Boquilla de chorro de agua libre

Es la primera boquilla que aparece en la historia y en un principio es el caño que comentábamos en el primer artículo de este Blog, a través del cual pasa el agua con una determinada presión para salir impulsada al exterior (Fig. 10). Dependiendo de la inclinación que tenga este caño, el chorro de agua subirá verticalmente o describirá una parábola.

En este tipo de tobera es muy importante que el chorro de agua que emita sea lo mas cristalino posible y por tanto es imprescindible que el agua circule en régimen laminar pero considerando que estos chorros pueden alcanzar grandes alturas y que para esto se necesita una velocidad elevada no es fácil conseguirlo sin intervenir en el interior de la tobera. En principio y para conseguir aumentar la velocidad, se produce un estrechamiento interno (Fig.11). En efecto, como la velocidad es igual al caudal circulante dividido por la sección de paso (v =  Q/s), según vayamos disminuyendo la sección de paso irá aumentando la velocidad. Con este aumento de velocidad conseguiremos una mayor altura o alcance del chorro, pero simultáneamente también aumentará la turbulencia del agua y esto impedirá el aspecto cristalino y la consistencia del chorro. Para conseguir que el agua vuelva al régimen laminar pondremos un corta chorros (Fig. 12) que al dividir la sección de la conducción en varias secciones más pequeñas aumente la velocidad crítica y el chorro de agua fluye laminarmente por cada uno de los orificios  del corta chorros. Al unirse de nuevo estos chorros conforman el chorro de agua primitivo pero en régimen laminar.Leer Más

Antiguamente estas boquillas de chorro libre se acoplaban a la tubería mediante un manguito de material dúctil para corregir los pequeños errores de inclinación pero actualmente casi todas las toberas llevan incorporada una rótula (Fig. 13) y si no la llevan es aconsejable poner una entre la tobera y la tubería. Hay varios tipos de rótulas, desde los mas sencillos que solo pretenden la corrección de pequeñas variaciones en la inclinación, hasta la Rótula de Giro Loco que ofrece un giro de 360 grados en un plano y hasta 15 grados en el eje perpendicular al plano. Esta ultima, debido a su configuración interna, es la única que no provoca turbulencias en el chorro a pesar de ser la que permite mayores inclinaciones.

El chorro libre es uno de los mas bellos y a su vez es el más consistente frente al viento y por tanto el más indicado para conseguir grandes alturas pero tiene el inconveniente del gran caudal de agua que necesita para su funcionamiento. Para paliar este inconveniente aparece la tobera de Chorro Hueco que se diferencia de la anterior en que la parte central del orificio está ocupado por un cilindro macizo de diámetro inferior al del orificio y que consigue que el chorro de agua tenga un hueco central (Fig. 14). Externamente el chorro hueco es muy parecido al chorro libre y sin embargo el caudal consumido es inferior. Consecuentemente, el chorro hueco es menos consistente frente al viento que el chorro libre. Dependiendo de la altura del chorro y de la incidencia del viento habrá que determinar cual de las dos toberas es la más indicada.

Vamos a analizar ahora las boquillas de chorro libre de Safe-Rain. Su nombre comercial es el de Chorro de Lanza y se fabrican 21 tamaños diferentes para un rango de alturas de chorro que llega hasta 140 metros. Todas ellas van provistas de Corta chorros y de Rótula. Las pequeñas que pueden conseguir chorros de hasta 14 metros de altura y con diámetros entre 4 y 19 milímetros tienen un aspecto estético muy cuidado que pretende parecerse en la forma a los antiguos surtidores (Fig. 15). Así en vez de tener la tuerca y el machón con forma hexagonal (como el resto de las marcas del mercado), las toberas de Safe-Rain son cilíndricas y la tuerca lleva un moleteado para facilitar el apriete. De esta  forma  su aspecto gana en elegancia y pierde el aspecto industrial que le daría la forma hexagonal. El diseño del corta chorros está pensado para que la rótula apoye en dicho corta chorros (Fig. 16) en vez de apoyar en el machón y gracias a esto la rótula gira con total suavidad frente a la brusquedad de giro de otras marcas. Igualmente, varios de los modelos llevan dos corta chorros para, como veremos más delante, conseguir el chorro de agua más cristalino, incluso a grandes alturas.

**Consejos de instalación: Según indicábamos antes, es de suma importancia para conseguir un buen aspecto cristalino del agua y que el chorro alcance gran altura, que el agua se encuentre en régimen laminar. Para conseguirlo, la boquilla va provista de un corta chorros y en algunos modelos, de dos corta chorros. Pero también lleva una rótula que, dependiendo de la inclinación que tenga, puede conseguir el efecto contrario. En general, no es conveniente inclinar la rótula más de entre 5 y 10 grados (dependiendo de la altura del chorro), pero esto no impide tener chorros de agua con mayores inclinaciones, siempre que se instalen adecuadamente.

• Si la tobera se va a conectar a una tubería horizontal y queremos que tenga una inclinación superior a 5-10 grados, dicha tobera se debe conectar a la tubería en el punto de su perímetro, que unido con el centro, tenga esa inclinación (Fig. 17). De esta forma el chorro de agua no sufre ninguna desviación que pueda perturbar su régimen laminar. Sin embargo la instalación mas habitual es la que pueden ver en la siguiente imagen (figura 18) que sí perturba el régimen laminar a causa de la inclinación. En este segundo caso vemos que la inclinación se realiza después del corta chorros y, por tanto, que tras conseguir un buen régimen laminar a causa del corta chorros, se perturba por la rótula. En el primer caso no hay ninguna perturbación del régimen laminar ya que la rótula no actúa, salvo para el ajuste final que es para lo que está diseñada.

• Si la tobera se va a conectar a una tubería vertical y queremos que tenga una inclinación superior a 5-10 grados, deberíamos colocar un codo entre la tubería y la tobera (Fig. 19). La explicación es la misma que en el caso anterior. El codo deberá ser de 45 ó de 90 grados según la inclinación requerida. Si la tobera se pusiese directamente en la tubería (Fig. 20), al ir la rótula después del corta chorros, el agua saldría en régimen turbulento, mientras que en caso anteriormente visto (figura 16)  saldría en régimen laminar.

• Siempre puede haber inclinaciones tan conflictivas que ni siquiera los consejos anteriores pueden solucionar. En estos casos la solución radica en colocar una Rótula de Giro Loco, ya que por su especial diseño permite cualquier inclinación sin alterar el régimen laminar del chorro (Fig. 21 y 22).

Chorro de Cristal: Un caso muy especial de Chorro Libre es el llamado Chorro de Cristal (si va iluminado se le llama Arco Iris) que se distingue de los demás chorros libres en que el régimen laminar del chorro es total (régimen de Poiseuille) y consigue tal perfección que mas que un chorro de agua, parece un tubo de cristal macizo. Su perfección es tal que cada gota de agua describe una trayectoria independiente de las demás y por eso si se ilumina cada una de ellas. Funciona como un hilo de fibra óptica y transmite la luz a lo largo de todo su recorrido, proyectándola hasta el final del chorro de agua. Debido a la dificultad para conseguir el régimen de Poiseuille directamente en la instalación, la tobera de Chorro de Cristal se vende como un compacto preparado para instalarlo con solo conectarle una entrada de agua y una conexión eléctrica.