¿Qué es el plasma?
Para explicar correctamente cómo funciona una cortadora plasma, debemos empezar por responder a la pregunta básica “¿Qué es el plasma? En sus términos más simples, el plasma es el cuarto estado de la materia. Comúnmente pensamos que la materia tiene tres estados: sólido, líquido y gaseoso.
La materia cambia de un estado a otro mediante la introducción de energía, como el calor. Por ejemplo, el agua pasa del estado sólido (hielo) al líquido cuando se le aplica una cierta cantidad de calor. Si se aumentan los niveles de calor, volverá a cambiar de líquido a gas (vapor).
Ahora, si los niveles de calor aumentan de nuevo, los gases que componen el vapor se ionizarán y se volverán conductores de la electricidad, convirtiéndose en plasma.
Una cortadora plasma utilizará este gas conductor de electricidad para transferir energía de una fuente de alimentación a cualquier material conductor, lo que resulta en un proceso de corte más limpio y rápido que con oxicorte.
La formación del arco de plasma comienza cuando un gas como el oxígeno, el nitrógeno, el argón o incluso el aire del taller es forzado a través de un pequeño orificio de la boquilla dentro de la antorcha.
A continuación, se introduce en este flujo de gas a alta presión un arco eléctrico generado por la fuente de alimentación externa, dando lugar a lo que comúnmente se denomina “chorro de plasma”. El chorro de plasma alcanza inmediatamente temperaturas de hasta 40.000° F, perforando rápidamente la pieza de trabajo y expulsando el material fundido.
- Componentes del sistema de plasma
Fuente de energía — La fuente de energía de plasma convierte el voltaje de línea de CA monofásico o trifásico en un voltaje de CC suave y constante que oscila entre 200 y 400 VCC.
Este voltaje de CC es responsable de mantener el arco de plasma durante todo el corte. También regula la salida de corriente requerida en función del tipo y espesor del material que se está procesando.
Consola de Arranque del Arco – El circuito ASC produce un voltaje de CA de aproximadamente 5.000 VCA a 2 MHz que produce la chispa dentro de la antorcha de plasma para crear el arco de plasma.
Antorcha de plasma – La función de la antorcha de plasma es proporcionar la alineación y el enfriamiento adecuados de los consumibles. Las principales piezas consumibles necesarias para la generación del arco de plasma son el electrodo, el anillo de remolino y la boquilla.
Se puede utilizar una tapa de protección adicional para mejorar aún más la calidad del corte, y todas las piezas se mantienen unidas mediante tapas de retención interiores y exteriores.
La gran mayoría de los sistemas de corte por plasma actuales pueden agruparse en las categorías convencional o de precisión.
Los sistemas de plasma convencionales suelen utilizar aire del taller como gas de plasma, y la forma del arco de plasma viene definida básicamente por el orificio de la boquilla. El amperaje aproximado de este tipo de arco de plasma es de 12-20K amperios por pulgada cuadrada.
Todos los sistemas manuales utilizan plasma convencional, y todavía se utiliza en algunas aplicaciones mecanizadas donde las tolerancias de las piezas son más tolerantes.
Los sistemas de plasma de precisión (alta densidad de corriente) están diseñados y fabricados para producir los cortes más nítidos y de mayor calidad que se pueden lograr con plasma. Los diseños de la antorcha y los consumibles son más complejos, y se incluyen piezas adicionales para constreñir y dar forma al arco.
Un arco de la cortadora plasma de precisión es de aproximadamente 40-50K amperios por pulgada cuadrada. Se utilizan múltiples gases como oxígeno, aire de alta pureza, nitrógeno y una mezcla de hidrógeno/argón/nitrógeno como gas de plasma para obtener resultados óptimos en una multitud de materiales conductores.