Cuchilla de aire - Air knife
Una cuchilla de aire es una herramienta que se usa para soplar líquidos o desechos de los productos a medida que viajan en los transportadores. Las cuchillas de aire se utilizan normalmente en la fabricación o como el primer paso en un proceso de reciclaje recursivo para separar partículas más ligeras o más pequeñas de otros componentes para su uso en pasos posteriores o posteriores, secado de piezas posteriores a la fabricación y limpieza del transportador, parte de la limpieza de componentes. El cuchillo consiste en una hoja uniforme de alta intensidad de flujo de aire laminar, a veces conocido como flujo aerodinámico .
Una cuchilla de aire industrial es una cámara de aire presurizado que contiene una serie de orificios o ranuras continuas a través de las cuales sale aire presurizado en un patrón de flujo laminar. La velocidad del aire de salida crea una velocidad del aire de impacto sobre la superficie de cualquier objeto al que se dirija el aire. Esta velocidad del aire de impacto puede variar desde una suave brisa hasta más de 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 del producto o crean una fuerza de sujeción para ayudar en la unión mecánica de los materiales a la superficie. Las corrientes eléctricas de las barras antiestáticas también se pueden inyectar en la corriente de la cuchilla de aire de salida 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 la velocidad del aire. En otras circunstancias, el producto está estacionario y las cuchillas de aire se mueven (alternan o giran) sobre la superficie del producto estacionario. Aunque hay muy pocas aplicaciones en las que una cuchilla de aire pueda cortar un producto (romper uniones mecánicas entre dos puntos), las cuchillas de aire son a menudo el método más eficaz 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 limpiando el revestimiento mientras todavía está en estado líquido sobre la superficie del acero. En la mayoría de las aplicaciones de inmersión en caliente, las superficies recubiertas superior e inferior se pueden controlar de forma independiente por computadora a través de un circuito 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 limpiador, no aire atmosférico. El nitrógeno se utiliza para reducir la oxidación del metal base.
Historia
En las décadas de 1950 y 1960, el término " doctor de aire " se utilizó por primera vez para referirse al método sin contacto de expulsión de escombros utilizando aire comprimido. Las industrias de impresión y textiles fueron algunos de los mayores usuarios de aerodinámicos en ese momento, nombrados por analogía con "rollos de doctor" y " cuchillas de doctor ". A menudo necesitaban trayectos amplios de aire de un sistema de aire comprimido para controlar el espesor de los líquidos en una superficie o para eliminar los desechos de la superficie de los materiales antes del siguiente proceso. Otros términos utilizados fueron barra de aire, escobilla de goma de aire, cortina de aire, chorro de aire, ráfaga de aire, soplado de aire, boquilla de aire, peine de aire, paleta de aire y paleta de aire. Hoy en día, el término más utilizado es simplemente "cuchillo de aire".
Aunque las cuchillas de aire accionadas por aire comprimido de planta se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones industriales, las cuchillas de aire accionadas 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. Los sistemas de cuchillas de aire accionados por sopladores alcanzaron la mayoría de edad con la llegada del Protocolo de Montreal de 1987 , que puso en marcha el reloj de la eliminación mundial de los CFC ( clorofluorocarbonos ) que agotan la capa de ozono atmosférico y que luego se utilizan como agentes de limpieza en muchas industrias.
La mayoría de estos agentes de limpieza a base de solventes simplemente se evaporaron, lo que no requirió soplado ni otros métodos de secado. Aunque la industria de las placas de circuito impreso estaba todavía en su infancia, fue una de las primeras en iniciar la conversión a sistemas de limpieza de piezas de base acuosa y semiacuosa.
Con casi todas las fábricas de placas de circuito existentes y futuras utilizando la nueva tecnología de limpieza ecológica, 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. La tendencia de alejarse de otros tipos de limpieza de piezas a base de solventes a la limpieza a base de agua para otras industrias comenzó poco después. Además, la conversión a tintas, pinturas, recubrimientos, adhesivos y otras soluciones a base de agua utilizadas en varios sectores de fabricación ha dado lugar a la necesidad de secadores de cuchilla de aire donde no existían anteriormente. Como resultado del Protocolo de Montreal y el cumplimiento de la industria mundial con los mandatos de administración ambiental, el antiguo negocio especializado de las cuchillas de aire se convirtió en una industria.
Descripción de la operación
Las cuchillas de aire en una línea de producción normalmente varían de 0,25 a 200 pulgadas (6,4 a 5,080,0 mm) de longitud con una ranura de aire de descarga o agujeros que van desde 0,001 a 0,25 pulgadas (0,025 a 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 a través de un generador de aire, ya sea un soplador industrial o un compresor de aire, para entregar el volumen de aire de salida predeterminado y la velocidad necesaria.
Hay muchos aspectos de aplicación, medio ambiente, eficiencia y ciclo de trabajo que se deben considerar al elegir entre compresores y sopladores. El aire comprimido, que es menos eficiente cuando se usa para las cuchillas de aire que se descargan al aire libre, permite el uso de aire de la planta primaria. Los tamaños de las tuberías que suministran las cuchillas de aire pueden ser tan pequeños como 1 ⁄ 4 de pulgada (6,4 mm) de diámetro, por lo que son ideales para espacios reducidos. Las cuchillas de aire accionadas por soplador deben ser de mayor tamaño junto con la tubería de suministro de mayor diámetro, pero la mejora de la eficiencia con respecto al aire comprimido se justifica fácilmente con los ahorros de costos de energía eléctrica.
Los diseños de cuchillas de aire actuales han evolucionado hasta el punto en que algunos fabricantes producen una forma de "lágrima" muy eficiente con un coeficiente de descarga de .95. Estos diseños de cuchillas de aire accionadas por soplador suelen tener un perfil de aproximadamente 89 mm (3,5 pulgadas) de ancho x 140 mm (5,5 pulgadas) de alto x cualquier longitud, pero el perfil en forma de lágrima puede variar de 38 a 254 mm (1,5 a 10 pulgadas) de alto. dependiendo de los criterios del producto para el cual se debe diseñar la velocidad del aire de impacto. Con una construcción que varía desde extrusión de aluminio de 1 ⁄ 8 pulg. (3,2 mm) de espesor hasta acero inoxidable fabricado de calibre 11, las cuchillas de aire pueden pesar de 1 lb / pie a 25 lb / pie. Dependiendo del ancho y la velocidad del producto, la cuchilla de aire puede proporcionar un rendimiento de soplado efectivo desde 0,5 a 12 pulgadas (13 a 305 mm) o más lejos 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 a varios pies (1 a 2 metros) de la superficie del producto cuando se diseñan para tales aplicaciones.
Tipos y aplicaciones
El uso más común de las cuchillas de aire es contener o eliminar materiales independientes (líquidos o sólidos) de la superficie del material. Las aplicaciones incluyen el secado de botellas y latas después del llenado y enjuague, placas de circuito impreso después del lavado con cinta transportadora para eliminar la pasta de soldadura y el fundente, fundición de metales después del mecanizado automático y muchas más. También pueden suministrar aire calentado o enfriado a una superficie, o crear una barrera de aire invisible para separar los entornos calientes o refrigerados entre sí en aplicaciones industriales como hornos de tratamiento térmico continuo de metales, procesos en frío o áreas de almacenamiento en el procesamiento de alimentos o contención de polvo para la entrada a las salas blancas.
Existe una variedad de usos para las cuchillas de aire en muchas industrias, aplicaciones y entornos diferentes. Las corrientes de aire invisibles de alta velocidad se pueden descargar mediante diseños de cuchillas de aire de numerosas formas y tamaños. Estos van desde dispositivos "construidos en garaje" 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 cinta transportadora 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 la cuchilla de aire e incluso eliminan cualquier líquido que pueda crear problemas de seguridad.
Características de diseño básicas
Cuchillas neumáticas accionadas por aire comprimido
Siempre ha habido una amplia variedad de aparatos de soplado. Las cuchillas de aire y las boquillas para soplado de aire comprimido van desde tuberías redondas caseras con orificios hasta cuchillas de aire de alta presión diseñadas. Para lograr la mayor eficiencia utilizando 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 aire de soplado a baja presión es mucho menor que la de los sopladores, las cuchillas de aire inspiradas en Coanda incorporan aire ambiental a la corriente de alta velocidad para mejorar el efecto de soplado.
Cuchillas de aire accionadas por soplador
La cuchilla de aire en forma de lágrima tiene un plenum bulboso que se estrecha hacia una ranura de descarga de aire precisa como el estándar de la industria de cuchillas de aire impulsadas por soplador. Mientras que una tubería redonda 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 el el aire se dirige con la menor demanda de potencia del motor del ventilador. Estos diseños en forma de lágrima están disponibles en formas de aluminio extruido, así como en aceros inoxidables y al carbono fabricados.
Cumplimiento de OSHA
Se necesita información con respecto a la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) y sus normas y directivas sobre aire comprimido, especialmente cuando se usa para limpieza.