O corte por plasma é um processo muito versátil de fabricação de metais. Ele utiliza um fluxo de gás ionizado de alta temperatura e velocidade para fundir e expelir o metal. Logo, depende do uso de um ar comprimido limpo e seco.
Ou seja, a presença de contaminantes (óleo, água e partículas) deve ser evitada, especialmente por comprometer a eficiência do processo, danificar o equipamento e afetar a qualidade do acabamento.
Neste artigo, entenda quais são os fatores mais relevantes no uso do ar comprimido no corte por plasma, além de dicas para resolver problemas. Boa leitura.
Por que o ar comprimido é importante no corte por plasma?
A seleção do compressor de ar comprimido para os processos de corte de plasma é crucial na garantia de um desempenho ideal, maior qualidade e a longevidade do equipamento.
O ar comprimido é essencial no corte por plasma por vários motivos:
Formação do plasma
Ele é utilizado para gerar o plasma, um gás ionizado de alta temperatura que funde o metal.
Consequentemente, sua qualidade, incluindo limpeza e nível de umidade, afeta a estabilidade e a intensidade do plasma, influenciando a precisão e a velocidade do corte.
Resfriamento da tocha
Também é utilizado no resfriamento da tocha, protegendo os componentes internos do superaquecimento e prolongando sua vida útil.
A presença de impurezas e umidade no ar pode comprometer o resfriamento, levando a falhas prematuras da tocha.
Remoção de escória
O fluxo constante de ar comprimido ajuda a remover a escória (metal fundido que se solidifica na superfície da peça cortada).
Um fluxo de ar adequado garante um corte limpo e reduz a necessidade de retrabalho, favorecendo o fluxo de vazão da escória.
Proteção dos consumíveis
O ar comprimido limpo e seco protege os consumíveis da tocha, como o eletrodo e o bocal (bico), do desgaste prematuro.
Ou seja, a umidade e as impurezas no ar, que podem corroer os consumíveis, devem ficar longe do processo, impedindo que a vida útil seja reduzida.
Como o ar comprimido é contaminado?
Como visto anteriormente, a vida útil e o desempenho das peças consumíveis de uma tocha de corte por plasma podem ser afetados pela presença de contaminantes no ar comprimido.
Para o corte, existe um sistema de fornecimento de ar que consiste em um tubo ou mangueira projetado para fornecer ar comprimido com taxa de fluxo e pressão corretas.
Essas variáveis dependem das recomendações dos fabricante e do sistema de corte, portanto, o compressor e o sistema de ar devem ser dimensionados adequadamente para trabalhar corretamente.
Cabe ao compressor capturar o ar e fazer com que ele passe por meio de uma bomba (geralmente de compressor a pistão) que fornece o ar ao tanque e aumenta sua pressão.
Dados típicos de compressores são de 90 a 135 psi. Ao aumentar a pressão do ar, um volume muito maior pode ser armazenado no tanque, tornando o sistema eficiente.
O que ocorre, porém, é que muitos locais têm níveis altos de umidade no ar. Ao comprimi-lo no tanque, o mesmo volume de umidade por metro cúbico de ar ambiente também é armazenado.
A bomba do compressor também aumenta o calor no ar armazenado. Consequentemente, níveis elevados de umidade e ar quente são contidos no tanque.
À medida que esse ar quente viaja pela tubulação em direção à máquina de corte por plasma, este resfria e se condensa, o que resulta em ar contaminado com gotículas de umidade em aerossol.
Quando o ar atinge a tocha de corte, há:
- Queda de pressão à medida que o ar atinge novamente a atmosférica;
- Rápido resfriamento;
- Condensação da umidade.
Ou seja, em um dia quente e úmido, com um sistema de ar comprimido sem filtros e secadores, não é incomum ver uma névoa de água espirrando de uma tocha de corte por plasma durante o modo de teste.
Como a água afeta os consumíveis da tocha?
A segurança do processo de corte por plasma depende de um equilíbrio físico delicado e cuidadosamente controlado.
Uma tocha de plasma de ar é projetada para criar a taxa de fluxo correta e o padrão de redemoinho de gás que fornecerá uma boa combinação de velocidade do arco, densidade de energia e vida útil do consumível.
Conforme destacado em um artigo da Consultoria Ambiental, o ar limpo e seco tem:
- 21% de oxigênio;
- 78% de nitrogênio;
- 1% de argônio;
- 0,03% de dióxido de carbono.
As peças consumíveis são projetadas e fabricadas para funcionar melhor nessa combinação. Mas, quando a umidade é adicionada, a química do plasma muda.
A água, assim que submetida às altas temperaturas, tem seus elementos básicos oxigênio e hidrogênio separados. Estes alteram o equilíbrio físico, bem como os efeitos de resfriamento da tocha.
Da mesma forma, o emissor de háfnio do eletrodo começa a sofrer rápida erosão, danificando o orifício do bico e o formato do orifício. Também altera drasticamente a qualidade de corte e desgasta as peças consumíveis em um ritmo acelerado.
Frequentemente, também há outras razões:
- Bomba de compressor gasta, que libera um pouco de óleo a cada curso devido ao desgaste de seu isolamento;
- Tubulação antiga e enferrujada, que permite que partículas de ferrugem entrem na tocha;
- Entrada de ar do compressor, que pode estar perto de uma fonte de poeira.
Como a umidade relativa varia em locais geográficos diferentes, é comum ver uma vida curta de consumíveis e sintomas de baixa qualidade de corte ir e vir.
Na América do Sul, por exemplo, os níveis de umidade aumentam durante os meses quentes de verão, reduzindo a vida útil dos consumíveis.
Ou seja, falhas no processo de corte a plasma podem, sim, estarem relacionadas ao clima. Acredite ou não, a umidade em seu sistema de ar comprimido terá um efeito dramático!
Dicas para ter ar comprimido sempre limpo e seco!
A solução para livrar seu sistema do excesso de umidade é muito simples ou um pouco complexa, dependendo do nível de umidade.
Independentemente disso, a tarefa mais importante para minimizar a umidade é drená-la do tanque do compressor diariamente.
Ela se acumula à medida que ele esfria e não é incomum que litros de água estejam presentes em um tanque quando este é operado em um clima muito úmido.
Neste contexto, vale seguir a norma ISO 8573-1, referência internacional para sistemas de ar comprimido. Ela é focada no nível de contaminantes e na classe de pureza, de acordo com cada tipo de aplicação. Veja:
Figura 1 – Classificação da qualidade do ar, segundo a norma ISO 8573-1:2010.
Fonte: Metalplan
Para sistemas de corte por plasma, a qualidade do ar deve ter o grau de pureza 1.2.2, ou seja:
- Quantidade de partículas sólidas de 0,1 a 0,5 mícron máx.: 20.000 /m³
- Quantidade de partículas sólidas de 0,5 a 1 mícron máx.: 400 /m³
- Quantidade de partículas sólidas de 1 a 5 mícron máx.: 10 /m³
- Ponto de condensação máximo do vapor de água = -40 °C
- Conteúdo de óleo (aerossol, líquido e vapor) ≤ 0,1 mg/m³
Na maioria das aplicações com ciclo de trabalho baixo (como em pequenas oficinas), adotar um filtro coalescente simples + filtro de partículas projetado para remover pequenas quantidades de água pode ser adequado.
Ainda, para as instalações mais simples, o circuito de ar comprimido deve conter os elementos:
- Compressor de ar;
- Purgador;
- Mangueira de no mínimo 7 metros entre o compressor e o filtro coalescente;
- Filtro coalescente (tipo mostrado na figura 2);
- Mangueira de, no máximo, 10 metros entre o filtro coalescente e a máquina.
Além disso, o nível de instalação do compressor sempre deve ser mais baixo que o nível da máquina de corte por plasma. Veja na imagem abaixo:
Figura 3 – Instalação de sistema de ar comprimido recomendado.
Fonte: BALMER
Mas, tenha cuidado com filtragem exagerada! É comum ter reclamações sobre sistemas de plasma que se desligam automaticamente devido ao uso de muitos filtros.
Em caso de dúvidas, instale medidores de pressão precisos a montante e a jusante dos filtros e monitore a operação enquanto o ar flui na tocha. A quantidade de queda ajudará você a monitorar a condição do seu sistema de filtragem de ar.
Pensado nisso, a Vulcano CUT 105 da Balmer conta com código de erro de baixa pressão. Ele é acionado sempre que o fornecimento de ar não está na pressão desejada e necessária.
Visando a flexibilidade, há diferentes unidades de medida de visualização de pressão do ar para evitar conversões de medidas quando necessário.
Balmer: sua parceira ideal para tochas de corte por plasma
Além de um compressor de ar adequado, uma boa tocha também é crucial para o desempenho da operação. Elas devem garantir um arco estável e preciso, resultando em cortes limpos e eficientes.
Para otimizar ainda mais sua operação, considere utilizar as tochas da Balmer. Elas são projetadas para oferecer o máximo desempenho e durabilidade, garantindo cortes precisos e eficientes em diversas aplicações.
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