiento de los minerales inciden directamente en el rendimiento del material como abrasivo para corte por chorro de agua. El fabricante debe saber cómo inciden estos cuatro atributos en el rendimiento del abrasivo.

Dureza. Las máquinas de corte por chorro de agua deben lograr un equilibrio entre velocidad de corte y desgaste del componente. El uso de un abrasivo blando prolonga la vida útil de la boquilla, pero disminuye la velocidad de corte. El uso de un abrasivo muy duro ofrece un corte rápido, pero erosiona la boquilla demasiado rápido. La erosión de la boquilla disminuye la precisión en el proceso de corte, provoca continuas interrupciones y suma el gasto del recambio frecuente de las boquillas. El granate almandino tiene una clasificación de entre 7 y 8 en la escala de dureza de Mohs, lo que equilibra de forma efectiva la necesidad de obtener un corte rápido y brindar una vida útil razonable a la herramienta.

Densidad. La principal fuerza de corte de un chorro de agua es una función de masa por velocidad. Por lo tanto, el abrasivo ideal debe contener las partículas más pesadas que el chorro de agua pueda acelerar a la velocidad máxima. Así se genera la fuerza máxima de corte.

Un abrasivo demasiado liviano no se comprimiría mucho, y uno demasiado pesado no aceleraría a la velocidad máxima, lo que debilitaría la potencia del chorro de agua. Como sucede con la dureza, la clave radica en encontrar un abrasivo que ofrezca el punto óptimo. La gravedad específica del granate almandino es de 4,0 (cuatro veces el peso del agua) y está dentro del intervalo ideal tanto en términos de compresión como de aceleración.

Resistencia. La resistencia, también llamada friabilidad, desempeña un papel directo en el nivel de rendimiento de un abrasivo para el corte por chorro de agua. Un material demasiado friable se romperá en el cañón de focalización y terminará siendo demasiado fino para lograr un corte eficaz. Un abrasivo demasiado resistente (piense en algo maleable, como el plomo) se redondeará durante el proceso de mezclado y será demasiado romo para cortar bien. El abrasivo ideal presentará un índice de rotura medido y producirá unos bordes de corte afilados y angulares. Una vez más, el granate almandino, con su naturaleza semifriable y fractura concoidea, satisface estas necesidades.

Forma de las partículas. Hay abrasivos con partículas de todos los tipos de formas imaginables, desde perlas perfectas, como la granalla de acero, hasta cristales filosos y con forma de aguja, como el carburo de silicio, un abrasivo sintético que se utiliza en aplicaciones de alta tecnología. Teniendo en cuenta que una esfera es la portadora ideal de una masa proyectada en un chorro de agua de alta potencia, se podría dar por sentado que los fabricantes de máquinas de corte por chorro de agua persiguen el uso de partículas esféricas. Sin embargo, se debe tener en cuenta la acción de balanceo constante que implica la aceleración, el desgaste y la eficiencia de corte.

A través de amplios ensayos con diversas plataformas de corte por chorro de agua, los expertos han determinado que la forma de partícula más adecuada depende de dos factores: el material que se está cortando y el acabado del borde necesario. Se ha demostrado que los granos con bordes afilados y angulares cortan más rápido y ofrecen unos acabados óptimos de los bordes. Los granos subredondeados se utilizan en aplicaciones de corte estándar de uso más general.

Los fabricantes de máquinas de corte por chorro de agua o los proveedores de abrasivos podrán proporcionarle más información sobre ambos tipos y le ayudarán a realizar ensayos a fin de determinar qué forma de partícula es la ideal para cada aplicación concreta.