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Bobby Brown
Publicar 2023-10-06
Guía Rápida sobre los Principios de Pulverización de Boquillas y sus Ventajas y Desventajas

Contenido


1. ¿Qué son las boquillas?

Pulverización en acción de una boquilla

Las boquillas se utilizan ampliamente en diversas industrias y aplicaciones para convertir los fluidos en patrones de pulverización, clasificándose en tipos de un fluido y de dos fluidos. Las boquillas de un fluido consisten en un orificio de boquilla y una entrada de fluido, produciendo diversos patrones de pulverización. Las boquillas de dos fluidos combinan dos fluidos diferentes para lograr un efecto de pulverización más variado. Los patrones de pulverización comunes incluyen abanico, cono hueco, cono sólido, espiral y cilíndrico, cada uno con aplicaciones y ventajas específicas, como el lavado a alta presión en la industria de lavado de automóviles y la pulverización uniforme a baja presión en los procesos de limpieza de equipos de galvanoplastia.

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2. Boquillas de un fluido vs. de dos fluidos

Boquillas de un fluido y de dos fluidos
  • Las boquillas de un fluido (o monofásicas) y de dos fluidos (o bifásicas) son los tipos más comunes. Las boquillas de un fluido utilizan un solo canal para el líquido, generando un chorro único, ideal para nebulización, recubrimiento y limpieza. Funcionan solo con presión de líquido, sin necesidad de aire comprimido, produciendo un tamaño de gota promedio más grueso. 
  • Las boquillas de dos fluidos combinan un canal de gas y un canal de líquido, mezclándose dentro de la boquilla para crear un chorro fino y uniforme, utilizado en la pulverización de medicamentos, pinturas y combustibles. Sin embargo, el uso de boquillas de dos fluidos con productos químicos puede acelerar la degradación debido a la oxidación con el aire, requiriendo una gestión cuidadosa de la dosificación.
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3. Patrones de pulverización comunes

Patrones de pulverización (formas: abanico, cono completo, hueco

Los patrones de pulverización son las formas en que el líquido es liberado desde fuentes presurizadas, siendo cruciales para lograr una cobertura uniforme. Diferentes boquillas generan diversas formas como cono, abanico, círculo y línea, cada una adecuada para distintos escenarios. Comprender y seleccionar el patrón de pulverización adecuado es fundamental para obtener resultados óptimos.

Para más detalles sobre los patrones de pulverización, consulta ''Patrones de Pulverización: La Clave para el Ahorro de Costos y la Eficiencia en la Industria''

Los patrones de pulverización son formas en que el líquido es liberado desde fuentes presurizadas, siendo cruciales para lograr una cobertura uniforme. Diferentes boquillas generan diversas formas como cono, abanico, círculo y línea, cada una adecuada para distintos escenarios. Comprender y seleccionar el patrón de pulverización adecuado es fundamental para obtener resultados óptimos.

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4. Principios de pulverización de boquillas y sus ventajas y desventajas

1 ) Boquilla de abanico

Principio

Boquilla de abanico
Las boquillas de abanico, un tipo común de boquilla, funcionan presurizando el líquido a través de una salida elíptica, generando un patrón de pulverización en forma de abanico debido a la distribución desigual de la presión.
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Ventajas:

  • Ampliamente utilizadas y fáciles de manejar
  • Estructura simple para un control básico de la boquilla
  • Menos propensas a obstrucciones
  • Ofrecen el mejor impacto entre los tipos de boquillas

Desventajas:

  • En comparación con las boquillas de cono sólido, las boquillas de abanico en una posición fija requieren más unidades para cubrir la misma área, reduciendo su eficiencia

Aplicaciones

Lavado de automóviles
Las boquillas de abanico se utilizan frecuentemente para el lavado, especialmente en estaciones de lavado de automóviles. A pesar de su menor eficiencia en comparación con las boquillas de cono sólido, su menor costo y mantenimiento, junto con el movimiento de las máquinas de lavado, compensan estas desventajas, haciéndolas una opción práctica para tareas de limpieza a fondo.

2 ) Boquilla de cono hueco

Principio

Boquilla de cono hueco
Conocidas como boquillas de pulverización tipo vórtice, las boquillas de cono hueco crean flujos de vórtice similares a tornados dentro de una estructura interna. El líquido se dirige hacia el exterior a través de la abertura curvada de la boquilla, formando un patrón de pulverización en cono hueco. Estas boquillas son ideales para aplicaciones que requieren nebulización fina sin necesidad de compresores, facilitando la instalación y reduciendo costos.

Ventajas:

  • Produce gotas de pulverización finas y utilizables a baja presión
  • Garantiza una distribución uniforme del spray
  • El diseño del canal simple minimiza la obstrucción por partículas extrañas

Desventajas:

  • Puede generar una pulverización desigual a altas presiones
  • No cubre el centro de manera tan eficiente como el área exterior

Aplicaciones

Industria del acero
Utilizadas en torres de lavado para mezclar niebla de agua con gases polvorientos, facilitando la captura de polvo mediante colisión inercial y adhesión difusa en la película de agua formada en la superficie del material de empaque. Su simplicidad y amplio paso de flujo la hacen ideal para la industria del acero, donde los fluidos suelen contener impurezas.

3 ) Boquilla de cono sólido

Principio

Boquilla de cono sólido
Las boquillas de cono sólido, con su estructura interna curvada y múltiples aspas centrales en forma de X, generan un patrón de pulverización en cono sólido completo. El líquido, dividido por estas aspas, gira y se expulsa en forma de cono sólido, distribuyéndose uniformemente sobre una amplia superficie a pesar de producir gotas de mayor tamaño en comparación con las boquillas de abanico.

Ventajas:

  • Genera un flujo de fluido altamente concentrado, funcionando bien a presiones bajas y distribuyendo el líquido de manera uniforme con gotas más grandes.

Desventajas:

  • Puede no generar gotas muy finas debido a la limitación del flujo y puede obstruirse debido al mecanismo de turbulencia interna.

Aplicaciones

Limpieza química húmeda de semiconductores
En los procesos de fabricación de semiconductores, donde el tratamiento uniforme de cada oblea es fundamental, el diseño de la maquinaria suele depender de la eficiencia de una única boquilla pulverizando sobre una oblea. Las boquillas de cono sólido, con su amplia cobertura y tamaño de gota, garantizan una aplicación uniforme de productos químicos, aunque pueden obstruirse, un riesgo mitigado mediante sistemas de filtración de alta calidad.

4 ) Boquilla de cortina de agua

Principio

Boquilla de cortina de agua
Las boquillas de cortina de agua, también conocidas como boquillas de flujo amplio, de pantalla de agua, de abanico de ángulo amplio o de baja presión, dirigen el líquido a través de una estructura curvada para crear un flujo continuo en una dirección específica, gracias a la tensión superficial. Su diseño único guía el flujo de líquido en un ángulo, generando una pulverización que se extiende hacia el exterior.

Ventajas:

  • Genera una pulverización mediante superficies reflectantes fuera del orificio de la boquilla, mejorando la capacidad de paso de partículas extrañas y reduciendo el riesgo de obstrucción.
  • Crea una amplia cortina de agua, ideal para la prevención de incendios y el enfriamiento eficiente de grandes áreas.
  • Utiliza superficies reflectantes para mejorar el manejo de partículas extrañas y evitar obstrucciones, asegurando un rendimiento constante y un mantenimiento mínimo.

Desventajas:

  • Las presiones operativas superiores a 4Kg/cm² pueden provocar desbordamientos de líquido sin atomizar.
  • El sistema requiere una gran cantidad de agua para su funcionamiento continuo, lo que conlleva un alto consumo de recursos hídricos.
  • El equipo es costoso y requiere mantenimiento frecuente, incluyendo una gestión cuidadosa de las aguas residuales tras su uso.

Aplicaciones

Control de espuma
Ideal para aplicaciones de eliminación de espuma, donde la cobertura de una gran área es esencial y el lavado a baja presión permite disipar la espuma. Su diseño ofrece una solución rentable y eficiente en términos de energía sin necesidad de equipos de alta presión.

5 ) Boquilla en espiral

Principio

Boquilla en espiral
La boquilla en espiral utiliza presión para guiar el líquido a través de una estructura en espiral, lo que da como resultado una pulverización en espiral continua. Se distingue por su diseño de una, dos o tres capas, con ángulos de pulverización de 60-90 grados, 120 grados y hasta 170 grados, respectivamente.

Ventajas:

  • Estructura única adecuada para el control de humo y purificación del aire
  • La pulverización en múltiples capas aumenta significativamente el área de cobertura
  • Alta eficacia para la limpieza y menor propensión a obstrucciones

Desventajas:

  • Mayor complejidad y costos de fabricación en comparación con otras boquillas.
  • Requiere mayor presión para operar, lo que puede implicar el uso de bombas más grandes.

Aplicaciones

Torres de tratamiento de residuos
En plantas de semiconductores, las torres de tratamiento de residuos utilizan boquillas de pulverización para combinar el agua con partículas nocivas de los gases residuales, generando aguas residuales más fáciles de tratar. El diseño simple de la boquilla en espiral evita obstrucciones y mejora el área de contacto gas-líquido en comparación con las boquillas de cono hueco. Su estructura de pulverización en triple capa maximiza la interfaz entre el líquido y el gas, aumentando la eficiencia del tratamiento de gases residuales. Esto hace que las boquillas en espiral sean una opción ideal para torres de tratamiento de gases residuales.

6 ) Boquilla de dos fluidos

Principio

Boquilla de dos fluidos
La boquilla de dos fluidos opera bajo el principio de utilizar aire a alta velocidad para atomizar el líquido en gotas más finas, lo que da como resultado una pulverización con tamaños de gota más pequeños y velocidades más altas para mejorar los efectos de limpieza. Este tipo de boquilla es especialmente beneficioso en procesos que requieren una pulverización precisa y eficiente, como en el proceso húmedo de PCB, donde su capacidad para generar gotas finas mejora la eficiencia de reacción y la cobertura incluso en espacios estrechos.

Ventajas:

  • Produce gotas finas (menores de 50μm).
  • Capaz de manejar líquidos de alta viscosidad.

Desventajas:

  • Diseño complejo.
  • Requiere gas a alta presión.
  • Propenso a obstrucciones.
  • Exige fabricación de alta precisión.
  • Caro.
  • Las gotas pequeñas pueden evaporarse, aumentando el consumo y requiriendo aislamiento para líquidos corrosivos.

Aplicaciones

Proceso PCB
Ideal para procesos de grabado en PCBs con líneas y espacios inferiores a 25um, la boquilla de dos fluidos garantiza una distribución uniforme de los productos químicos y una reacción precisa, convirtiéndola en la opción preferida en la fabricación especializada de PCBs.

En resumen, las boquillas desempeñan un papel crucial en la industria moderna y en múltiples aplicaciones. Las boquillas de un fluido y de dos fluidos tienen características únicas, permitiendo seleccionar el método de pulverización más adecuado según las necesidades. Diferentes formas de boquillas, como abanico, cono hueco y cono sólido, tienen principios y aplicaciones específicos. Las boquillas de cortina de agua crean efectos de limpieza y enfriamiento, las boquillas en espiral logran una pulverización continua y uniforme mediante su estructura única, y las boquillas de dos fluidos generan gotas más finas y mayor velocidad. Estas variaciones ofrecen ventajas y aplicaciones distintas, proporcionando soluciones adaptadas a requisitos específicos.

Referencias

  1. ^ Boquilla - Wikipedia
  2. ^ Boquilla de pulverización - Wikipedia
  3. ^ Fundamentos de atomización de dos fluidos
  4. ^ Corrosionpedia explica los patrones de pulverización
  5. ^ Rociador (gotas de líquido) - Wikipedia
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