El chorro de arena , a veces conocido como chorro abrasivo , es la operación de impulsar con fuerza una corriente de material abrasivo contra una superficie a alta presión para alisar una superficie rugosa, hacer rugosa una superficie lisa, darle forma a una superficie o eliminar contaminantes de la superficie . Se utiliza un fluido presurizado, generalmente aire comprimido , o una rueda centrífuga para impulsar el material de voladura (a menudo llamado medio ). El primer proceso de granallado abrasivo fue patentado por Benjamin Chew Tilghman el 18 de octubre de 1870. [1] [2]
Existen varias variantes del proceso, utilizando diversos medios; algunos son muy abrasivos, mientras que otros son más suaves. Los más abrasivos son el granallado (con granalla de metal ) y el arenado (con arena ). Las variantes moderadamente abrasivas incluyen el granallado con perlas de vidrio (con perlas de vidrio) y el granallado con medios plásticos (PMB) con material plástico molido o cáscaras de nueces y mazorcas de maíz . Algunas de estas sustancias pueden provocar shock anafiláctico en personas alérgicas a los medios. [3] Una versión suave es el chorro de soda (con bicarbonato de sodio ). Además, existen alternativas poco abrasivas o no abrasivas, como la limpieza criogénica y la limpieza criogénica .
El chorro de arena también se conoce como chorro abrasivo, que es un término genérico para el proceso de alisar, dar forma y limpiar una superficie dura forzando partículas sólidas a través de esa superficie a altas velocidades; el efecto es similar al de usar papel de lija , pero proporciona un acabado más uniforme y sin problemas en esquinas o recovecos. El arenado puede realizarse de forma natural, generalmente como resultado de partículas arrastradas por el viento que provocan la erosión eólica , o de forma artificial, utilizando aire comprimido . Benjamin Chew Tilghman patentó un proceso de chorro de arena artificial el 18 de octubre de 1870. [1] [2] Thomas Wesley Pangborn perfeccionó la idea y añadió aire comprimido en 1904. [4]
Los equipos de chorro de arena suelen consistir en una cámara en la que se mezclan arena y aire. La mezcla viaja a través de una boquilla manual para dirigir las partículas hacia la superficie o pieza de trabajo. Las boquillas vienen en una variedad de formas, tamaños y materiales. El carburo de boro es un material popular para las boquillas porque resiste bien el desgaste abrasivo.
El chorreado abrasivo húmedo utiliza agua como fluido que mueve los abrasivos. Las ventajas son que el agua atrapa el polvo producido y lubrica la superficie. El agua amortigua el impacto en la superficie, reduciendo la eliminación de material sonoro.
Uno de los pioneros originales del proceso abrasivo húmedo fue Norman Ashworth, quien descubrió las ventajas de utilizar un proceso húmedo como una fuerte alternativa al granallado seco. El proceso está disponible en todos los formatos convencionales, incluidos gabinetes manuales, cabinas de acceso, maquinaria de producción automatizada y unidades de granallado portátiles de pérdida total. Las ventajas incluyen la capacidad de usar medios extremadamente finos o gruesos con densidades que van desde plástico hasta acero y la capacidad de usar agua caliente y jabón para permitir el desengrasado y el granallado simultáneos. La reducción de polvo también hace que sea más seguro utilizar materiales silíceos para la voladura o para eliminar materiales peligrosos como amianto , productos radiactivos o venenosos.
Las velocidades del proceso generalmente no son tan rápidas como las del chorreado abrasivo seco convencional cuando se utiliza el tamaño y tipo de medio equivalente, en parte porque la presencia de agua entre el medio y el sustrato que se procesa crea un cojín lubricante que puede proteger tanto la superficie como el medio. , reduciendo las tasas de avería. La reducción de la impregnación del material de granallado en la superficie, la reducción del polvo y la eliminación de la adherencia estática pueden dar como resultado una superficie muy limpia.
El chorreado húmedo de acero dulce dará como resultado una corrosión inmediata o "rápida" del sustrato de acero chorreado debido a la presencia de agua. La falta de recontaminación de la superficie también permite el uso de un solo equipo para múltiples operaciones de granallado; por ejemplo, los artículos de acero inoxidable y acero dulce se pueden procesar en el mismo equipo con los mismos medios sin problemas.
Una variante del granallado húmedo es el granallado con vapor (o granallado con vapor; Reino Unido). En este proceso se añade aire presurizado al agua en la boquilla produciendo una niebla de alta velocidad, llamada "vapor". Este proceso es incluso más suave que el granallado húmedo, lo que permite limpiar las superficies de contacto manteniendo su capacidad de acoplamiento.
El granallado es el proceso de eliminación de depósitos superficiales mediante la aplicación de finas perlas de vidrio a alta presión sin dañar la superficie. Se utiliza para limpiar depósitos de calcio de las baldosas de la piscina o cualquier otra superficie, eliminar hongos incrustados y aclarar el color de la lechada . También se utiliza en carrocerías de automóviles para quitar pintura. Al eliminar pintura para trabajos de carrocería de automóviles, se prefiere el chorro de perlas al chorro de arena, ya que el chorro de arena tiende a crear un perfil de superficie mayor que el chorro de perlas. El granallado se utiliza a menudo para crear un acabado superficial uniforme en piezas mecanizadas. [5] También se utiliza para limpiar muestras minerales, la mayoría de las cuales tienen una dureza Mohs de 7 o menos y, por lo tanto, se dañarían con la arena.
En el granallado con rueda, una rueda que gira impulsa el abrasivo contra un objeto. Por lo general, se clasifica como una operación de voladura sin aire porque no se utiliza ningún propulsor (gas o líquido). Una máquina de ruedas es una operación de granallado de alta potencia y alta eficiencia con abrasivo reciclable (generalmente perdigones de acero o acero inoxidable, alambre cortado , arena o gránulos de tamaño similar). Las máquinas granalladoras de ruedas especializadas impulsan el abrasivo plástico en una cámara criogénica y generalmente se usan para desbarbar componentes de plástico y caucho . El tamaño de la granalladora, así como el número y potencia de las mismas, varían considerablemente dependiendo de las piezas a granallar así como del resultado y eficiencia esperados. La primera turbina fue patentada por Wheelabrator en 1932. [6] [7] En China, la primera turbina se construyó alrededor de la década de 1950, [8] Qinggong Machinery es uno de los primeros fabricantes de turbinas. [9]
El chorreado microabrasivo es un proceso de chorreado abrasivo seco que utiliza boquillas pequeñas (normalmente de 0,25 mm a 1,5 mm de diámetro) para suministrar un chorro fino de abrasivo con precisión a una pieza pequeña o a un área pequeña de una pieza más grande. Generalmente el área a granallar es de aproximadamente 1 mm 2 a sólo unos pocos cm 2 como máximo. También conocido como chorro de lápiz, el fino chorro de abrasivo es lo suficientemente preciso como para escribir directamente sobre vidrio y lo suficientemente delicado como para cortar un patrón en una cáscara de huevo . [10] Los tamaños de partículas de los medios abrasivos varían desde 10 micrómetros hasta aproximadamente 150 micrómetros. A menudo se requieren presiones más altas.
Los sistemas de granallado microabrasivos más comunes son unidades comerciales montadas en banco que constan de una fuente de alimentación y un mezclador, una campana extractora, una boquilla y un suministro de gas. La boquilla puede ser manual o montada en un accesorio para operación automática. En funcionamiento automático se puede mover la boquilla o la pieza.
El granallado automatizado es simplemente la automatización del proceso de granallado abrasivo. La granallado automatizado suele ser solo un paso en un procedimiento automatizado más amplio, que generalmente involucra otros tratamientos de superficie, como aplicaciones de preparación y recubrimiento. A menudo es necesario tener cuidado para aislar la cámara de granallado de los componentes mecánicos que pueden estar sujetos a contaminación por polvo .
En este tipo de voladuras se utiliza aire y hielo seco . Los contaminantes de la superficie se desprenden por la fuerza de las partículas congeladas de dióxido de carbono que golpean a alta velocidad y por una ligera contracción debido a la congelación, que interrumpe los enlaces de adhesión. El hielo seco se sublima , sin dejar más residuos que limpiar que el material eliminado. El hielo seco es un material relativamente blando , por lo que es menos destructivo para el material subyacente que el chorro de arena.
El granallado con cerdas, a diferencia de otros métodos de granallado, no requiere un medio de granallado independiente. La superficie se trata con una herramienta giratoria similar a un cepillo hecha de cerdas de alambre de acero con alto contenido de carbono sintonizadas dinámicamente . El contacto repetido con las puntas afiladas y giratorias de las cerdas produce un impacto localizado, rebote y formación de cráteres, que simultáneamente limpian y hacen más áspera la superficie.
El chorro de vacío es un método que genera muy poco polvo y derrames, ya que la herramienta de chorro realiza un chorro abrasivo en seco y recoge los medios de chorro usados y las partículas sueltas de la superficie a tratar, simultáneamente. Con este método el consumo de medios de granallado es relativamente bajo, ya que los medios de granallado usados se separan automáticamente del polvo y las partículas sueltas y se reutilizan varias veces.
Las letras y grabados de la mayoría de los monumentos y marcadores de cementerios modernos se crean mediante chorro abrasivo.
El chorro de arena también se puede utilizar para producir señales tridimensionales. Este tipo de señalización se considera un producto de gama alta en comparación con las señales planas. Estos letreros a menudo incorporan una capa de pan de oro y, a veces, fondos de vidrio triturado, lo que se denomina esmalte . Al pulir con chorro de arena los letreros de madera, se permiten que se vean las vetas de la madera y se levanten los anillos de crecimiento , y es una forma popular de darle a un letrero un aspecto tallado tradicional. El pulido con chorro de arena también se puede realizar sobre vidrio acrílico transparente y acristalamiento como parte del diseño interior o del frente de una tienda.
El chorro de arena se puede utilizar para renovar edificios o crear obras de arte ( vidrio tallado o esmerilado ). Las máscaras y resistencias modernas facilitan este proceso y producen resultados precisos.
Las técnicas de chorro de arena se utilizan para limpiar cascos de embarcaciones , así como trabajos de ladrillo, piedra y hormigón. El chorro de arena se utiliza para limpiar estructuras industriales y comerciales, pero rara vez se utiliza para piezas de trabajo no metálicas.
Los sistemas móviles de chorro abrasivo seco suelen funcionar con un compresor de aire diésel. El compresor de aire proporciona un gran volumen de aire a alta presión a uno o varios "crisoles de explosión". Los recipientes de granallado son contenedores presurizados, similares a tanques, llenos de material abrasivo, que se utilizan para permitir que una cantidad ajustable de arena de granallado ingrese a la línea principal de granallado. El número de recipientes de soplado depende del volumen de aire que puede proporcionar el compresor. Los sistemas de voladura totalmente equipados suelen encontrarse montados en semirremolques , lo que ofrece gran movilidad y fácil transporte de un sitio a otro. Otros son del tipo alimentados con tolva , lo que los hace livianos y más móviles.
Los sistemas de granallado portátiles utilizan un recipiente a presión soldado para superar la contrapresión de la boquilla, para almacenar y transferir medios abrasivos a una manguera de granallado conectada desde un diferencial de presión más alto, o utilizan una tolva no presurizada, que utiliza un proceso llamado inducción dual, que transporta medio abrasivo a una boquilla de chorro en tándem utilizando una bomba de chorro o eductor accionado por aire, en la que el abrasivo se impulsa a través de una boquilla de chorro a través de una manguera de aire separada conectada a la boquilla de chorro, lo que elimina la necesidad de un recipiente a presión.[11]
Una cabina de granallado es esencialmente un sistema de circuito cerrado que permite al operador granallar la pieza y reciclar el abrasivo. [12] Por lo general, consta de cuatro componentes; la contención (gabinete), el sistema de granallado abrasivo, el sistema de reciclaje de abrasivo y la recolección de polvo. El operador explota las piezas desde el exterior del gabinete colocando sus brazos en guantes sujetos a los orificios para guantes en el gabinete, observando la pieza a través de una ventana de visualización y encendiendo y apagando el chorro usando un pedal o un pedal . Las cabinas de granallado automatizadas también se utilizan para procesar grandes cantidades del mismo componente y pueden incorporar múltiples boquillas de granallado y un sistema de transporte de piezas.
Normalmente se utilizan tres sistemas en una cabina de explosión. Dos, sifón y presión, están secos y uno está húmedo:
Una sala de explosión es una versión mucho más grande de un gabinete de explosión. Los operadores de granallado trabajan dentro de la sala para raspar, alisar o limpiar las superficies de un artículo según las necesidades del producto terminado. Las salas de voladura y las instalaciones de voladura vienen en muchos tamaños, algunos de los cuales son lo suficientemente grandes como para acomodar objetos muy grandes o con formas únicas, como vagones, vehículos comerciales y militares, equipos de construcción y aviones. [13]
Cada aplicación puede requerir el uso de muchos equipos diferentes; sin embargo, hay varios componentes clave que se pueden encontrar en una sala de granallado típica:
Se pueden agregar equipos adicionales para mayor comodidad y mejor usabilidad, como puentes grúa para maniobrar la pieza de trabajo, unidades montadas en la pared con múltiples ejes que permiten al operador llegar a todos los lados de la pieza de trabajo y materiales insonorizantes utilizados para reducir los niveles de ruido. [15]
A principios de 1900, se suponía que los granos con bordes afilados proporcionaban el mejor rendimiento, pero luego se demostró que esto era incorrecto. [dieciséis]
Muchos medios más gruesos utilizados en el pulido con chorro de arena a menudo resultan en la emisión de energía en forma de chispas o luz al impactar. Los colores y el tamaño de la chispa o brillo varían significativamente, desde intensas chispas de color naranja brillante provenientes del granallado de acero, hasta un tenue brillo azul (a menudo invisible a la luz del sol o en áreas de trabajo muy iluminadas) del abrasivo granate.
Las operaciones de limpieza mediante chorro abrasivo pueden presentar riesgos para la salud y la seguridad de los trabajadores , específicamente en aplicaciones de chorro de aire portátil o de sala de chorro (cabina). Se crea una gran cantidad de polvo mediante el chorro abrasivo del sustrato y el abrasivo. [18] Aunque muchos abrasivos utilizados en las salas de granallado no son peligrosos en sí mismos (granalla y arena de acero, hierro fundido, óxido de aluminio , granate, abrasivos plásticos y perlas de vidrio), otros abrasivos (arena de sílice, escoria de cobre , escoria de níquel y estaurolita ) tienen distintos grados de peligrosidad (normalmente sílice libre o metales pesados). Sin embargo, en todos los casos su uso puede presentar graves peligros para los operadores, como quemaduras por proyecciones (con lesiones en la piel o en los ojos ), caídas por caminar sobre perdigones esparcidos por el suelo, exposición a polvos peligrosos, agotamiento por calor, creación de atmósfera explosiva y exposición a ruido excesivo. A estos peligros se han adaptado salas de voladura y equipos portátiles de voladura. La explosión de pintura a base de plomo puede llenar el aire con partículas de plomo que pueden ser perjudiciales para el sistema nervioso. [19]
En los EE. UU., la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) exige soluciones de ingeniería para peligros potenciales; sin embargo, se sigue permitiendo la arena de sílice a pesar de que los cascos antiexplosión más comúnmente utilizados no son lo suficientemente efectivos para proteger al operador de la explosión si los niveles ambientales de polvo exceden los límites permitidos. . El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) aprueba niveles adecuados de protección respiratoria para operaciones con explosiones en los Estados Unidos .
El equipo de seguridad típico para operadores incluye:
En el pasado, cuando el pulido con chorro de arena se realizaba como un trabajo al aire libre, el trabajador estaba expuesto al riesgo de sufrir lesiones por el material volador y daños pulmonares por la inhalación del polvo. El polvo de sílice producido en el proceso de arenado causaría silicosis después de una inhalación sostenida del polvo. En 1918, se construyó el primer recinto de limpieza con chorro de arena, que protegía al trabajador con una pantalla de visualización, giraba alrededor de la pieza de trabajo y utilizaba un extractor de aire para alejar el polvo de la cara del trabajador. [20] La silicosis sigue siendo un riesgo cuando el operador no está completamente aislado del aparato de chorro de arena. [18]
El pulido con chorro de arena también puede presentar riesgos secundarios, como caídas de andamios o confinamiento en un espacio pequeño. [18] El envenenamiento por monóxido de carbono es otro riesgo potencial, debido al uso de pequeños motores de gasolina en la limpieza abrasiva. [21]
Varios países y territorios ahora regulan el pulido con chorro de arena de manera que solo se pueda realizar en un ambiente controlado utilizando ventilación, ropa protectora y suministro de aire respirable.
Muchos consumidores están dispuestos a pagar más por unos vaqueros que parecen usados. Para dar a las telas el aspecto desgastado adecuado se utiliza el chorro de arena. El chorro de arena tiene el riesgo de causar silicosis a los trabajadores, y en Turquía , más de 5.000 trabajadores de la industria textil padecen silicosis y se sabe que 46 personas han muerto a causa de ella. En 2007 se demostró que la silicosis es muy común entre los ex arenadores de mezclilla en Turquía. [22] Un estudio de 2015 confirmó que la silicosis es casi inevitable entre los ex arenadores. [23] El Centro de Comercio Justo de Suecia llevó a cabo una encuesta entre 17 empresas textiles que mostró que muy pocas eran conscientes de los peligros causados por el pulido manual de jeans. Varias empresas dijeron que eliminarían esta técnica de su propia producción. [24]
En 2013, una investigación afirmó que en China algunas fábricas que producen jeans con apariencia desgastada están involucradas en diversos incumplimientos de las normas de salud y seguridad. [25]
Medios relacionados con el pulido con chorro de arena en Wikimedia Commons