Corte por plasma

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¿Cuál es el principio de corte por plasma?

El corte por plasma es uno de los procesos más utilizados para cortar metales. Su origen se remonta a 1954, cuando se descubrió que aumentando el caudal de gas y disminuyendo la abertura de la boquilla en la soldadura TIG, se obtiene un haz de plasma capaz de cortar metales.

De hecho existe la soldadura por plasma que es una variante de la soldadura TIG. Se diferencia de esta en que se trabaja a temperaturas más altas para producir el plasma y la boquilla de la pistola es más estrecha.

La zona de impacto es menor que en la soldadura TIG, por lo que es buena para chapas de poco espesor

¿Qué es un plasma?

Un plasma puede cortar metales pero, ¿qué es?

De todos es conocido que los estados de la materia son sólido, líquido y gas. Pero hay un cuarto estado de la materia: el plasma.

Cuando un gas se calienta a temperaturas muy altas (aproximadamente 30.000 ºC) se llega al estado de plasma. En este estado, los átomos de gas quedan ionizados porque los electrones salen fuera de los orbitales. Se forman iones con carga positiva y quedan también electrones libres.

Por esto no es difícil ver que los plasmas son extraordinarios conductores de la electricidad.

¿Para qué sirve el corte por plasma?

El sistema de corte con plasma se utiliza para cortar metales de distintos espesores. El metal que más se suele cortar es acero inoxidable.

Para ello se utiliza una antorcha por donde sale el plasma. Dicho plasma se consigue mediante un gas inerte que sale a velocidad alta. A través de la boquilla de la antorcha sale un arco eléctrico que consigue convertir el gas en plasma calentándolo a 30.000 ºC. La boquilla es muy pequeña, por tanto la energía sale muy concentrada.

Los plasmas tienen temperatura suficientemente alta como para derretir los metales, produciendo el corte. La principal ventaja es que el calor se concentra mucho en la zona de corte, lo cual evita deformaciones.

Antes de comenzar a usarse el corte por plasma, se utilizaba el corte oxiacetilénico para la misma función. No obstante, el corte por plasma tiene varias ventajas con respecto al oxicorte:

  • Mayor velocidad de corte, hasta 6 veces mayor.
  • Corte sin distorsiones.
  • Bajos costes operativos.
  • Ausencia de gas inflamable.
  • Puede cortar más variedad de materiales.
  • Puede cortar metales de muy poco espesor.
  • El oxicorte requiere un control estricto de la velocidad de corte para mantener el proceso oxidante. El plasma no requiere tanta precisión.
  • Corta metal expandido, algo casi imposible con oxigás.
  • Mucho mejor para cortes no lineales.

De todos modos, el oxigás no ha desaparecido y en algunas aplicaciones es mejor que el plasma.

Por ejemplo, corta secciones gruesas más rápidamente que el plasma. Por gruesas entendemos espesores mayores de 2,5 cm aproximadamente. También las máquinas son más económicas.

Equipo necesario para trabajar el corte por plasma

El equipo básico de cortado de plasma contiene los siguiente utensilios:

  • Antorcha para aplicar el plasma. Esta contiene un electrodo y una zona por donde pasa el gas.
  • Bombona de aire comprimido.
  • Máquina de corte por plasma.

Para generar un buen corte de plasma se tendrán en cuenta las siguiente variables:

  • Distancia de la boquilla de la antorcha al metal.
  • Flujo y presión del gas
  • Gas utilizado.
  • Intensidad de corriente eléctrica
  • Velocidad de corte.

Estos parámetros se regulan en la máquina.

El gas que se utiliza puede ser argón, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, aire o mezcla de varios de estos gases. El más utilizado es el nitrógeno porque proporciona cortes de mejor calidad y deteriora menos la boquilla de la antorcha.

El haz de gas durante el proceso está dividido en dos zonas:

  • Zona envolvente: es la zona exterior, está más fría y sin ionizar. El contacto de este gas con la boquilla de la antorcha sirve para refrigerarla, tenerla más aislada de la electricidad y limitar el arco eléctrico a la zona del plasma.
  • Zona central periférica: es un gas caliente no suficientemente conductor de electricidad.
  • Núcleo: es la zona de plasma propiamente dicho.

El electrodo puede ser de tungsteno, hafnio o circonio. El hecho de que sea de un metal u otro depende del gas utilizado.

El equipo descrito es una forma tradicional de corte por plasma, pero actualmente existen otros más avanzados, como las mesas de corte por plasma.

Las mesas de corte por plasma tienen un aspecto parecido al de un plotter. En lugar de utilizar una antorcha para trabajar, la mesa de corte por plasma funciona mediante control numérico.

Esto significa que no hay un trabajador realizando la operación manual, sino que lo que hace es programar la máquina para que trabaje automáticamente.

¿Cómo se hace el corte por plasma?

El corte de plasma se realiza con corriente continua. Vamos a describirlo con detalle:

  1. El gas plasmógeno atraviesa el arco eléctrico. Al pasar por el arco se calienta rápidamente a temperatura muy alta.
  2. El plasma se expande y se acelera al pasar por el orificio de constricción de la antorcha.
  3. El arco eléctrico alcanza el metal y lo funde.
  4. El haz de plasma expulsa el metal fundido y así es como se forma el corte.

Se llama arco transferido al arco eléctrico que se forma entre el electrodo y el metal a cortar. Al comienzo del proceso el gas todavía no se ha transformado en plasma, por tanto no se puede formar el arco.

En esos primeros instantes se produce un arco piloto con un generador de alta frecuencia que ioniza el gas. Después de esto el arco piloto ya no es necesario y se apaga.

¿Cuánto cuesta un corte por plasma?

En el trabajo de corte con plasma hay cuatro grandes costes: energía, gases, repuestos y mano de obra. Esto sin contar la inversión inicial en maquinaria.

El coste de la energía de este proceso depende de la energía eléctrica consumida, el tiempo de encendido del sistema y el precio de la electricidad (kilowatio/hora).

La cantidad de energía consumida depende de la intensidad de corriente y del voltaje de la máquina. Para hacer la operación de forma sencilla, hay que multiplicar intensidad por voltaje promedio.

También hay que tener en cuenta el factor de eficiencia. Por esto, el consumo de entrada es algo menor que el valor que sale multiplicando voltaje e intensidad.

Como hemos visto, el tiempo es otra variable muy importante, en concreto el tiempo durante el cual está encendido el arco. El tiempo de encendido depende del tiempo que cueste realizar el trabajo y esto depende del dibujo de las piezas cortadas, del espesor del material, de la velocidad de la máquina y más factores.

En cuanto a los gases plasmágenos utilizados son:

  • Mezcla de argón o nitrógeno con hidrógeno para cortar acero inoxidable.
  • Las mezclas antes mencionadas o aire para cortar aluminio.
  • Oxígeno para cortar acero de construcción.

De todos estos gases el más barato es el aire. El hidrógeno y argón son los más caros.

Todo depende también del gas que se consuma para una determinada presión y abertura de la boquilla de salida.También hay que tener en cuenta los gases de protección que pueden tener un precio considerable.

El coste de los repuestos depende del precio, rendimiento y duración de las piezas. La duración de la antorcha y otras piezas depende de la duración de los cortes, número de perforaciones y tiempo de encendido del arco. De estos parámetros se puede hacer seguimiento. Hay que llevar un mantenimiento adecuado de las piezas para evitar costes innecesarios.

En cuanto a los costes de mano de obra, es importante saber el salario de los operarios. Es un trabajo difícil y los trabajadores tienen que estar especializados. Un soldador con experiencia puede cobrar unos 30.000 euros brutos anuales.

¿Qué precio vale una máquina de corte por plasma?

Como puedes imaginar, las máquinas y mesas de corte tienen un precio bastante alto. Las mesas son de mayor tamaño y su tecnología es más avanzada. El precio orientativo es 7000-15000 euros.

En cuanto a las máquinas, cualquier máquina cortadora de plasma moderna llevará tecnología inverter y encendido del arco piloto. Los precios de estas máquinas oscilan entre 1000-4000 euros.

Si buscas comprar una máquina de corte por plasma, en Barmalopesa somos distribuidores de la marca Telwin, una firma italiana de productos de soldadura que se ha expandido por varios países.

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Nos encantará conocerte y asesorarte.  En cualquier caso, siempre puedes consultarnos sin compromiso.

Os dejamos un par de vídeos que hablan de los equipos de corte por plasma

Listado ordenado de máquinas de corte por plasma (ordenado por modelos Telwin de la A la Z )

Telwin Enterprise Plasma 160 HF 230/400V 3ph cód:815870
Telwin Superior Plasma 160 230/400V 3ph cód:816174
Telwin Superior Plasma 60 HF 400V cód:815506
Telwin Superior Plasma 90 HF 400V cód:815518
Telwin Technology Plasma 41 230V cód:815493
Telwin Technology Plasma 54 Kompressor 230V cód:815088

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