CortePlasmaRectIrreg

Corte por Plasma
Código: 89000411
Técnico de Nivel Operativo

TAREA N° 01, 02 Y 03
CORTE RECTILÍNEO EN ACERO AL
CARBONO, ALUMINIO, ACERO
INOXIDABLE
Operaciones:
1.PREPARAR EQUIPO DE PLASMA
2.PREPARAR MATERIAL BASE
3.ENCENDER Y MANTENER ARCO DE
PLASMA
4.CORTAR CON PLASMA
2

Nº ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS/INSTRUMENTOS
01
02
03
04
Preparar equipo de plasma
Preparar material base
Encender y mantener arco de plasma
Cortar
• Rayador, Alicate, escuadra
• cincel
3 05 Placa de corte AISI 308 4 x 50 x 6000 Acero inoxidable
2 10 Placas de corte 1100 4 x 50 x 6000 Aluminio
1 10 Placas de corte ASTM- A36 4 x 50 x 6000 Acero al carbono
PZA. CANT. DENOMINACIÓN - NORMA / DIMENSIONES MATERIAL OBSERVACIONES
HT 01 – 02 - 03 REF. SEM 12
Corte rectilíneo
TIEMPO: 6 Horas HOJA: 1/2
MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES
METALICAS ESCALA: S/E 2004
CATODO
ANODO
Plasma
CORTE RECTILINEO
3

TAREA N° 04, 05 Y 06
CORTE IRREGULAR EN ACERO AL
CARBONO, ALUMINIO Y ACERO
INOXIDABLE
Operaciones:
1.PREPARAR EQUIPO DE PLASMA
2.PREPARAR MATERIAL BASE
3.ENCENDER Y MANTENER ARCO DE
PLASMA
4.CORTAR CON PLASMA
4

Nº ORDEN DE EJECUCIÓN HERRAMIENTAS/INSTRUMENTOS
01
02
03
04
Encender y mantener arco de plasma
Cortar
• Rayador, Alicate, escuadra
• cincel
3 5 Placas de corte AISI 308 5 x 25 x 500 Acero inoxidable
2 5 Placas de corte 1100 4 x 50 x 6000 Aluminio,
1 10 Placa de corte ASTM – A36 4 x 50 x 6000 Acero al carbono
PZA. CANT. DENOMINACIÓN - NORMA / DIMENSIONES MATERIAL OBSERVACIONES
HT 04 – 05 - 06 REF. SEM 12
Corte irregular
TIEMPO: 6 Horas HOJA: 2/2
MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES
METALICAS ESCALA: S/E 2004
CATODO
ANODO
Plasma
CORTE IRREGULAR
5

CORTE POR PLASMA
MECANICO DE CONSTRUCCIONES METALICAS REF HO 01 1/3
Operación:
Con esta operación se pretende que el participante conozca y aprender a utilizar el
sistema de corte por plasma, para lo cual es necesario identificar e instalar los elementos
que conforman el equipo, desde la línea de gas, hasta la operatividad de la maquina.
PROCESO DE EJECUCIÓN
1er
. PASO: Instale línea de gas
a. Seleccione el tipo de gas
a utilizar.
OBSERVACIÓN
Si se elige utilizar aire
comprimido, seleccione una
compresora y si es otro gas
instale la botella según
indicaciones del fabricante.
PRECAUSIÓN
No Olvide asegurar la botella
de gas con una cadena para
fijarla y evitar que esta
pudiera caer.
b. Instale la compresora de
aire, verificando el tipo de
tensión que utiliza. Fig. 01
c. Verifique el ajuste de las
fajas (correas). Fig. 02
d. Verifique el manómetro.
Fig. 03
e. Encienda la compresora
para controlar la válvula
de seguridad, para lo cual
levante la argolla y pueda
ver su operatividad con su
sonido característico,
luego apague la
compresora. Fig. 04
Fig. 01
Fig. 02
Fig. 03
Manómetro
Fig. 04
6

CORTE POR PLASMA
f. Verifique la válvula de
descarga de aire. Fig. 05
g. Instale la manguera de la
compresora a la máquina
de corte por plasma. Fig.
06
PRECAUSIÓN
Utilice orejeras si es
necesario para protegerse de
los ruidos.
2°. PASO: Instale máquina plasma
a. Verifique que el
manómetro y filtro en la
máquina de corte por
plasma estén en buenas
condiciones. Fig. 07
b. Verifique los cables, si no
están dañados.
c. Encienda la compresora y
observe que el
manómetro este
marcando la presión
requerida. Apague la
compresora.
PRECAUSIÓN.
Si el manómetro o filtro
están dañados es mejor
cambiarlos para operar
correctamente.
d. Encienda la compresora y
observe que el
manómetro este
marcando la presión
requerida. Apague la
compresora.
e. Encienda la máquina y
verifique que todo
funcione normalmente.
Fig.08
Fig.05
Fig. 06
Manómetro
Filtro
Fig. 07
Cable / tierra
Cable /antorcha
Aire
Fig. 08
7

CORTE POR PLASMA
PRECAUSION.
Deje libre un espacio de 25
cm. (10”) alrededor de la
unidad para el buen flujo de
aire.
OBSERVACION.
En el mercado existen máquinas de corte por plasma que ya traen
incorporado la compresora de aire, por lo tanto el manómetro esta ubicado
en el panel de la misma máquina. Así mismo se pueden encontrar máquina
que es de multiprocesos.
CORTE
MANÓMETRO
8

CORTE POR PLASMA
Operación:
Esta operación consiste en preparar el material a cortar, considerando su propiedades
físicas y composición química, así como la limpieza del mismo antes de realizar el corte.
1er
. PASO: Posicione la plancha a cortar
a. Coloque la plancha sobre
la mesa de corte. Fig. 01
2° PASO: Limpie la plancha a cortar
a. Utilice trapo industrial o
waipe para limpiar la
suciedad o grasas que
pueden tener al llegar del
proveedor. Fig. 02
OBSERVACIÓN.
Para el caso de acero al
carbono de baja aleación,
limpie bien antes de cortar,
sobre todo los óxidos y
grasas que estos presentan
para obtener una buena
calidad de corte.
Para el caso del aluminio
aplique limpieza para sacar
la grasa y
En el caso del acero
inoxidable, limpiar y evitar
rayar la plancha a cortar.
3° PASO: Trace líneas rectas
a. Mida líneas rectas de 1”
sobre la plancha. Fig. 03,
b. Utilice regla metálica y
rayador para trazar las
líneas sobre la plancha.
PRECAUSIÓN.
Utilice guantes para
manipular las planchas y
evitar cortarse.
Fig. 01
Fig. 02
Ojo: En el caso de líneas
irregulares, estas se harán a
pulso
Fig.03
9

CORTE POR PLASMA
Operación:
Encender y mantener el arco de plasma
Consiste en poner operativa la máquina de corte por plasma y utilizar los dispositivos
en la antorcha para el inicio del corte en diferentes metales, aprendiendo a mantener
el arco de plasma mientras dure el corte..
1°
. PASO: Instale antorcha
a. Coloque el aislador al
electrodo.
b. Coloque dentro de la
base o asiento el
electrodo conjuntamente
con el aislador.
c. Ubique estos 3 elementos
dentro de la tobera.
d. Todo el conjunto debe ser
colocado en la antorcha,
para esto gire la tobera
para asegurar mediante
la rosca que posee. Fig.
01.
2°
. PASO: Encienda máquina
a. Coloque el cable de tierra
a la mesa o pieza a
cortar.
b. Encienda la compresora
de aire.
c. Verifique la presión del
gas. Fig. 02
OBSERVACIÓN
La presión utilizada esta
regida en función al espesor
y material que se quiere
cortar, esta se dan en tablas
por los fabricantes.
Fig. 02
Manómetro
Fig. 01
10

CORTE POR PLASMA
d. Verique el modo SETUP
en la máquina antes de
empezar a cortar.
e. Coloque el módulo
correspondiente en la
maquina que regule los
parámetros de operación.
f. Coloque la máquina en el
modo operativo, para
iniciar el corte.
g. Encienda el arco plasma
y manténgalo a una
distancia de 1 – 2 mm.
(practique solo el
encendido) Fig. 03
OBSERVACIÓN
Por lo general las máquinas
de corte por plasma
presentan la regulación de
sus parámetros de operación
(Voltaje, amperaje, presión)
en módulos o rangos en
función del espesor del
material a cortar.
PRECAUCIÓN
Utilice el equipo de
protección para protegerse el
cuerpo, así mismo se
recomienda utilizar vidrio
inactínico N° 14, porque la
intensidad del arco plasma
es muy alto, lo cual puede
dañar los ojos. Fig. 05
Fig. 04
Fig. 05
Vidrio inactínico
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CORTE POR PLASMA
Operación:
Cortar con plasma
Esta operación permite que el participante adquiera habilidades para la operatividad
del proceso y corte de diferentes metales, considerando las ventajas y medidas de
seguridad durante su operación.
1er
. PASO: Corte con plasma
a. Pulse el mando de
encendido de alta frecuencia
(HF) y luego mantenga a
una distancia de 1 a 2 mm
del material base. Fig. 01
b. Avance rápidamente sin
interrumpir el corte (Esta
velocidad de avance
dependerá del espesor). Fig.
02
PRECAUCIÓN
- No operar en ambientes
húmedos, así mismo no tocar
con los dedos la punta de la
antorcha, puede provocarle un
Shock eléctrico.
- Utilizar lentes protectores para
protegerse de los rayos
infrarrojos.
- Utilice protección para el
cuerpo: delantal y guantes.
b. Suelte el mando al culminar
el corte.
c. Apague la máquina de
plasma.
d. Apague la compresora de
aire
e. Limpie las rebabas.
PRECAUSIÓN
Utilizar extractor de aire para
evacuar los humos, que son
dañinos para la salud. Fig. 03
Active mando
Fig. 01
Fig. 02
Fig. 03
NOTA: El procedimiento de todas las operaciones es el mismo para
todas las tareas, por eso no se repetirán en este manual.
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CORTE POR PLASMA
MECANICO DE CONSTRUCCIONES METALICAS REF HIT 01/ HT01 1/2
Diferentes métodos de corte
Casi siempre que se discuten procesos de corte térmico una, de las preguntas
que inevitablemente se harían es: Cual es el mejor sistema de corte que se debería
utilizar. La respuesta para esta pregunta puede ser simple y al mismo tiempo
extremadamente difícil. Simplemente una respuesta puede ser: USE EL SISTEMA QUE
LE SEA MÁS ECONÓMICO.
Para analizar el sistema más económico, una serie de factores deben ser
considerados antes.
Como regla general todos los sistemas de corte hoy existentes son diferentes no
queriendo con eso decir que uno sea superior al otro. La verdad es que todos los
sistemas se complementan. Para entender mejor lo que cada uno de los procesos pueda
ofrecer, vamos inicialmente a dar una revisión general de esos procesos hoy disponibles
en el mercado mundial. Observemos el siguiente cuadro.
Podemos notar que el corte por plasma es un tipo de corte por chorro de gas,
térmico y que toda la energía se suministra externamente.
CORTE
Herramientas mecánicas Chorro de líquido Chorro de gas
CORTE TERMICO
Acanalado arco-aire Corte con plasma arco Oxicorte
Toda la energía se
suministra
externamente
Se libera energía en
el proceso
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CORTE POR PLASMA
Si observamos ahora el siguiente cuadro, donde se presentan las capacidades de corte
por los diferentes métodos, podemos determinar que el corte por plasma presenta cierta
ventaja frente a los demás procesos, ya que puede cortar la mayoría de los metales.
(0,8), 2 1)
– 250 mm acero sin alear + de baja
aleación + titanio
2 – 150 mm acero sin alear + aleado 0,8 – 200
mm aluminio
0,8 – 50 mm cobre
0.1 – 6 mm acero sin alear + aleado + no metales
(0.4) 1 – 8(10) mm acero sin alear + de baja
aleación
0.1– 6 mm acero sin alear + de baja aleación
1- 25 mm
Oxicorte
Corte por plasma
Corte con láser
Recortado
Punzonado
1) En el corte de paquetes la plancha puede colocarse entre plancha más gruesa,
presión mínima 300 Kg/m2
2) Solo materiales conductores de la electricidad
DIFERENTE METODOS DE CORTE
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CORTE POR PLASMA
MECANICO DE CONSTRUCCIONES METALICAS REF HIC 01/HT1 1/11
Conversiones de unidades de presión y flujo
La unidad oficial de presión es el PASCAL
Si: Presión = Fuerza / Superficie
1 Pa = 1 N/m2
Pero para el caso de gases y líquidos es ventajoso trabajar con la unidad aceptada que
es el bar.
1 Bar = 10 5
Pa = 10 5
N/m2
= 10 N/cm2
Pero también se utilizan unidades como el P.S.I. ( lb. / pul2
).
1 P.S.I = 14.50 bar.
Algunas unidades de flujo muy usado son el CFH (pies3/hora) y Lt / min.
1 Lt. / Min. = 2.1192 CFH
Para cuestiones practicas de trabajo se puede asumir que
1 Lt. / Min. Aprox. 2 C.F.H
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CORTE POR PLASMA
Ejemplo 1.
Se requiere cortar planchas de acero al carbono de ¼” (6.35 mm), para lo cual se
recomienda una velocidad de 300 pulg./ min. Un amperaje de 300 A. Y un flujo de gas de
120 Lt./min., Pero el flujometro que se tiene presenta en su escala de medida solo
unidades dadas en C.F.H (p3 / hora), ¿Cuál debe ser el valor equivalente a usar?
Solución
Si 1 Lt / min. = 2.1192 CFH
Entonces haciendo la conversión:
1
= 254. 304 C.F.H (pie3/hora)
El flujo metro debe marcar 254 C.F.H
Ejemplo 2.
Para la construcción de tolvas fabricadas con acero inoxidable (AISI 304), se requiere
cortar planchas por el proceso de corte por plasma, para lo cual se utilizará argón con un
caudal de 30 Lt/min, una intensidad de 110 Amperios, una tensión de 100 Voltios y una
velocidad de corte de 150 cm/minuto. El espesor de la plancha es de 5 mm, Calcule el
flujo de gas en C.F.H.
Solución
Si 1 Lt / min. = 2.1192 CFH
Entonces haciendo la conversión:
1
= 63.576 C.F.H (pie3/hora)
El flujo metro debe marcar 64 C.F.H
C.F.H = 120 X 2.1192
C.F.H = 30 X 2.1192
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CORTE POR PLASMA
El estado gaseoso
Los estados de agregación de la materia son 3: el sólido, líquido y gaseoso aunque
algunos científicos han querido sobresalir diciendo que hay otros estados de la materia
como el plasma pero se ha comprobado que el plasma tiene estado líquido y sólido.
Los estados de agregación de la materia se deben a tres causas a los espacios
intermoleculares, a la fuerza de cohesión y a la fuerza de repulsión. Se llama espacio
intermolecular al espacio que hay de molécula a molécula.
Según esto, se da lo siguiente:
1. En estado sólido los espacios intermoleculares son muy pequeños porque la
fuerza de cohesión es muy grande y la fuerza de repulsión muy pequeña debido a
esto los sólidos tienen forma y volumen propio.
2. Ene el estado líquido la fuerza de cohesión y la forma de repulsión se encuentran
en equilibrio por eso los espacios intermoleculares son más grandes y por eso un
líquido toma la forma del recipiente que lo contiene y su volumen no es fijo.
3. En el estado gaseoso la fuerza de cohesión es muy pequeña y la fuerza de
repulsión muy grande debido a esto los gases no tiene forma ni volumen fijo.
Cambios de estados
Cuando se aumenta o se disminuye la temperatura existen los llamados cambios de
estado y cada uno de ellos tiene un nombre específico tales como:
Fusión: Es el paso del estado sólido al estado líquido, por ejemplo cuando se calienta un
metal éste se derrite.
Evaporación o vaporización: Es el paso del estado líquido al gaseoso, por ejemplo al
poner hervir el agua esta se evapora, otro ejemplo cuando se destapa un recipiente con
acetona se vaporiza.
Licuación o licuefacción: Es el paso del estado gaseoso al estado líquido, por ejemplo
cuando una nube desprende su contenido.
Solidificación: Es el paso del estado líquido al estado sólido; por ejemplo la fabricación
de una moneda.
Recuerde:
La fuerza de cohesión es la fuerza que tiende a juntar a las moléculas.
La fuerza de repulsión es la fuerza que tiende a separar a las moléculas.
17

CORTE POR PLASMA
Sublimación: Es el paso del estado sólido al estado gaseoso sin pasar por el líquido, por
ejemplo una pastilla de desodorante de baño.
Efectos de presión y temperatura en los estados de agregación
En los estados de agregación es bien importante la presión y la temperatura ya que
debido a ellas pueden existir los cambios de estado y dar forma a la materia para miles
de usos.
La temperatura cuando aumenta en un sólido sus átomos o moléculas se empieza
a mover con mayor intensidad debido a que aumenta su energía cinética de tal
forma que le puede dar la característica de un líquido.
Si se sigue aumentando la temperatura ya convertido en líquido la energía cinética
sigue aumentando hasta el grado de llegar al estado gaseoso.
Si la temperatura sigue aumentando en un gas este se expande o sea aumenta su
volumen sus moléculas se mueven con mayor intensidad aunque permanece en
estado gaseoso.
Pero cuando se aumenta la presión en el estado gaseoso disminuye la energía
cinética y disminuye el volumen con lo cual puede llegar a convertirse en un
líquido y si ese líquido se le sigue aumentando la presión sigue disminuyendo la
energía cinética y el volumen hasta convertirlo en un sólido.
Características de sólidos, líquidos y gases
Atendiendo a que en los tres estados de agregación de la materia los espacios
intermoleculares son diferentes, la fuerza de cohesión y la forma de repulsión también
cada uno de ellos tiene diferentes características tales como:
Sólidos
Fluidez: es de como tienen forma propia, no fluyen o sea no escurren.
Compresibilidad: es también casi nula porque los sólidos también son prácticamente
incomprensibles porque no se puede disminuir ni aumentar su volumen de manera
apreciable.
Dilatación: es muy pequeña o sea el aumento en su volumen la mayoría de las veces
pasa desapercibido.
Difusividad: es decir la fluidez que tienen los sólidos va a depender de la facilidad con
que los átomos de alguna sustancia con otra sustancia para formar una mezcla.
De los sólidos el diamante es él más duro que existe en la naturaleza y él más blando es
el talco. Entre los sólidos la forma de la materia debió ser la más fácil de estudiar puesto
que a diferencia de los gases su presencia es obvia y al contrario de los líquidos se
puede retener y manejar con facilidad, es en verdad sorprendente que hasta hace
relativamente poco tiempo no se conocía la estructura de los sólidos ya que se pensaba
18

CORTE POR PLASMA
que las características de un sólido estaban determinadas por su tipo de contenido y que
variando este se podía variar las sustancias.
Actualmente se sabe que las propiedades de un sólido están determinadas por su
estructura es decir, por la forma en que sus átomos y moléculas están ordenadas y
unidas y por si fuera poco se sabe que lo que distingue a un sólido de un líquido y un gas
es la proximidad de sus moléculas.
Líquidos
Fluidez: no tiene una forma propia porque siempre adquiere la forma del recipiente que
los contenga
Compresibilidad: son incompresibles
Dilatación: es moderada aunque existen algunos líquidos como el mercurio que se dilata
fácilmente.
Difusividad: los líquidos pueden difundirse solamente cuando tienen el medio adecuado y
también el tiempo adecuado.
Gases
Fluidez: es muy grande ya que poseen forma propia y también adoptan la forma del
recipiente que los contiene.
Compresibilidad: son fácilmente compresibles porque son elásticos.
Dilatación: fácilmente se dilatan
Difusividad: se difunden con mucha facilidad.
Comportamiento de los gases
Los agentes directos que pueden influir en el cambio de estado de una cantidad de
sustancia determinada son las variaciones de esas condiciones:
Volumen
Presión
Temperatura
Volumen
Los gases no tiene dimensiones definidas. Dentro de un recipiente, puede colocarse una
mayor o menor cantidad de gas y, cualquiera que sea esa cantidad, el gas siempre
ocupará todo el espacio interno del recipiente. Si se define la cantidad de gas (masa
constante), el volumen puede variar como el volumen de una bolsa elástica llena de aire.
19

CORTE POR PLASMA
Sin embargo, la presión y la temperatura también varían según ciertas relaciones de
dependencia.
Presión
La presión se considera como el esfuerzo que los elementos contribuyentes del gas
(moléculas) hacen entre si y contra las paredes del recipiente que los contiene.
El ejemplo que se presenta a continuación, da una idea sobre la influencia del volumen y
la presión, para este ejemplo se consideró que la temperatura es la misma en ls tres
casos.
Cierta cantidad (masa) de gas está contenida en un recipiente cerrado como se observa
en la Fig. 1:
La misma masa del mismo ocupa cierto volumen que es mucho menor cuando aumenta
el peso sobre el embolo (2) y mucho mayor cuando disminuye el peso sobre el embolo
(3)
20

CORTE POR PLASMA
En el caso (2), el gas hace un esfuerzo en las paredes del cilindro que es mayor que el
caso (3). La presión P2 es mayor que la presión P3. Lo que sucede es que en (2) el gas
ocupa menor volumen V2 y se encuentra bajo una mayor presión P2 que el caso (3)
donde el gas ocupa el mayor volumen V3.
Temperatura
También en el ejemplo (1), si hubiera calentamiento como en el (4), la temperatura del
gas se eleva y el volumen aumenta.
Si por el contrario, hay enfriamiento como en (5), la temperatura del gas desciende y el
volumen disminuye. Sin embargo, la presión se mantiene constante.
En (4) y (5), la presión no varía, ya que el peso sobre el émbolo es el mismo.
Todo gas esta sometido a factores determinantes como es el caso de la presión y la
temperatura por ejemplo si a un sólido se le aplica calor este tiene la propiedad de
dilatarse mientras que los gases al aplicárseles la energía calorífica estos se expanden o
en su defecto si se les aplica presión estos disminuyen su volumen.
Todo gas e inclusive, están regidos por 3 leyes fundamentales que son:
Ley de Gay-Lussac
Si la temperatura de una masa gaseosa permanece constante el volumen es
inversamente proporcional a la presión que soporta.
Establece que para una masa dada de un gas su relación PV / T siempre será
constante.
21

CORTE POR PLASMA
Ley de Boyle-Mariotte
Si la presión de una masa gaseosa permanece constante al aumentar la temperatura del
gas aumentará su volumen.
PV=K P1V1=P2V2
Ley de Charles
Si el volumen de una masa gaseosa permanece constante a la presión del gas es
directamente proporcional a la temperatura.
Problemas del Estado Gaseoso.
Todo gas esta sometido a una presión y a una temperatura definida en la resolución de
cualquier problema del estado gaseoso siempre se indicará el volumen en litros esto
quiere decir que si, en un problema el volumen de un gas esta indicado en galones,
mililitros, o en cm cúbicos, serán convertidos a litros.
La temperatura de un gas siempre estará indicada en grados kelvin, esto quiere decir
que sí la temperatura esta indicada en el problema en ºC a ºF será convertida a ºK.
La presión que soporta un gas siempre estará indicada en atmósferas, esto quiere decir
que sí en un problema la presión esta indicada en milímetros cúbicos de mercurio
(160mm cúbicos hg) o 16 cm cúbicos serán convertidos.
Problemas.
1).Una masa gaseosa ocupa un volumen de 900 cm3
a la temperatura de 25ºC ¿Qué
temperatura se debe de aplicar para que dicho gas ocupe un volumen de un litro?
Datos
V2=1 litro (Volumen final)
V1=900 cm3
=0.900litros (Volumen inicial)
T1= 25ºC +273ºC =298ºK (Debemos convertir a grados Kelvin)
T2 =? (Temperatura final)
Despeje.
T2= V2 T1
V1
T2= 1 x 298 = 331 ° K
0. 900
22

CORTE POR PLASMA
2).Un cilindro que contiene gas soporta una presión de 100 cm3
de mercurio y está
sometido a la temperatura de 30ºF. ¿Calcular que presión soporta dicho gas si la
temperatura incrementa a 500ºF?
Datos
P1= 100 cm3
de Hg =1.31atm
P2=?
T2=40ºF=271.9ºK
T1= 30ºF =277.4ºK
Despeje.
3).Se inyecta un gas en un cuarto de vacío que ocupa un volumen de 100 m cúbicos a la
temperatura de 0ºC que cantidad de gas se debe inyectar a dicho cuarto sí la
temperatura de –10ºC.
Datos
V1=100 m3
=100000 litros
V2=?
T2=-10ºC =263ºK
T1= 0ºC =273ºK
Despeje.
P2= P1 . T2
T1
P2= 1.31 x 271.9 = 1.28 atm.
277.4
V2= V1 T2
T1
V2= 100000 x 263 = 96337 litros
273
23

CORTE POR PLASMA
Riesgos para la salud en corte por plasma
De las siguientes especificaciones a tener en cuenta para la seguridad de los operarios,
tendremos que reseñar que muchos de estos problemas son característicos de la
mayoría de los métodos de soldadura.
Los efectos principales que es necesario considerar para la prevención de accidentes
son:
Producción de gas inflamable como es el oxihidrógeno, como es sabido el hidrógeno al
combinarse con el aire en la proporción adecuada se hace fácilmente inflamable en
presencia de una chispa
• Producción de gases tóxicos, la tabla siguiente muestra los gases que se
desprenden en el corte por plasma, tomando como ejemplo para el aire que es el
más usado..
Tipo plasma I(A) CO CO2 NO NO2 O3
Aire 150 11.7 trazas 85,2 1,9 0.2
• Radiaciones producidas por el arco de corte (ligera), ultravioleta e infrarroja.
• Altos voltajes (200 – 400 V)
• Humos (contaminación del aire), producción de óxidos de nitrógeno, Ozono,
Monóxido de carbono.
• Ruidos con alta frecuencia( >90 dB), fugas de Hidrógeno
También se produce vapores de metales como el Cr, Ni, Fe, Mn, que deben tenerse en
cuenta, ya que pueden ser muy dañinos para salud.
Cromo y Cromatos
La manipulación del cromo y sus sales puede originar eccemas, hemorragias nasales,
llagas en los brazos y manos, así como daños e irritación en las vías respiratorias. El
cromo y sus componentes son unos de los alergógenos más comunes que tenemos. Una
forma de cromo Cr6+,
se cree que contribuye al crecimiento de tumores cancerosos.
Níquel
El metal y sus sales pueden producir inflamación a la piel, conocido como eccemas de
contacto alérgico. Además se sospecha que los compuestos de níquel pueden causar
cáncer en la nariz y los pulmones.
La eccema de contacto producida por el níquel es molesta principalmente por dos
razones: Personas hipersensibles pueden reaccionar a la cantidad mas insignificante de
24

CORTE POR PLASMA
níquel y el níquel es una sustancia tan común en nuestra vida diaria que es
prácticamente imposible evitarlo.
Ozono
El Ozono puede causar irritación y lesiones en los ojos, vías respiratorias y pulmones, y
puede afectar gravemente el sentido del olfato. El valor máximo del ozono es bajo.
Manganeso
El Manganeo afecta al sistema nervioso y dependiendo del grado de intoxicación por
este metal, los síntomas pueden oscilar desde dolor de cabeza y pérdida de vigor a
dificultades de habla, movimientos lentos y pesados, y espasmos. Además, una dosis
alta de manganeso, aunque sea breve, puede producir la denominada “ Fiebre del
metal”.
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CORTE POR PLASMA
QUE ES PLASMA
Plasma es un estado de la materia, los materiales que nos rodean pueden asumir cuatro
estados diferentes: SÓLIDO, LÍQUIDO, GASEOSO Y PLASMA.
Entonces podemos decir que el plasma ha sido creado; puesto que los iones y
electrones son partículas eléctricamente cargadas, el plasma es capaz de conducir
corriente eléctrica.
El gas calentado por encima de los 6,000°C, pasa del estado gaseoso al estado de
plasma.
El plasma es un conjunto de partículas
que muestra algunas propiedades de un
gas, pero se diferencia de éste por ser un
buen conductor eléctrico. Esta propiedad
es la base del proceso de corte plasma.
El plasma es creado cuando a un gas se
le suministra tanta energía, por
calentamiento, por ejemplo, que las
moléculas comprimidas de esta forma se
separan en iones y electrones.
Dependiendo de la cantidad de energía
suministrada, el gas consistirá de una
mezcla de átomos, iones, moléculas y
electrones.
ESTADO GASEOSO < 6,000 ° C ESTADO PLASMA > 6,000 ° C
26

CORTE POR PLASMA
EL PROCESO DE CORTE POR ARCO DE PLASMA
El proceso de corte por plasma ha estado en uso desde mediados de los años 50. Ha
sido usado más ampliamente en la industria desde la introducción de los equipos de
corte “plasma-aire”.
El corte por plasma es un método de corte térmico, ahora el “corte térmico” puede
dividirse en “corte por llamarada” y “corte por fundición”. El corte por plasma vendría a
ser un corte por fundición. Considerado el “corte por gas” por ejemplo es un corte por
llamarada.
Durante el corte por plasma, el plasma es creado entre un electrodo (en la antorcha) y la
pieza de trabajo (a cortar). La energía es suministrada por una fuente de poder. Un gas
apropiado es usado (a menudo ese gas es aire) a diferencia con otros arcos, el arco por
plasma es intensamente concentrado, tiene una alta velocidad de descarga y una
extremadamente alta temperatura: 25,000 – 30,000 °C.
El corte plasma es un proceso que utiliza el agujero calibrado de una boquilla para la
constricción de un flujo de gas ionizado (o plasma), que se encuentra a muy alta
temperatura, a fin de controlarlo y usarlo para fundir y seccionar metales conductores.
El corte por plasma puede ser usado con todos los materiales eléctricamente
conductores, así también con sustancias cuyas temperaturas de combustión sean
bajas que sus temperaturas de fundición.
27

CORTE POR PLASMA
Componentes de un Equipo de Corte Plasma
Fuente de energía
Distribuidor de gas
Esta compuesto por botellas de gas plasmógeno o un equipo de aire comprimido, y es
capaz de mezclar el gas en las proporciones deseadas.
Generador de alta frecuencia
Sirve básicamente para la ionización parcial delgas plasmógeno que se encuentra entre
el electrodo y la boquilla y para iniciar el arco eléctrico en el interior de la pistola porta
electrodos.
Antorcha
Es donde se genera el plasma y, a la vez,
la herramienta de corte.
Antorcha Plasma
Un gas eléctricamente conductor es usado para
transferir energía de la antorcha al material
acortar.
La boquilla constriñe y mantiene el chorro de
plasma.
El electrodo es el responsable de emitir el arco
eléctrico.
El anillo deja ingresar el gas en las condiciones
requeridas.
En la mayoría de los casos esta formado por un
transformador rectificador trifásico.
Dicho transformador deberá tener una tensión en
vacío lo suficientemente elevada como para conseguir
la ionización del gas plasmógeno; dicha tensión de
vacío varia entre los 100 y 400 voltios.
28

CORTE POR PLASMA
Antorcha Mecanizada
Dirigida por cualquier dispositivo de avance mecanizado.
Tipos de Fuentes de Poder
Tipos de Antorcha Plasma
Antorcha Manual
Dirigida por el pulso de un operador. Menos precisa.
Convencionales
Gran Tamaño y Peso
Menor Eficiencia Eléctrica
Menor Cantidad de Componentes
29

CORTE POR PLASMA
Corte por Plasma Manual
Características
Alta Velocidad de Avance
Perfora sin Precalentamiento
Facilidad de Uso
Corta Cualquier Metal Conductor:
- Puede cortar Acero al Carbono, Inoxidable, Aluminio, Bronce, Cobre,
Fundición de Hierro, etc.
Inversores
Pequeños y Livianos
Gran Eficiencia Eléctrica
Mayor estabilidad de corriente
Componentes de una
antorcha y cable
30

CORTE POR PLASMA
Permite Cortar Placas Apiladas
Corta un Amplio Rango de Espesores
-Dependiendo de la capacidad del equipo, es posible cortar metales desde 0.5mm
hasta 60mm de espesor.
Proceso Muy Seguro
-No utiliza peligrosos cilindros de oxígeno y gas ni mangueras transportando
elementos combustibles
-No requiere cuidados especiales
Corte Limpio
- El corte no deja escoria, por lo tanto, no es necesaria la posterior limpieza
con esmeril.
- No Sobrecalienta el Material
- Debido a la alta velocidad de avance, la zona afectada por el calor es muy
pequeña.
- Las planchas de espesor fino no se ondulan.
31

CORTE POR PLASMA
Como se realiza el corte por plasma en los metales
Los Equipos Manuales...
...Pueden Automatizarse Fácilmente
MAQUINA DE CORTE
POR PLASMA
32

CORTE POR PLASMA
La energía debe ser proveída continuamente (sin interrupción) para mantener el estado
plasma. Esto se logra conectando una fuente de poder al circuito en el cual esta incluido
el arco de plasma.
Se requieren un cátodo (el electrodo) y un ánodo (la pieza de trabajo) para obtener el
arco, entre ambos esta el arco por plasma. Fig. 2 A
El ánodo es la pieza de trabajo, los electrones dejan el plasma penetrando en la pieza de
trabajo y colisionan con el metal.
En el punto en el cual los electrones entran en la pieza de trabajo se mueven
alternativamente hacia arriba y hacia abajo cortando el metal al mismo tiempo. (FIG.2)
Esto debido a que el rayo de plasma intenta separar el arco, tanto como sea posible,
mientras que los electrones tratan de buscar la distancia mas corta (acortar la distancia
de la pieza) cuando el gas (aire) es aplicado junto con la energía necesaria para crear el
plasma, el proceso puede ser comparado con una esponja la cual absorve el agua. El
plasma tiene una alta densidad de energía y un alto contenido de calor (cuando la
esponja húmeda choca con la tierra el agua es liberada de la misma forma que cuando el
rayo de plasma choca con la pieza de trabajo, la energía contenida es liberada y funde el
material en el punto golpeado por el rayo de plasma).
La temperatura en el arco de plasma es de mas o menos 30,000°C en el centro del rayo
y cerca del electrodo. Por tanto esto, hace posible obtener una fundición concentrada en
la pieza de trabajo sin necesidad de precalentamiento.
CATODO
ANODO
Plasma
Fig. 2A
Fig. 2
33

CORTE POR PLASMA
La alta energía cinética del plasma-gas sopla fuertemente el metal fundido y produce
corte a medida que el arco de plasma es movido sobre la pieza de trabajo.
El plasma puede ser hallado en cada arco eléctrico y en el núcleo del sol. El plasma es
formado también por un fenómeno natural: Los relámpagos, en este caso el relámpago
es una descarga eléctrica entre las nubes y la tierra. El aire se hace conductor y vemos
el intenso brillo del plasma en la forma de un rayo.
Plasma Natural Plasma Artificial
Aplicaciones
Como se mencionaba anteriormente, el corte por plasma puede ser usado en todos los
materiales conductores de la electricidad.
Su principal ventaja es que es capaz de cortar metales que no pueden o es muy
dificultoso cortarlos usando gas (oxiacetilenico), estos incluyen aceros inoxidables,
aluminio, cobre y otros.
El corte por plasma también puede competir con el corte por gas (oxiacetilenico) en el
corte de aceros no aleados, estos aplicado particularmente a materiales con espesores
hasta los 20 mm. Se puede obtener velocidades de corte 2 o 3 veces más alta con el
arco de plasma.
Otra ventaja importante en este contexto es el hecho de que el calor tiene menos efectos
negativos, la necesidad de enderezamiento después del corte es reducida o nula.
A los bajos costos generales se suman otras ventajas las cuales pueden obtenerse si se
usa el aire como gas plasma.
Con equipos completos es posible obtener resultados comparables con los obtenidos por
equipos de corte a gas ( Oxicorte), para materiales de hasta 70 mm de espesor.
34

CORTE POR PLASMA
La aplicación principal es para cortar materiales de hasta 25 mm de espesor y además
de los equipos de corte manual están disponibles los de corte automático. El equipo
debe ser protegido de la ignición de la alta frecuencia (HFI), la cual es usada para el
arranque del proceso.
En el corte por plasma todas las posiciones son posibles: Horizontal, vertical, y sobre
cabeza, esto hace a este proceso ideal para trabajar sobre grandes piezas, así como
hacer agujeros y correcciones.
También es apropiado el método para ensamblaje y reparaciones, actualmente se usa
equipos portátiles ( hasta con una capacidad de corte de hasta 10 mm).
Por último la Zona Afectada por el Calor (ZAC) en el corte por plasma es muy pequeña,
esto significa que no hay transformaciones en materiales Standard, como el acero no
aleado, acero inoxidable, aluminio y cobre. Las aleaciones de aluminio templado con
cobre pueden causar problemas como resultado de las fisuraciones o rajaduras en la
superficie.
35

CORTE POR PLASMA
INFLUENCIA DE VARIABLES SOBRE EL PROCESO DE CORTE
1. Velocidad de corte
Con una velocidad de corte muy alta no se logrará una penetración adecuada en
la parte mas baja de la plancha y originará condiciones inestables de corte como
la oscilación del arco, una velocidad muy baja provocará que el arco principal de
corte se extinga, debido a una mayor longitud de arco y voltaje que excede la
capacidad de la máquina.
Según lo que se ha visto en diferentes procedimientos de corte, la velocidad es
inversamente proporcional al espesor de la pieza a cortar. En la formula siguiente
veremos la relación entre los diferentes parámetros del corte por plasma.
S = I / (8.T)
Donde: S = Velocidad en pulgadas / minutos
I = Intensidad de corriente en amperios
T = Espesor de la chapa en pulgadas
En cortes que llevan chaflán la relación entre los parámetros de corte vendrá
determinado por la siguiente fórmula.
S = I . Cos A / ( 8.T)
Siendo A el ángulo del chaflán respecto a la vertical.
Estas ecuaciones serán validas en función del tipo de material que deseemos
cortar, por ejemplo serán validas para el acero dulce y el acero inoxidable,
mientras que para el aluminio tendremos una velocidad de corte de un 25 %
mayor.
Existen tablas que proporcionan los fabricantes de equipos, consultando las
cuales obtendremos los diferentes parámetros de corte dependiendo del espesor
de la chapa a cortar y del gas empleado.
36

CORTE POR PLASMA
TABLA N° 1
Material : Acero inoxidable
Procedimiento: Argón - Hidrógeno
Espesor (mm) Tensión (V) Intensidad (A)
Caudal L/min.
Ar.
Caudal L/min.
H2
Velocidad C
cm/min.
5 100 110 30 6 150
10 130 150 40 10 120
15 130 150 45 12 100
20 130 180 45 12 80
30 145 180 45 12 50
40 140 200 50 14 40
50 140 200 60 14 18
TABLA N° 2
Material : Aluminio
Procedimiento: Argón - Hidrógeno
Caudal L/min.
Ar.
Caudal L/min.
H2
Velocidad C
cm/min.
5 110 130 30 10 320
10 120 200 40 10 300
15 110 200 40 10 180
20 110 200 40 10 110
30 160 200 40 10 80
40 160 200 50 14 60
50 160 200 50 14 30
37

CORTE POR PLASMA
TABLA N° 3
Material : Acero dulce
Procedimiento: Nitrógeno con inyección de agua
Caudal L/min.
N2
Velocidad C
cm/min.
3 160 220 45 500
5 170 220 45 400
8 170 220 45 350
10 170 220 45 180
15 170 220 45 100
20 170 220 45 30
TABLA N° 4
Material : Acero inoxidable
Caudal L/min.
Ar.
Caudal L/min.
N2
Velocidad C
cm/min.
3 160 200 - 45 400
5 160 200 - 45 300
7 160 200 - 45 200
10 160 200 - 45 200
15 175 200 - 45 150
20 180 200 - 45 70
25 180 220 - 45 25
38

CORTE POR PLASMA
2. Presión de gas
Bajas presiones de gas, resultan en bajas velocidades del gas y los más bajos
voltajes de arco, esto se traduce en una temperatura del plasma mas baja,
originando insuficiente penetración. Por otra parte una presión muy baja provocará
TABLA N° 5
Material : Aluminio
Caudal L/min.
N2
Velocidad C
Cm/min.
3 170 180 45 400
6 170 220 45 300
10 170 220 45 250
15 170 220 45 150
20 170 220 45 100
TABLA N° 6
Material : Acero dulce
Procedimiento: Aire
Caudal L/min.
Aire
Velocidad C
cm/min.
3 170 125 35 500
5 170 125 35 400
10 160 150 35 250
15 165 160 45 125
20 170 160 45 100
39

CORTE POR PLASMA
una menor refrigeración de la tobera de cobre y un mayor calentamiento de la
misma disminuyendo su tiempo de vida y la posibilidad de generar un doble arco.
Si la presión del gas es muy alta, la vida del electrodo se reducirá debido al mayor
voltaje que se necesitará para mantener el arco que deriva en una mayor
temperatura del electrodo.
El doble arco también puede producirse cuando la tobera esta dañada, ya que no
se refrigera adecuadamente recalentándose la misma y reduciéndose la caída de
tensión entre el electrodo y la tobera y a través de la tobera.
Una tobera floja también causa recalentamiento de la misma debido al escape de
gas a través de la rosca de la misma que se asegura a la antorcha.
Filtro para secar el aire
2. Tobera de corte
El estado de la tobera influye fuertemente
en el corte, así una tobera dañada tiene
usualmente un orificio más grande,
debido a esto la densidad de corriente
será menor, disminuyendo la temperatura
del plasma puesto que al ser mayor el
área del orificio se tendrá menores
velocidades del gas y un flujo no
concéntrico con el arco, traduciéndose en
una menor penetración del arco.
Flujometro
Regulador de gas
40

CORTE POR PLASMA
3. Distancia entre la tobera de corte y la pieza a cortar (Stand Off)
Si esta es muy alta, el arco piloto no ionizará adecuadamente el espacio entre el
electrodo y la pieza a cortar, esto se traducirá en un inicio del arco principal de
corte difícil.
Si el arco de corte esta establecido y si se incrementa el STAND OFF, el arco
tenderá a extinguirse, debido al mayor voltaje requerido que excede la capacidad
de la máquina.
Un STAND OFF muy pequeño implica un menor voltaje de arco y por consiguiente
una menor potencia (Kw.) que la fuente de poder puede entregar, resultando en
una menor eficiencia de corte, pobre estabilidad del arco y cortes irregulares.
INFLUENCIA DE LA LONGITUD ENTRE LA TOBERA Y LA PIEZA A CORTAR
(STAND OFF) SOBRE EL VOLTAJE DE ARCO.
El voltaje de arco es una función del STAND OFF y el espesor de plancha, cuando el
espesor de plancha se incrementa, el máximo valor que puede tomar el STAND OFF
disminuye a su vez el máximo valor que puede tomar la potencia (Watts) de salida de la
fuente de poder se da con una mayor longitud de STAND OFF, un incremento del mismo
provoca un aumento en el voltaje de arco, mientras la corriente permanece constante
debido a las características de la fuente de poder (de corriente constante).
Efectos de la baja
velocidad en la
formación de un doble
arco en planchas
delgadas
Efectos de la alta
velocidad en la
oscilación de un
arco spray.
Efectos de la velocidad en la
superficie de corte.
CORRECTO MUY RAPIDO MUY LENTA
41

CORTE POR PLASMA
Gases monoatómicos y poliátomicos
Estos conceptos debemos tenerlos claros cuando se maneja la teoría del plasma:
a) Gases Poliatomicos.-
Estos gases para llegar al estado de plasma, primero se disocian, es decir se
descomponen en átomos, para luego llegar al estado de plasma en una ionización
parcial donde los átomos se dividen en protones y electrones.
Ejemplo. Hidrógeno (H2) y Nitrógeno (H2)
a) Gases Monoatómicos.-
En este caso los gases para llegan al estado de plasma, no pasan por disociación y
logran la ionización parcial .
Ejemplo. Argón (Ar) y Neón (Ne)
H2
H
H H H
+
DISOCIACIÓN
H+
H+
IONIZACIÓN
e-
e-
Argón
Ar
IONIZACIÓN
Ar+
e-
42

CORTE POR PLASMA
Radiaciones
El enorme calor producido por un arco de plasma (2 veces mas caliente que la superficie
del sol) produce radiaciones de distinto tipo, principalmente de rayos ultravioletas (UV).
Pero también se esta expuesto a rayos infrarrojos (IR) y radiaciones visibles. Debido a
que las radiaciones son de distinta longitud de onda, se esta expuesto a diferentes
riesgos.
Para trabajar con el proceso de corte por plasma tenga en consideración la siguiente
tabla para protegerse de los rayos.
Las radiaciones visibles intensas pueden
causar daños permanentes de la retina.
Las radiaciones ultravioletas causan
quemaduras en los ojos, notándose como
si tuviera arena en los ojos, y quemaduras
en la piel igual a las del sol.
Las radiaciones de onda corta producen
enturbamiento del cristalino, lo cual
después de 10 a 30 años pueden producir
cataratas.
Las radiaciones ultravioletas de onda
larga perturban el equilibrio del calor del
cuerpo.
43

CORTE POR PLASMA
Tipos de arco
El arco puede saltar de 2 formas.
a. Entre el electrodo de tungsteno y el material de aporte a cortar. Entonces se
denomina ARCO TRANSFERIDO O DIRECTO
b. Entre el electrodo y la parte externa de la boquilla, entonces se denomina ARCO
NO TRANSFERIDO O INDIRECTO.
44

CORTE POR PLASMA
El arco transferido se utiliza en la soldadura y corte.
El arco no transferido, dado su limitado poder calorífico, se utiliza para soldar espesores
pequeños y para la metalización.
El arco convencional se diferencia de los
otros porque utiliza una unidad de alta
frecuencia
45

CORTE POR PLASMA
Fase plasma
La ionización de los gases genera electrones libres entre los átomos de gas.
• Cuando esto ocurre, el gas se vuelve eléctricamente conductor, con capacidad de
transportar corriente.
• Al circular corriente, éste se vuelve plasma, la forma de la materia más abundante en
el universo.
Cuando un gas está compuesto de un número casi igual de iones positivos y negativos
se denomina plasma. Ejemplos de plasma son las atmósferas de la mayoría de las
estrellas, los gases en el interior de los tubos fluorescentes de los rótulos y anuncios, y
los gases de la capa superior de la atmósfera terrestre. Un gas se transforma en plasma
cuando la energía cinética de las partículas del gas se eleva hasta igualar la energía de
ionización del gas. Cuando alcanza este nivel, las colisiones de las partículas del gas
provocan una rápida ionización en cascada, y el gas se transforma en plasma. Si se
aporta la suficiente energía aplicando calor, la temperatura crítica se situará entre 50.000
y 100.000 K, elevándose a cientos de millones de grados, la temperatura requerida para
mantener el plasma. Otro modo de convertir un gas en plasma consiste en hacer pasar
electrones de alta energía a través del gas.
Los físicos nucleares consideran que un plasma en el interior de un campo magnético
cerrado les permitirá aprovechar la enorme energía de la fusión termonuclear para fines
pacíficos. En el plano conceptual, se trataría de un motor de plasma dirigido para
propulsar las naves espaciales.
Propiedades de un gas en estado de plasma
La eficacia de la calidad de corte, depende de las siguientes propiedades de un gas:
Energía de Ionización
Energía de disociación
Peso Molecular
Conductividad térmica
Reactividad química
46

CORTE POR PLASMA
Riesgos por la formación de vapor en algunos elementos químicos.
Muchos de los metales cuando sobrepasan su punto de fusión son muy dañinos para la
salud, ejemplo de ello son los materiales que contienen cadmio, el mismo que al llegar a
evaporarse produce daños severos a los pulmones. Tenga en cuenta siempre el material
que trabaja y cual es su composición química.
°C
2000
1500
1000
500
Manganeso
Aluminio
Plomo
Magnesio
Zinc
Cadmio
Azufre
°C
200
250
300
350
400
Molibdeno
Vanadio
Hierro
Cobalto
Níquel
Circonio
Sílice
Cobre
Cromo
47

CORTE POR PLASMA
Gases que pueden utilizarse en el corte por plasma
En general los gases plasmógenos, o generadores del plasma por ionización, son gases
nobles (argón, helio, neón), hidrógeno, aire y nitrógeno.
Los gases utilizados son un factor importante en el corte por plasma, y no solo por
aspectos técnicos, sino por su influencia en el costo de operación. El gas puede
influirnos en el tipo de electrodo a utilizar (posible degradación, como hemos indicado),
energía calorífica, transferencia de la misma, en la estabilidad del arco, es decir en la
conducción del proceso de corte. Depende de la intensidad, de la longitud de arco,
material a cortar, tipo de equipo (corte en seco, en agua).
El oxígeno es el gas más recomendable para cortar acero al carbono, aunque no es
muy recomendable para aceros inoxidables o aluminio.
El nitrógeno, es muy apropiado para el corte de acero inoxidable y aluminio, sobre
todo en espesores finos. Es relativamente barato y proporciona una buena duración de
los electrodos.
El argón, por si solo, es ineficiente en cortes industriales, y se emplea exclusivamente
para mantenimiento de arcos pilotos. La mezcla de argón – hidrógeno, en contenidos
del orden del 30 % en este último, es una combinación con gran capacidad para el corte
de altos espesores y en este campo por ejemplo, proporciona la mejor calidad para corte
de aceros inoxidables en espesores superiores a 12 – 15 mm. Produce menos humos
que otros procesos, lo que favorece las condiciones medioambientales de la zona de
operación; sin embargo, su precio puede ser hasta tres veces el costo del nitrógeno.
Actualmente el aire comprimido es el más usado, debido a que es más económico y lo
tenemos a granel en el ambiente y con ayuda de una compresora se puede tener el aire
necesario para realizar el corte.
El siguiente cuadro muestra los gases más utilizados.
GAS SIGNO QUIMICO PESO MOLECULAR
Argón
Hidrógeno
Nitrógeno
Aire
Helio
Neón
oxígeno
Ar
H2
N2
N2, O2, Ar
He
Ne
O2
40
2
28
---
4
20
32
48

CORTE POR PLASMA
Efectos metalúrgicos
Como es conocido, en las proximidades al cordón de soldadura se puede apreciar una
superficie afectada por el efecto del calor al que ha sido sometido.
De forma similar, ocurre en los bordes de una pieza que ha sido seccionada por el
procedimiento de corte por plasma. Ello se debe al calor generado por el arco eléctrico.
A continuación veremos la forma en que se ven afectados los siguientes materiales por
la elevad temperatura del arco eléctrico:
- Aceros al carbono, se puede apreciar en el corte una zona de fusión que se
extiende hasta 0.01 mm. del borde. La zona afectada por el calor alcanza una
profundidad de 0.3 mm. En donde la dureza del material se ve aumentado como
consecuencia de cambios micro estructurales.
- Aluminio, cuando se trata de cortar aluminio podemos apreciar una zona de
fusión que se extiende hasta 0.04 mm. Del borde. La zona afectada por el calor
alcanza una profundidad de hasta 1 mm.; en dicha zona podremos detectar cierta
porosidad producida por el gas plasmógeno.
- Aceros inoxidables, en el caso del acero inoxidable el corte con plasma se
realiza a una velocidad mayor que la de los materiales anteriores, por lo que
apenas se producen modificaciones en las propiedades del metal base.
Porosidad en las soldaduras de juntas cortadas con plasma
Según estudios parecen poros en las soldaduras cuyas planchas han sido seccionadas
por el procedimiento de corte por plasma, en la que se ha utilizado aire como fluido
plasmógeno.
Ello se debe a la gran concentración de nitrógeno en las superficies de corte; dicha
concentración es bastante mayor a la solubilidad en el acero.
El riesgo mayor de porosidad se produce cuando se obtiene una penetración incompleta,
lo cual da una concentración elevada de porosidad en la raíz del cordón.
A continuación mencionaremos los diferentes procedimientos para disminuir la
porosidad.
a) Esmerilar la superficie cortada antes de soldar
b) Reemplazar el fluido plasmógeno, cuando se trate de aire por oxígeno
c) Ajustar los parámetros de soldadura de forma que la penetración sea
completa.
d) Someter las uniones a un tratamiento térmico de fusión
e) Conseguir una aleación del metal de aportación con titanio ó aluminio
49

CORTE POR PLASMA
MECANICO CONSTRUCCIONES METALICAS REF HIC 04/HT04 1/1
Contenido de calor en función de la temperatura del gas
En el gráfico se puede determinar el poder calorífico que pueden desprender los gases
según la temperatura que se les aplica. Se puede determinar lo Siguiente:
1. El nitrógeno se disocia aproximadamente en los 8000 ° K y pasa al estado de
plasma ionizándose en los 12000 ° K, liberando una energía calorífica de 15,000
Kcal. /m3
.
2. El Hidrógeno se disocia aproximadamente en los 6000 ° K y pasa al estado de
plasma ionizándose en los 10000 ° K, liberando una energía calorífica de 12,000
Kcal. /m3
.
3. El Argón se ioniza directamente pasando al estado de plasma en los 12000 ° K,
liberando una energía calorífica de 8,000 Kcal. /m3
.
Como se puede observar y concluir: Es el Nitrógeno quien presenta mejores condiciones
de eficacia para el corte por plasma, por su mayor poder calorífico.
(Temperatura del gas)
Ar
50

CORTE POR PLASMA
Material de los electrodos
Los electrodos pueden ser de Wolframio toriado, como en los equipos de soldadura por
plasma, pero en caso de utilizarse aire u oxígeno como gases, es necesario utilizar
electrodos de hasfnio o zirconio. A continuación se presenta un resumen de estos
materiales para electrodos de corte por plasma.
Debe tenerse en cuenta que los electrodos son consumibles y tienen un período de
duración en función al tiempo de trabajo. Muchos de los problemas con los electrodos en
el corte por plasma cuando se trabaja con oxigeno u aire se debe a la velocidad de
oxidación, de allí que se utilizan materiales mas resistentes y se mejoran los tipos de
boquillas, factores importantes en este proceso.
51

CORTE POR PLASMA
Relación entre la conductividad térmica y la temperatura en algunos gases.
Ahora en el grafico siguiente podemos observar que:
1. El Argón tiene muy baja conductividad térmica e incluso sigue bajando conforme
aumenta la temperatura.
2. El Nitrógeno tiene una conductividad térmica inestable.
3. El Helio presenta una conductividad térmica directamente proporcional a la
temperatura, esta característica es de gran ventaja en el proceso de corte por
plasma.
4. Así mismo el Hidrógeno tiene buenas características de conductividad eléctrica,
pero presenta inestabilidad.
52

CORTE POR PLASMA
Boquillas para corte por plasma
Existen en el mercado una variedad de boquillas o elementos que forman parte de la
antorcha, los mismos que ha logrado solucionar una serie de problemas en corte por
plasma.
Se puede encontrar actualmente en el mercado boquillas de doble flujo, el mismo que
permite tener una línea más de gas, que permite mejorar la calidad de corte, así como
refrigerar el sistema.
Así mismo tenga presente que las boquillas, tienen sistemas de refrigeramiento, y es
común el uso de agua.
BOQUILLA DE DOBLE FLUJO
1ra.Línea de gas 2da.Línea de gas
53

CARPINTERIA METALICA I
MEC. CONSTRUCCIONES METALICAS REF HOJA DE TRABAJO 1/1
Marque con X a respuesta correcta.
1. El estado físico da materia conocido como cuarto estado de la materia se llama:
a) ( ) sólido;
b) ( ) vapor;
c) ( ) plasma;
d) ( ) gas.
2. Cuando acrecentamos energía a un gas, las propiedades térmicas
y eléctricas de ese gas son alteradas. A ese proceso se le conoce con el nombre de:
a) ( ) ionización
b) ( ) gasificación;
c) ( ) purificación;
d) ( ) electrificación.
3. El surgimiento del proceso de corte a arco plasma ocurre a partir de pesquisas sobre:
a) ( ) llamas;
b) ( ) electrodos;
c) ( ) energía;
d) ( ) soldadura.
4. Las características del arco plasma varían de acuerdo con:
a) ( ) aire comprimido, electricidad y vapor;
b) ( ) pieza de trabajo, metal y oxígeno;
c) ( ) gas, pico de salida y tensión de arco eléctrico;
d) ( ) plasma, pico, arco y temperatura.
5. El corte plasma con aire comprimido es bastante usado porque proporciona:
a) ( ) buen acabado y equipamiento sofisticado;
b) ( ) disminuye la velocidad de corte;
c) ( ) poca oxidación o;
d) ( ) corte económico y aumento de velocidad de corte.
Responda:
6. - De que material son los electrodos para corte con oxígeno u aire comprimido.
7. - Cuales son los métodos de corte en la industria?
8. - Cuál es la temperatura aproximada donde un gas pasa al estado de plasma?
9. - Cuáles son los componente de un equipo de corte por plasma?
10. -Cuáles son los tipos de antorcha y en que se diferencian?
11.- Que características presenta un equipo inversor para corte por plasma?
12.- Cómo influye la presión del gas en el corte por plasma?
13.- Cuál es la diferencia entre un arco transferido y un no transferido en corte por
plasma?
14.- Que gases pueden utilizarse para cortar con plasma?
15.- Cuales son los efectos metalúrgicos que ocurren después de cortar con plasma?
54

CORTE POR PLASMA
MECANICO DE CONSTRUCCIONES METALICAS REF H- BIBLIOGRAF. 1/1
1. FRANCISCO CARRILLO
OLIVARES
2. STELL INDUSTRY S.A.
3. ENTE VASCO DE LA ENERGIA.
4. AWS, EXSA, SENATI
5. TOMAS GOMEZ MORALES
6. GERMAN HERNADEZ RIESCO
Soldadura, corte e inspección de obra
soldada. 3era. Edición. España, 1998
Soldadoras por arco eléctrico en todos
sus procesos. Lima, Perú. 1996
Tecnologías asistidas por plasma,
fundamentos, aplicaciones industriales y
tecnológicas. Madrid, España. 1997
1er. Simposium Internacional de
Soldadura, 2° Encuentro Nacional. Lima,
Perú. 1995
Mantenimientos de autos propulsados,
carrocería, elementos fijos. España,
1998.
Manual del Soldador. CESOL, España.
8va. Edición. 1994
55

PROPIEDAD INTELECTUAL DEL SENATI PROHIBIDA
SU REPRODUCCIÓN Y VENTA SIN LA AUTORIZACIÓN
CORRESPONDIENTE
CÓDIGO DE MATERIAL EDICIÓN
0411 FEBRERO 2005

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