Una cuchilla de aire es una herramienta que se utiliza para eliminar líquidos o residuos de los productos a medida que se desplazan por las cintas transportadoras. Las cuchillas de aire se utilizan normalmente en la fabricación o como primer paso de un proceso de reciclado recursivo para separar partículas más ligeras o más pequeñas de otros componentes para su uso en pasos posteriores, como el secado de piezas posteriores a la fabricación y la limpieza de la cinta transportadora, parte de la limpieza de componentes. La cuchilla consta de una lámina uniforme de flujo de aire laminar de alta intensidad, a veces conocido como flujo aerodinámico .
Una cuchilla de aire industrial es una cámara de aire presurizada que contiene una serie de orificios o ranuras continuas por donde sale aire presurizado en un patrón de flujo laminar. La velocidad del aire de salida crea una velocidad de aire de impacto sobre la superficie del objeto al que se dirige el aire. Esta velocidad del aire de impacto puede variar desde una suave brisa hasta una velocidad superior a Mach 0,6 (40 000 pies/min) para alterar la superficie de un producto sin contacto mecánico.
Las cuchillas de aire eliminan líquidos, controlan el espesor de los líquidos, secan los recubrimientos líquidos, eliminan partículas extrañas, enfrían las superficies de los productos o crean una fuerza de sujeción para ayudar a la unión mecánica de los materiales a la superficie. También se pueden inyectar corrientes eléctricas de barras antiestáticas en la corriente de salida de las cuchillas de aire para neutralizar la carga de electricidad estática en algunas superficies.
En la mayoría de las aplicaciones de fabricación de cuchillas de aire, las cuchillas de aire están estacionarias mientras el producto pasa a través de la corriente de aire a velocidad del aire. En otras circunstancias, el producto está estacionario y las cuchillas de aire se mueven (se mueven alternativamente o rotan) sobre la superficie del producto estacionario. Aunque hay muy pocas aplicaciones en las que una cuchilla de aire pueda cortar realmente un producto (romper enlaces mecánicos entre dos puntos), las cuchillas de aire suelen ser el método más eficiente para eliminar o controlar sustancias no deseadas o extrañas en cualquier superficie. En referencia a la industria de la galvanización, las cuchillas de aire se utilizan para controlar con precisión la cantidad de revestimiento de zinc al limpiar el revestimiento mientras aún está en estado líquido en la superficie del acero. En la mayoría de las aplicaciones de inmersión en caliente, tanto las superficies revestidas superior como inferior se pueden controlar de forma independiente por computadora a través de un bucle de retroalimentación con una precisión de más o menos 5 gramos/metro cuadrado. La mayoría de los sistemas de cuchillas de aire para esta aplicación utilizan gas nitrógeno calentado como agente de limpieza, no aire atmosférico. El nitrógeno se utiliza para reducir la oxidación del metal base.
En los años 50 y 60, el término " doctor de aire " se utilizó por primera vez para referirse al método sin contacto de soplado de residuos mediante aire comprimido. Las industrias de la impresión y textil eran algunos de los mayores usuarios de doctores de aire en ese momento, llamados por analogía con "rodillos doctores" y "cuchillas doctoras". A menudo necesitaban amplios caminos de aire desde un sistema de aire comprimido para controlar el espesor de los líquidos en una superficie, o para soplar los residuos de la superficie de los materiales antes del siguiente proceso. Otros términos utilizados fueron barra de aire, escobilla de aire, cortina de aire, chorro de aire, chorro de aire, soplado de aire, boquilla de aire, peine de aire, cuchilla de aire y cuchilla doctora de aire. Hoy en día, el término más comúnmente utilizado es simplemente "cuchilla de aire".
Aunque las cuchillas de aire impulsadas por aire comprimido de planta se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones industriales, las cuchillas de aire impulsadas por sopladores industriales han demostrado reducir el uso de energía en comparación con las cuchillas de aire comprimido en un 50-75% para la mayoría de las aplicaciones. [1] Los sistemas de cuchillas de aire impulsadas por sopladores alcanzaron la mayoría de edad con la llegada del Protocolo de Montreal de 1987 , que inició el reloj de la eliminación gradual a nivel mundial de los CFC ( clorofluorocarbonos ) que agotan la capa de ozono atmosférico y que entonces se utilizaban como agentes de limpieza en muchas industrias.
La mayoría de estos agentes de limpieza a base de disolventes simplemente se evaporaban, por lo que no era necesario soplarlos ni utilizar otros métodos de secado. Aunque la industria de las placas de circuito impreso todavía estaba en pañales, fue una de las primeras en iniciar la conversión a sistemas de limpieza de piezas a base de agua y semiagua.
Dado que casi todas las fábricas de placas de circuitos actuales y futuras utilizan la nueva tecnología de limpieza respetuosa con el medio ambiente, también necesitaban un nuevo método de secado de las placas de circuito impreso después de su limpieza a base de agua para eliminar los fundentes de soldadura y otros contaminantes. Poco después, la tendencia a abandonar otros tipos de limpieza de piezas a base de disolventes para pasar a la limpieza a base de agua para otras industrias comenzó. Además, la conversión a tintas, pinturas, revestimientos, adhesivos y otras soluciones a base de agua utilizadas en varios sectores de fabricación ha dado lugar a la necesidad de secadores de cuchillas de aire donde antes no existían. Como resultado del Protocolo de Montreal y del cumplimiento de la industria mundial con los mandatos de gestión medioambiental, el antiguo nicho de negocio de las cuchillas de aire se convirtió en una industria.
Las cuchillas de aire en una línea de producción suelen tener una longitud de entre 0,25 y 200 pulgadas (6,4 y 5080,0 mm) con una ranura o agujeros de descarga de aire que van desde 0,001 hasta 0,25 pulgadas (0,025 y 6,350 mm). Una configuración de cuchilla de aire estacionaria puede requerir de una a una docena de cuchillas de aire según los criterios de aplicación. El aire se expulsa a través de las ranuras de la cuchilla de aire mediante un generador de aire, ya sea un soplador industrial o un compresor de aire, para proporcionar el volumen de aire de salida predeterminado y la velocidad necesaria.
Hay muchos aspectos de aplicación, ambientales, de eficiencia y de ciclo de trabajo que se deben tener en cuenta al elegir entre compresores y sopladores. El aire comprimido, que es menos eficiente cuando se utiliza para cuchillas de aire que descargan en aire libre, permite el uso de aire primario de la planta. Los tamaños de las tuberías que alimentan las cuchillas de aire pueden ser de tan solo 1 ⁄ 4 in (6,4 mm) de diámetro, por lo que son ideales para espacios reducidos. Las cuchillas de aire impulsadas por sopladores deben ser de mayor tamaño junto con tuberías de suministro de mayor diámetro, pero la mejora de la eficiencia con respecto al aire comprimido se justifica fácilmente con los ahorros en costos de energía eléctrica.
Los diseños de las cuchillas de aire actuales han evolucionado hasta el punto de que algunos fabricantes producen una forma de "lágrima" muy eficiente con un coeficiente de descarga de 0,95. Estos diseños de cuchillas de aire accionadas por soplador suelen tener un perfil de aproximadamente 3,5 pulgadas (89 mm) de ancho x 5,5 pulgadas (140 mm) de alto x cualquier longitud, pero el perfil de lágrima puede variar de 1,5 a 10 pulgadas (38 a 254 mm) de alto según los criterios del producto para el que se debe diseñar la velocidad del aire de impacto. Con una construcción que varía desde extrusión de aluminio de 1 ⁄ 8 pulgadas (3,2 mm) de espesor hasta acero inoxidable fabricado de calibre 11, las cuchillas de aire pueden pesar entre 1 lb/ft y 25 lb/ft. Dependiendo del ancho y la velocidad del producto, la cuchilla de aire puede proporcionar un rendimiento de soplado eficaz desde 0,5 a 12 pulgadas (13 a 305 mm) o más de la superficie del producto. Las boquillas de aire redondas de 1 a 4 pulgadas (25 a 102 mm) de diámetro pueden ser efectivas contra superficies que se encuentran hasta varios pies (1 a 2 metros) de la superficie del producto cuando están diseñadas para tales aplicaciones.
El uso más común de las cuchillas de aire es contener o eliminar materiales sueltos (líquidos o sólidos) de la superficie del material. Las aplicaciones incluyen el secado de botellas y latas después del llenado y enjuague, placas de circuitos impresos después del lavado con transportador para eliminar la pasta de soldadura y el fundente, piezas de fundición de metales después del mecanizado automático y muchas más. También pueden suministrar aire caliente o frío a una superficie, o crear una barrera de aire invisible para separar entornos calientes o fríos entre sí en aplicaciones industriales como hornos de tratamiento térmico continuo de metales, áreas de proceso o almacenamiento en frío en el procesamiento de alimentos o contención de polvo para la entrada a salas blancas.
Las cuchillas de aire se pueden utilizar en muchos sectores, aplicaciones y entornos diferentes. Las corrientes de aire invisibles a alta velocidad se pueden descargar mediante cuchillas de aire de diferentes formas y tamaños. Estas varían desde dispositivos "construidos en garajes" con un bajo nivel de precisión hasta los metales de construcción más exóticos utilizados en cuchillas de aire para salas blancas de clase 100.
En los casos en que la reducción del ruido y la contención de la humedad alrededor de una instalación de cuchillas de aire con transportador se vuelven importantes, algunas instalaciones de fabricación han instalado cuchillas de aire dentro de un recinto. Estos recintos mantienen el agua contenida, reducen la cantidad de ruido de las cuchillas de aire e incluso eliminan cualquier líquido que pueda generar problemas de seguridad.
Siempre ha existido una amplia variedad de aparatos de soplado. Las cuchillas de aire y las boquillas para soplado con aire comprimido varían desde tubos redondos hechos en casa con orificios hasta cuchillas de aire de alta presión diseñadas específicamente. Para lograr la máxima eficiencia con aire comprimido, muchos fabricantes de cuchillas de aire comprimido utilizan el efecto Coanda para mejorar el diseño de las cuchillas de aire comprimido en comparación con otros tipos de cuchillas y boquillas. Aunque la eficiencia del aire comprimido para el soplado a baja presión es mucho menor que la de los sopladores, las cuchillas de aire inspiradas en Coanda arrastran aire ambiental hacia la corriente de alta velocidad para mejorar el efecto de soplado.
La cuchilla de aire en forma de lágrima tiene una cámara bulbosa que se estrecha hasta una ranura de descarga de aire precisa, como el estándar de la industria de cuchillas de aire accionadas por soplador. Mientras que un tubo redondo con orificios perforados tiene un coeficiente de descarga promedio de 0,6 (60 % de eficiencia), la cuchilla de aire en forma de lágrima es comúnmente de 0,95 (95 % de eficiencia), lo que proporciona una velocidad de aire de impacto mucho mayor a la superficie a la que se dirige el aire con la menor demanda de potencia del motor del soplador. Estos diseños en forma de lágrima están disponibles en formas de aluminio extruido, así como en aceros al carbono y aceros inoxidables fabricados.
Se necesita información sobre la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) y sus normas y directivas sobre el aire comprimido, especialmente cuando se utiliza para limpieza.