Diseño y selección de puntas/boquillas de soplete de oxicombustible

Consejos para diseñar/seleccionar la boquilla del soplete de oxicombustible

Parte 1 de una serie de 2

Al diseñar o seleccionar una boquilla/punta de corte de soplete de oxicombustible, se deben considerar varios factores. Analizaremos algunos de los factores clave que debe tener en cuenta para seleccionar la boquilla de soplete de oxicombustible adecuada.

A continuación, exponemos algunos de los factores a considerar:

1. el espesor del acero que se va a cortar
2. el tipo de orificio de corte (orificio cilíndrico u orificio de alta velocidad/divergente)
3. el gas de precalentamiento que se va a utilizar
4. el tipo de corte que se va a realizar (corte de forma, corte en bisel, etc.) y
5. las características del material que se va a cortar (composición del material, placa imprimada, cascarilla de laminación, etc.).

Hay otros parámetros que se deben tener en cuenta, pero estos parecen ser los más importantes. De todos los factores que influyen en el corte con llama, la boquilla y la corriente de oxígeno de corte que sale de ella son, con mucho, los elementos más importante del proceso. Ni el soplete ni los dispositivos de control de presión asociados a esta tienen mucho que ver con el corte real.

Espesor de la chapa

La convención de corte actual considera que es necesario aumentar el diámetro del orificio de la boquilla de corte a medida que aumenta el espesor de la chapa. La razón principal de este aumento es que la calidad/velocidad del chorro de corte disminuye a medida que aumenta la distancia desde la salida de la boquilla. La velocidad de la corriente de oxígeno de corte siempre es al menos sónica (Mach=1) y se expande a supersónica, ya sea en la boquilla o después de la boquilla.

El término "laminar" se usa a veces para describir esta corriente, pero no es un término apropiado para una corriente supersónica. La longitud para que la corriente siga siendo correcta depende del diámetro del orificio. Con esta corriente supersónica, existe una relación L/d entre la longitud de una corriente de corte correcta (L) y el diámetro de la boquilla (d); por lo tanto, la longitud real de esta corriente aumenta a medida que aumenta el diámetro del orificio.

Si bien se puede usar una boquilla "sobredimensionada" para cortar material "delgado", generalmente produce una reducción de la calidad y un aumento de consumo de oxígeno de corte. A medida que aumenta el diámetro del orificio, aumenta también la cantidad de oxígeno de corte. Para una presión de trabajo fija, el caudal/la cantidad de oxígeno de corte aumenta según el cuadrado del diámetro, d2, por lo que los pequeños aumentos en el diámetro del orificio causan grandes aumentos en el caudal.

Por lo tanto, sobredimensionar no es una buena idea, ya que genera un aumento significativo en los costos operativos. Sobredimensionar en exceso también reduce la cuadratura del corte. Por lo general, el corte se convierte en una "V" invertida con la parte inferior más ancha que la parte superior.

Diseños de orificio de oxígeno de corte

Actualmente existen dos diseños básicos de orificio

1. Orificio cilíndrico y
2. orificio divergente (también llamado "orificio de alta velocidad") (ver figura 1).

El orificio cilíndrico se usa principalmente para cortar a mano y a máquina materiales delgados (de 3,2-9,5 cm), mientras que el orificio divergente generalmente se usa para material con un grosor superior a 9,5 mm. Dado que la mayoría de las máquinas de corte CNC están equipadas en la actualidad tanto con corte por plasma como de gas, la mayoría de los clientes cortan material delgado con plasma y cambian de plasma a gas con materiales de un espesor entre 19 y 25,4 mm. El punto de inflexión generalmente lo determina la cantidad de sopletes de plasma instalados, la potencia de dichos sopletes, así como la cantidad de sopletes de gas oxicombustible instalados.

La diferencia operativa en estos dos orificios de oxígeno es la presión requerida para un mejor funcionamiento. El orificio cilíndrico funciona mejor a aproximadamente 2,8 bar, mientras que el orificio divergente funciona mejor a presiones en el rango de 5,2 a 6,9 bar. La mejor presión real depende de la relación entre el tamaño de salida y el tamaño de la garganta, por lo que el fabricante de la boquilla es quien determina la presión según la relación que elija. Estas presiones son presiones medidas en la entrada del soplete. Las boquillas de corte normalmente funcionan satisfactoriamente a presiones de +/- 0,7 bar la presión de diseño. Algunos operadores calculan estas condiciones especiales después de una evaluación de sus condiciones particulares. Cabe señalar que el ancho de corte aumenta a medida que aumenta la presión de oxígeno de corte.

Las boquillas de orificio divergente que se usan eficazmente tienen capacidades de velocidad de corte más rápidas en comparación con las boquillas de orificio cilíndrico y, a pesar de tener presiones de trabajo superiores, consumen menos oxígeno por centímetro de corte. La siguiente tabla es una comparación general de las velocidades de corte de estos dos tipos de boquillas.

Gráfico de velocidades de corte con llama. Haga clic para ampliar.

Si bien las velocidades reales no son impresionantes según los estándares del plasma, la diferencia porcentual entre los dos estilos sí que lo es. Dado que todo el corte con llama se realiza a velocidades inferiores a 50,8 cm/min, un aumento de 2,54 cm/min produce un aumento porcentual significativo en la producción.

En la parte 2 de este artículo, analizaremos los diseños de precalentamiento de las boquillas para los distintos gases combustibles y los requisitos para el biselado en contraposición al corte de forma. También hablaremos de varios factores que pueden crear problemas de calidad de corte.