Tecnología de atomización se refiere a los procesos que convierten los líquidos a granel en diminutas gotas o en una fina pulverización. Se utiliza ampliamente en aplicaciones como combustión, recubrimiento, limpieza, humidificación, etc. Este artículo ofrece una guía detallada de los equipos de atomización, sus principios de funcionamiento, aplicaciones, consideraciones de diseño, selección de proveedores, instalación, funcionamiento, mantenimiento y preguntas más frecuentes.
Introducción a la tecnología de atomización
La atomización es el proceso de descomposición de líquidos a granel en finas gotitas mediante la aplicación de energía. Convierte líquidos de corrientes continuas o flujo presurizado en nieblas dispersas.
La atomización permite mejorar el contacto entre el líquido y un gas, sustrato u otro líquido inmiscible. Facilita la transferencia rápida de calor y masa, las reacciones químicas y los cambios de estado.
Algunas de las principales ventajas de la tecnología de atomización son:
- Mayor superficie de contacto que permite reacciones y procesos de transferencia más rápidos
- Mejor mezcla e interacción entre las distintas fases
- Tratamiento y revestimientos más uniformes
- Aumento de la combustión, evaporación, humidificación o limpieza
- Control preciso de la distribución del tamaño de las gotas
La atomización se utiliza ampliamente en aplicaciones como:
- Inyección de combustible en motores
- Secado por pulverización de alimentos, productos químicos y farmacéuticos
- Humidificación y nebulización
- Pintura y revestimiento
- Pulverización de productos químicos agrícolas
- Nebulizadores médicos
- Dispensadores de perfume
- Extinción de incendios
- Tratamiento de aguas residuales
- Depuración de gases de combustión
La tecnología básica consiste en forzar un líquido presurizado a alta velocidad a través de la abertura de una boquilla. Esto imparte energía para desestabilizar el chorro de líquido y romperlo en gotitas.
Las distintas técnicas de atomización imparten energía de diferentes maneras. Los métodos clave son:
Tipos de técnicas de atomización
| Método | Principio |
|---|---|
| Atomización a presión | Forzar el paso de un líquido por una boquilla a alta presión |
| Atomización rotativa | Hacer girar un líquido en un vaso o disco que gira a gran velocidad |
| Atomización neumática | Exposición de una corriente de líquido a un flujo de gas de alta velocidad |
| Atomización ultrasónica | Utilización de ondas sonoras de alta frecuencia para perturbar el chorro de líquido |
| Atomización electrostática | Aplicar carga electrostática para desestabilizar la superficie de un líquido |
La técnica de atomización determina la distribución del tamaño de las gotas, el patrón de pulverización, la velocidad de las gotas y otros parámetros. La elección depende de las necesidades de la aplicación.
Veamos ahora con más detalle algunos de los principales tipos de equipos de atomización y sus principios de funcionamiento.
Tipos de atomizadores
Los atomizadores son dispositivos diseñados para descomponer líquidos en aerosoles o nieblas. Estos son algunos de los tipos más comunes y sus principales características:
Atomizadores a presión
| Tipo | Principio | Tamaño de gota | Caudal | Presión | Patrón |
|---|---|---|---|---|---|
| Boquilla de orificio liso | Líquido forzado a través de un pequeño orificio | 50-500 μm | Bajo | 2-10 bar | Cono hueco |
| Boquilla monofluido | Remolino impartido antes del orificio de salida | 15-250 μm | Medio | 5-30 bar | Cono completo |
| Boquilla de doble fluido | El gas atomizador acelera el líquido | 5-150 μm | Medio-alto | 1-10 bar | Cono completo |
| Boquilla deflectora | El líquido incide en la placa deflectora | 10-150 μm | Medio | 5-20 bar | Rociador plano ancho |
| Boquilla de chorro de aire | El aire a alta velocidad rompe la lámina líquida | 50-400 μm | Medio-alto | 1-5 bar | Ventilador plano |
Los atomizadores a presión, como las boquillas de pulverización y las boquillas de remolino de un solo fluido, se utilizan mucho debido a su construcción sencilla y a su capacidad para cubrir amplios rangos de caudal. Pueden diseñarse para producir pulverizaciones con diferentes tamaños de gota, patrones y velocidades.
Atomizadores rotativos
| Tipo | Principio | Tamaño de gota | Caudal | Velocidad | Patrón |
|---|---|---|---|---|---|
| Disco | Líquido alimentado al centro, gira fuera del borde | 10-75 μm | Bajo-medio | 8.000-35.000 rpm | Circular |
| Taza | Líquido alimentado a la taza, gira fuera del borde | 40-150 μm | Medio-alto | 3.000-15.000 rpm | En forma de donut |
Los atomizadores rotativos constan de componentes giratorios, como discos o copas, que lanzan el líquido mediante la fuerza centrífuga. Consiguen tamaños de gota finos adecuados para aplicaciones como el recubrimiento por pulverización y el secado. Sus inconvenientes son los complejos sistemas de accionamiento que requieren.
Atomizadores neumáticos
| Tipo | Principio | Tamaño de gota | Caudal | Velocidad del gas | Patrón |
|---|---|---|---|---|---|
| Mezcla interna | El gas se mezcla internamente con el líquido | 10-100 μm | Bajo-medio | 100-250 m/s | Cono hueco |
| Mezcla externa | El gas sopla perpendicular al líquido | 50-400 μm | Medio-alto | 75-100 m/s | Ventilador plano |
| Boquilla silbato | El gas a alta velocidad crea baja presión | 25-75 μm | Bajo | 100-350 m/s | Cono hueco |
Los atomizadores neumáticos utilizan el impulso del gas para fragmentar el líquido en gotas. Ofrecen ventajas como la baja presión de líquido necesaria y pueden manejar viscosidades. Pero requieren grandes volúmenes de aire o gas comprimido.
Atomizadores ultrasónicos
| Tipo | Principio | Tamaño de gota | Caudal | Frecuencia | Patrón |
|---|---|---|---|---|---|
| Superficie vibrante | Líquido colocado en la placa vibratoria | 5-100 μm | Muy bajo | 20-200 kHz | Amplia dispersión |
| Boquilla vibratoria | Líquido que pasa por la boquilla vibratoria | 15-150 μm | Muy bajo | 20-120 kHz | Cono pulverizador |
Los atomizadores ultrasónicos utilizan vibraciones de alta frecuencia para desestabilizar el flujo de líquido. Pueden alcanzar tamaños de gota muy finos, adecuados para nebulización y humidificación. Pero tienen una capacidad de flujo limitada.
Atomizadores avanzados
También se utilizan otros métodos de atomización avanzados, como la atomización electrostática, la atomización ultrasónica por gas y la atomización efervescente, para aplicaciones especializadas.
Ahora que hemos visto los distintos tipos de atomizadores, veamos los parámetros críticos de diseño y funcionamiento.
Parámetros de diseño del atomizador
A continuación se indican algunos parámetros clave que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar y diseñar atomizadores:
Tamaño de gota
Un resultado clave de la atomización. Para aplicaciones como el recubrimiento se necesitan gotas finas de menos de 100 μm. Las gotas más grandes sirven para la aspersión o la humidificación. Los tamaños alcanzables dependen de la tecnología.
Caudal
Capacidad de atomización desde menos de 1 LPH hasta más de 50.000 LPH. Adapte el tamaño del atomizador a las necesidades de la aplicación.
Patrón de pulverización
Patrones de cono hueco, cono lleno, abanico plano o circular. Seleccione la forma del patrón en función de las necesidades de cobertura.
Velocidad de las gotas
Rango típico 5 - 100 m/s dependiendo de la presión y del tipo de atomizador. Las velocidades más altas mejoran la transferencia de momento.
Propiedades de los líquidos
La viscosidad, la tensión superficial y la temperatura afectan a la atomización. Tenga en cuenta las propiedades del líquido al seleccionar el atomizador.
Presión de funcionamiento
Los atomizadores a presión necesitan una presión de líquido elevada, de 2 a 30 bares. Se necesita menos presión para los tipos neumáticos.
Caudal de gas
Los atomizadores neumáticos requieren caudales de gas elevados. Crítico para obtener los tamaños de gota deseados.
Velocidad de rotación
Velocidades de centrifugado de 3.000 a 100.000 rpm para atomizadores rotativos. A mayor velocidad, las gotas son más pequeñas.
Consumo de energía
Factor importante. Los tipos a presión y rotativos consumen mucha energía.
Compatibilidad de materiales
Los materiales del atomizador deben ser compatibles con las propiedades químicas del líquido.
Coste
Amplia gama en función del tipo, el tamaño y los materiales. Equilibra las necesidades de rendimiento y presupuesto.
Tenga en cuenta todos los parámetros y seleccione el atomizador que cumpla los requisitos de la aplicación de forma óptima.
Aplicaciones de la tecnología de atomización
Los atomizadores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones industriales, comerciales y de consumo. He aquí algunos ejemplos importantes:
Secado por pulverización
Convierte los alimentos líquidos en polvo seco atomizándolos en aire caliente. Se utiliza para alimentos, productos químicos y farmacéuticos.
| Aplicación | Atomizador utilizado | Tamaño de la gota | Patrón |
|---|---|---|---|
| Leche en polvo | Rotary | 40-150 μm | Circular |
| Café | Presión | 50-150 micras | Cono completo |
| Detergente | Rotary | 20-100 μm | Circular |
| Cerámica | Ultrasonidos | 5-20 μm | Amplia dispersión |
Sistemas de combustión
Los atomizadores pulverizan el combustible en motores y calderas para mejorar la mezcla y la combustión.
| Aplicación | Atomizador utilizado | Tamaño de la gota | Patrón |
|---|---|---|---|
| Motores de combustión interna | Boquilla multiagujero | 15-90 μm | Cono hueco |
| Quemadores industriales | Boquilla asistida por vapor | 80-150 μm | Cono macizo |
| Hornos de aceite | Taza giratoria | 50-200 μm | Donut |
Revestimiento y pintura
Los atomizadores aplican uniformemente pinturas, lubricantes y adhesivos sobre las superficies.
| Aplicación | Atomizador utilizado | Tamaño de la gota | Patrón |
|---|---|---|---|
| Pintura de automóviles | Campana giratoria | 40-90 μm | Circular |
| Revestimiento de muebles | Pistola de aire | 80-250 μm | Ventilador plano |
| Adhesivos | Ultrasonidos | 10-30 μm | Amplia dispersión |
| Lubricación de máquinas | Boquilla de mezcla interna | 50-150 micras | Cono hueco |
Humidificación y refrigeración
Los atomizadores ultrasónicos y de presión generan una fina niebla para controlar la humedad y refrescar.
| Aplicación | Atomizador utilizado | Tamaño de la gota | Patrón |
|---|---|---|---|
| Invernaderos | Disco giratorio | 50-100 micras | Circular |
| Centros de datos | Placa ultrasónica | 5-20 μm | Amplia dispersión |
| Mecanizado | Boquilla anular | 75-150 μm | Cono macizo |
Pulverización agrícola
Las boquillas hidráulicas pulverizan pesticidas, fertilizantes y otros productos agroquímicos para el cuidado de los cultivos.
| Aplicación | Atomizador utilizado | Tamaño de la gota | Patrón |
|---|---|---|---|
| Pulverización al voleo | Boquilla deflectora | 80-250 μm | Ventilador plano |
| Pulverización de cultivos en hileras | Doble boquilla de fluido | 150-400 μm | Cono hueco |
| Fumigación de huertos | Cámara de hidromasaje | 100-250 μm | Cono hueco |
Aireación de aguas residuales
Los difusores de burbujas finas atomizan aire en las aguas residuales para la transferencia de oxígeno durante el tratamiento.
| Aplicación | Atomizador utilizado | Tamaño de la burbuja | Patrón |
|---|---|---|---|
| Tanque de lodos activados | Turbina sumergida | 1-5 mm | Dispersos |
| Zanja de oxidación | Membrana porosa | 0,5-2 mm | Amplia dispersión |
| Laguna aireada | Aireador mecánico de superficie | 3-8 mm | Al azar |
Esto demuestra la notable variedad de industrias y procesos que aprovechan la tecnología de atomización gracias a sus ventajas.
Veamos ahora las consideraciones de ingeniería para la selección y el diseño del atomizador.
Directrices de diseño técnico
Un diseño adecuado es clave para lograr un rendimiento óptimo del atomizador para la aplicación. He aquí algunas directrices:
Distribución del tamaño de las gotas
Un criterio clave. Seleccione la tecnología del atomizador en función del tamaño de gota necesario. Utilice medidas como DV10, DV50, DV90.
Propiedades de los líquidos
Tenga en cuenta la viscosidad, la tensión superficial, la corrosividad y la temperatura. Adaptar los materiales a las condiciones de funcionamiento.
Caudal Capacidad
Dimensionar el atomizador para proporcionar el rango de caudal necesario. Añada un margen de seguridad de 20-30%.
Cobertura de pulverización
Elija el ángulo de pulverización, el patrón y la altura para lograr la cobertura requerida. Tenga en cuenta el solapamiento.
Presión nominal
El atomizador y las tuberías deben soportar las presiones de líquido y gas necesarias. Añadir factor de seguridad.
Configuración de montaje
Disposición para proporcionar una pulverización adecuada, drenaje y accesibilidad para el mantenimiento.
Control operativo
Instalar instrumentación para controlar el caudal, la presión, la velocidad de rotación y el flujo de gas dentro del rango operativo.
Filtración de líquidos
Instale filtros para eliminar las partículas que puedan obstruir los orificios pequeños. Especifique una clasificación de 10-25 micras.
Acceso a los servicios
Permiten el acceso seguro a los componentes internos que requieren inspección o sustitución.
Materiales de construcción
Seleccione materiales resistentes a las propiedades de los líquidos y a las condiciones ambientales. Evite la corrosión.
Si se siguen estas directrices, se obtendrá un sistema de atomizador optimizado para obtener el máximo rendimiento y fiabilidad.
Selección de proveedores y costes
Muchos fabricantes ofrecen atomizadores adaptados a diferentes aplicaciones. A continuación se ofrece orientación sobre la selección y el presupuesto:
Principales fabricantes de atomizadores
| Empresa | Ubicación | Productos |
|---|---|---|
| Sistemas de pulverización Co. | EE.UU. | Gama completa de boquillas |
| EXAIR | EE.UU. | Boquillas de aire comprimido |
| Lechler | Alemania | Boquillas de presión |
| Schlick | Alemania | Atomizadores rotativos |
| Düsen-Schlick | Alemania | Boquillas neumáticas |
| Sono-Tek | EE.UU. | Atomizadores ultrasónicos |
Coste estimado del atomizador
| Tipo | Capacidad | Materiales | Precios |
|---|---|---|---|
| Boquilla de presión | 1 - 20 GPH | Servicio industrial | $50 – $500 |
| Boquilla neumática | 5 - 100 GPH | Servicio industrial | $100 – $1,000 |
| Disco giratorio | 5 - 30 GPH | Estándar | $2,000 – $5,000 |
| Ultrasonidos | 0,1 - 2 GPH | Estándar | $1,000 – $3,000 |
- Los precios varían en función de los materiales, tamaños y especificaciones
- Presupuesto 2-4X para diseños específicos de aplicaciones de alta ingeniería
- Los principales proveedores OEM ofrecen un rendimiento y una asistencia fiables
Consejos para seleccionar proveedores de atomizadores
- Verificar la experiencia y el historial en su área de aplicación
- Compruebe la gama de diseños de boquillas y caudales disponibles
- Garantizar la disponibilidad local de ventas y asistencia técnica
- Solicite muestras para comprobar el rendimiento del atomizador
- Revisar las garantías y la vida útil
- Comparación de precios entre 3-5 proveedores para presupuestar
- Priorizar la calidad sobre el menor coste para evitar problemas de mantenimiento
Esto proporciona un punto de partida para buscar y presupuestar atomizadores de calidad adaptados a las necesidades de su aplicación.
Instalación, funcionamiento y mantenimiento
La instalación, el uso y el mantenimiento adecuados son vitales para optimizar el rendimiento, la longevidad y la seguridad del atomizador.
Pautas de instalación
- Montar firmemente utilizando los herrajes recomendados por el fabricante
- Preste atención a la altura, la orientación y la orientación de la pulverización
- Deje suficiente espacio libre para el flujo de aire y la dispersión de la pulverización
- Conecte los conductos de líquido y gas de forma segura siguiendo las normas
- Instalar filtración, válvulas e instrumentación según diseño
- Comprobación de fugas, vibraciones y obstrucciones antes de la puesta en servicio
Funcionamiento seguro
- Funcionan dentro de los márgenes recomendados de presión, temperatura y carga
- Utilizar equipos de protección, como pantallas faciales, cuando se esté muy cerca.
- Limpie los orificios obstruidos sólo con aire comprimido o un cepillo suave
- Supervise el caudal, la caída de presión y el patrón de pulverización para detectar problemas.
- Apagar inmediatamente si se producen ruidos anormales o vibraciones intensas.
Calendario de mantenimiento
| Actividad | Frecuencia |
|---|---|
| Inspeccionar el estado exterior | Semanal |
| Comprobar montajes, conexiones | Mensualmente |
| Limpiar las superficies exteriores | Trimestralmente o según sea necesario |
| Supervisar filtros, juntas, retenes | Trimestral o por OEM |
| Inspeccionar los conductos internos | Anualmente |
| Sustituir los componentes desgastados | Por deterioro del rendimiento o por OEM |
Almacenamiento y manipulación
- Tapar las aberturas cuando no se utiliza la boquilla
- Almacenar en un lugar limpio, seco y alejado de vibraciones
- Evite daños físicos a los componentes delicados
Una instalación adecuada combinada con unas buenas prácticas de funcionamiento y mantenimiento proporcionarán un funcionamiento prolongado y sin problemas del atomizador.
Preguntas frecuentes
Aquí encontrará respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre la selección de atomizadores y la resolución de problemas:
¿Cuáles son las razones típicas de una atomización deficiente?
- Orificios de boquilla obstruidos o desgastados debido a una filtración inadecuada
- Viscosidad del líquido demasiado alta para el diseño del atomizador
- Presión de funcionamiento demasiado baja
- Velocidad del atomizador giratorio demasiado baja
- Caudal de gas insuficiente para los tipos neumáticos
¿Cómo corregir los patrones de pulverización no uniformes?
- Limpiar o sustituir los orificios de las boquillas si están obstruidos
- Ajustar las presiones de líquido y aire dentro del rango recomendado
- Sustituir los componentes desgastados de la boquilla
- Verificar alineaciones, ajustes según fabricante
¿Cuáles son las causas de los problemas de obstrucción de las boquillas?
- Filtración de líquidos insuficiente - instalar filtros más finos
- Funcionamiento por debajo de la presión mínima - aumentar la presión
- Permitir que el líquido atomizado se seque y se deposite en los orificios
¿Cómo reducir el ruido de funcionamiento del atomizador?
- Garantizar que las condiciones de funcionamiento se ajustan a las especificaciones
- Compruebe si hay componentes dañados o desgastados
- Aislar el atomizador mediante amortiguadores y conexiones flexibles
- Modificar el entorno acústico para absorber el ruido
¿Qué mantenimiento ayuda a maximizar la vida útil del atomizador?
- Siga regularmente los procedimientos de limpieza recomendados
- Sustituir los elementos filtrantes cuando aumente la pérdida de carga
- Utilice cepillos suaves y aire comprimido para la limpieza; evite los objetos duros.
- Lubricar cojinetes y juntas según procedimientos OEM
- Inspeccione regularmente las piezas críticas, como los discos y las copas, para comprobar si están desgastadas.
¿Cuándo es necesario reconstruir o sustituir el atomizador?
- Si los orificios están muy desgastados y aumentan de tamaño
- Si las superficies de impacto del líquido están dañadas, afectando a la pulverización
- Si las superficies del disco/taza presentan irregularidades o defectos visibles
- Si las juntas tienen fugas y los rodamientos están desgastados
- Si ya no se dispone de repuestos críticos
¿Dónde puedo encontrar fabricantes y proveedores de atomizadores?
- Empresas líderes como Spraying Systems, Schlick, Lechler, EXAIR, Sono-Tek
- Distribuidores de suministros industriales como Grainger, McMaster-Carr, WW Grainger
- Vendedores en línea en plataformas como Alibaba, Made-in-China, globalsources.com
- Proveedores locales de su región especializados en tecnología de pulverización
Conclusión
La atomización es un proceso vital utilizado en diversas aplicaciones industriales para transformar líquidos en aerosoles y nieblas. Seleccionar la tecnología y el diseño de atomizador adecuados para sus necesidades es fundamental. Los atomizadores de presión, rotativos, neumáticos y ultrasónicos tienen pros y contras. Las aplicaciones van desde el secado por pulverización a la pintura y la pulverización agrícola.
