Oxicorte

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AGA, con sus innovadores conceptos en la producción y la comercialización de gases, fortalece su característica de pioneraen este mercado. Siendo líder en tecnología, AGA tiene como meta la constante superación de sus límites. Históricamenteemprendedora, actúa en forma continua en el desarrollo de procesos innovadores y de nuevos productos de alta calidad.

Linde Gas también se hace presente. Creamos valor agregado y claras ventajas competitivas, generando mayor rentabilidadpara nuestros clientes. Independientemente de la dimensión de la empresa, nuestras aplicaciones son desarrolladaspara satisfacer las exclusivas necesidades de ellos.

Si usted quiere estar preparado para la competencia del mañana, necesita un socio para quien la excelencia en calidad,la optimización de procesos y el incremento de la productividad sean aspectos del día a día de sus negocios. Nuestradefinición de socio no significa exclusivamente estar presente, sino estar con usted.En AGA el trabajo en equipo es la esencia del éxito comercial.AGA - Ideas become solutions.

Manteniéndose al frente a través de la innovación

El oxicorte es el método más utilizado para cortar aceros al carbono y de baja aleación. El proceso, que cubre todo el rango de espesores desde 1 mm hasta 2.500 mm, proporciona una excelente calidad de corte y los costos de inversión son reducidos. Además, el proceso es fácil de mecanizar.El oxicorte es un proceso de combustión. Un chorro de oxígeno quema el metal en una zona estrecha y retira los productos de la combustión (escorias) de la sangría. La pureza del oxígeno de corte es sumamente importante para la velocidad de corte que puede alcanzarse. La velocidad de corte esdirectamente proporcional al nivel de

pureza de oxígeno.Antes de iniciar el proceso de oxicorte, hay que precalentar el acero a la temperatura de ignición. Esto se efectúa con una llama de oxígeno y gas combustible.La elección del gas combustible afecta el proceso de corte en cuanto a la calidad, tiempos de precalentamiento y el espesor de material que puede cortarse con buen resultado.La parte más importante del equipo es la boquilla de corte. El rendimiento de la boquilla aumenta con velocidad de salida el chorro de oxígeno de corte, la cualdepende a su vez de la forma de la salida

del conducto de corte. Dándole a la salida una forma convergente-divergente, la velocidad de corte podrá ser mayor, debido a la alta velocidad de salida del chorro de oxígeno de corte. Para aumentar aún más la velocidad de corte, se puede usar una boquilla de cortina. En este tipo de boquilla, el chorro de oxígeno de corte está rodeado por una cortina de oxígeno para reducir la contaminación por productos de combustión y del aire, que reducen la pureza del oxígeno y con ella la velocidad de corte.

1 Oxicorte

OXICORTE

Operaciones mas sencillas

En el caso del GLP, la experiencia demuestra que la composición de la mezcla contenida en el cilindro se va modificando a medida que ésta se va consumiendo. Esto conlleva periódicas interrupciones en el proceso a fin de ajustar la relación gas combustible-oxígeno. La composición controlada del THERMOLENETM garantiza el abastecimiento de una mezcla gaseosa sin variaciones, permitiendo que la llama producida por la misma sea constante durante todo el ciclo de vaciado del cilindro.

Con THERMOLENETM no es necesario ajustar la relación de mezcla, puesto que la composición del gas no sufre modificaciones durante el uso del cilindro.

Oxicorte 10

Especificaciones

Presión en el cilindro a 15oC (Bar)

Temperatura de la llama (oC)

Velocidad de combustión (m/seg)

Concentración de calor en la llama primaria (kw/cm2/seg)

Consumo de oxígeno para llama normal (m3/m3)

Poder calorífico de la llama primaria (MJ/m3)

Poder calorífico de la llama secundaria (MJ/m3)

Densidad (kg/m3) a 15oC

Densidad líquida (kg/l)

Rango de flamabilidad en el aire (%)

THERMOLENETM

9

2.900

4,1

9,0

1:2,7

16

72

1,78

0,52

2-11

GLP

7

2.810

3,9

5,2

1:3,6

10

83

1,98

0,51

2,1-9,5

Acetileno

18

3.100

11,4

18,1

1:1,2

19

36

1,09

-

2,2-82

GAS

Concentraciónen la llamaprimaria

%

3.1002.9002.8102.770

351610

5

Temp. llama oCllama normal

AcetilenoTHERMOLENETM

GLPGas natural

Gráfico 4

Especificaciones técnicasde los gases combustibles.

El proceso de oxicorte se usa desde hace muchos años en la industria manufacturera y sigue siendo el proceso más utilizado para el corte de aceros al carbono y de baja aleación. Algunas razones de estos son:

La versatilidad. El método de oxicorte cubre toda la gama de espesores, desde 1 mm hasta 2.500 mm (0,04 a 100 pulgadas), o incluso más gruesos, para los aceros al carbono y de baja aleación.

La excelente calidad de corte.

El bajo costo de inversión.

Es un proceso fácil de mecanizar. Se puede montar uno o más sopletes en una máquina de corte con o sin control numérico (CNC), incrementando la productividad.

El equipo portátil para el corte manual permite una gran diversidad de aplicaciones, tales como trabajos de reparación y mantenimiento, corte de chatarra, etc.

Oxicorte 2

Introducción

Mencionar THERMOLENETM es hablar de una mezcla combustible -compuesta básicamente de propeno, methilacetileno, propano y otros hidrocarburos-cuya propiedad más destacada radica en las ventajas que presenta frente a otros gases combustibles licuados en aplicaciones industriales tales como: oxicorte, calentamiento, temple por llama, enderezado, soldadura por adhesión y otras aplicaciones encuadradas en lamisma línea. THERMOLENETM brinda singulares beneficios al usuario que redundan en ventajas económicas y operaciones más sencillas, rápidas y seguras.

Mayor aprovechamiento de los cilindros sin variaciones de llama

La presión de vapor, es en la práctica, la presión a que el gas es sometido en el cilindro para que sea líquido a la temperatura ambiente. Por lo tanto, cuanto más alta sea la presión de vapor para una misma temperatura ambiente, más fácil será gasificar el gas licuado.La composición final de THERMOLENETM fue el resultado de tener en cuenta este factor. La mezcla combustible desarrollada en AGA tiene una presión de vapor superior a la de otros gases combustibles licuados.

En la práctica esto garantiza que usted podrá extraer de THERMOLENETM un mayor volumen de gas por hora de trabajo logrando, al mismo tiempo, un mejor aprovechamiento del gas que contiene el cilindro. Además, la mayor presión de vapor también ayuda a mantener constante la presión de trabajo, lo que evita, incluso frente a climas fríos, las molestas variaciones en la llama.

Mayor volumen de gas

Diferentes gases implican densidades diferentes. Esta es otra de las ventajas de THERMOLENETM.Un kilo de THERMOLENETM genera más gas que otros gases combustibles licuados. Si comparamos con el GLP (80% propano y 20% butano) en las mismas condiciones -21°C y 1 Bar- , tenemos que 1 kg de GLP genera 0,521 m3/gas. En iguales condiciones, 1 kg de THERMOLENETM da como resultado 0,572 m3/gas. En la práctica esto implica que, para un mismo peso de gas licuado, THERMOLENETM generará un 9% más de producto gaseoso que el GLP, con la consiguiente ventaja económica.

Menores tiempos de precalentamiento

Frente a otros gases combustibles licuados THERMOLENETM es el que presenta mayor temperatura de llama y mayor concentración de calor en la llama primaria, lo que resulta para el usuario en un significativo acortamiento de los tiempos de precalentamiento con singulares ahorros en mano de obra.

Observando el gráfico 4 podemos comprobar que la concentración de calor en la llama primaria para THERMOLENETM

es un 60% mayor a la del GLP y un 300% superior a la del gas natural. A la vez, es la que más se aproxima al acetileno.

9 Oxicorte

¿Qué es THERMOLENETM?

Figura 1: Ejemplo de corte mecanizado.

3 Oxicorte

Aplicaciones

El oxicorte tiene un amplio rango de aplicaciones que incluyen desde el corte de chatarra hasta el corte de precisión de chapas de acero. Es un método tan adecuado para la operación manual como mecanizada. En este último caso, se usan máquinas equipadas con más de un soplete para mayor productividad.La principal aplicación del oxicorte en la industria manufacturera es la preparación de juntas para soldadura. Las juntas típicas que pueden producirse son I, V, X, Y y J, (ver figura 2).

El rango común de espesores para el oxicorte es de 8 a 40 mm (0,03 a 1,6 pulgadas). Pero se puede cortar también metal aún más fino, tanto en chapas individuales como en pilas de chapas. También se pueden cortar chapas muy gruesas - de hasta 2.500 mm (100 pulg.) o más. Ejemplos de tales aplicaciones son corte de lingotes, el corte de desbastes de la fundición contínua en la industria siderúrgica y el corte de chatarra. Para cortar espesores de más de 500 mm (20 pulg.) se necesita equipo especial.Una variante del proceso de oxicorte es el ranurado.

Areas de aplicación.

La aplicación define los factores a privilegiar en la selección del gas combustible más conveniente. Por ejemplo, en soldaduras o soldaduras por adhesión se impone tener presente que no son recomendadas las llamas con propiedades oxidantes. Esto indica que llamas como las generadas -en condiciones normales- por el GLP quedarían, desde un principio, excluidas de toda consideración.

Es vital que el usuario conozca cuáles son los aspectos que merecen ser tenidos en cuenta a partir de la aplicación que se pretende desarrollar.

La calidad de los productos, los tiempos de producción y los costos operacionales están íntimamente ligados a una correcta selección del gas combustible.

Es por esto que, para ayudarlo a tomar la decisión más acertada, AGA pone a su disposición información práctica y específica, junto a un equipo de técnicos especializados en un sinnúmero de aplicaciones, dispuestos a trabajar en estrecha colaboración con el cliente. Sólo tiene que contactarnos.

En AGA encontrará la respuesta

Oxicorte 8

Gráfico 3

GAS

Oxígenonecesariopara llama

normal

111

1.12.73.7

Vol. m3

AcetilenoTHERMOLENETM

GLP

Gráfico 1

Intensidad de llama primaria

Acetileno

GLP

THERMOLENETM

kW/cm2/seg.25

20

15

10

5

00 1 2 3 4 5 6 7

(m3/m3)Proporción Oxígeno / Combustible

Punto normal de trabajoPrecalentamiento forzado

Gráfico 2

Acetileno

GLP

THERMOLENETM

Temperatura de llama en oCsegún la proporción de mezcla

(m3/m3)

0 1 2 3 4 5 6

3000

2900

2800

2700

2600

3200

3100

Proporción Oxígeno / Combustible

oC

Figura 2: Distintos tipos de juntas que pueden prepararse con oxicorte

Oxicorte 4

Existen actualmente tres gases combustibles en América latina para aplicaciones en procesos de corte, soldadura por adhesión y calentamiento: acetileno, gas licuado de petróleo (GLP) y THERMOLENETM .Y el determinar cuál de ellos es el que mejor se adapta a su proceso en particular está muy lejos de ser una simple rutina.La selección de un gas combustible implica evaluar una serie de factores. La concentración de calor en la llama primaria, la temperatura de la llama y la demanda de oxígeno son características insoslayables al momento de la evaluación. Además, se suma a lo expresado que procesos diferentes requieren, necesariamente, análisis diferentes. Hoy está demostrado que la preponderancia que merecen los distintos factores asociados a un gas combustible puede cambiar enormemente de un proceso a otro.

Concentración de calor en la llama primaria.

En caso de corte, soldadura y soldadura por adhesión, contrariamente a lo pensado, no es el poder calorífico lacaracterística determinante para la selección del mejor gas combustible. Es sabido que éstos son procesos que exigen una alta concentración de calor.

Por lo tanto, es la concentración de calor en la llama primaria, y la capacidad de que éste sea transferido a un área limitada, el factor que resulta decisivo en el momento de evaluar el gas combustible que mejor responderá a sus necesidades (ver gráfico 1).Son válidos como ejemplos de lo apuntado la ignición del acero con oxígeno en los procesos de corte y el calentamiento localizado en los casos de soldadura o enderezado por llama.El gráfico 1 muestra la concentración de calor en la llama primaria en kW/cm2 /seg. para acetileno, GLP y THERMOLENETM.

Temperatura de la llama.

Cuando hablamos de corte y de todos aquellos procesos que requieren calentamiento rápido, la concentración de calor en la llama primaria deja de ser el único factor importante para evaluar cuál es el mejor gas combustible. Para los casos mencionados se suma, como factor adicional a ser tenido en cuenta, la temperatura de la llama, dado que ésta juega un papel preponderante en los tiempos de precalentamiento. En tanto, y siempre dentro de este contexto, el poder calorífico de la llama pasa a ser una característica irrelevante.Deteniendo la vista en el gráfico 2 se observarán las temperaturas de llama para

los tres diferentes gases combustibles que se vienen comparando.

Demanda de oxígeno.

Ya sea en corte, soldadura o soldadura por adhesión, frente a un mismo trabajo todos los gases combustibles se utilizan, aproximadamente, en las mismas cantidades. No obstante, cada gas combustible tiene su particularidad en cuanto al requerimiento de oxígeno que permite lograr el ajuste ideal de llama de trabajo. La tabla que se señala en el gráfico 3 es resultante de exhaustivos ensayos realizados en trabajos de corte y muestra la relación práctica existente entre la demanda de oxígeno necesario para mantener una llama normal, frente a igual volumen de los distintos gases combustibles. Allí queda en evidencia que THERMOLENETM demanda 27 % menos de oxígeno que el GLP. Merece ser aclarado que, para favorecer el efecto comparativo, no fue incluido el oxígeno de corte, dado que esta demanda es constante e independiente de los gases combustibles que abarcó la muestra.

7 Oxicorte

¿Como elegir su gas combustible?

Soplete

Boquilla

Llamas deprecalentamiento

Chorro de oxígenode corte

Oxígeno de corte

Gas combustible+ oxígeno

En el proceso de oxicorte, se forma una llama de precalentamiento mezclando oxígeno y un gas combustible en un soplete o en una boquilla, según el tipo de equipo usado. La llama de precalentamiento se dirige hacia un punto del metal que se calienta a una temperatura superior a la de ignición (la temperatura a la cual el metal reacciona con oxígeno). Entonces se inyecta un chorro de oxígeno pero a través de la llama.El chorro de oxígeno oxida rápidamente la mayor parte del metal en una zona estrecha para hacer un corte, véase la Figura 3. Esto significa que el oxicorte es un proceso de combustión y no de fusión. Los óxidos (escoria) son desplazados por la energía cinética del chorro de oxígeno. Moviendo el soplete por la pieza de trabajo a una velocidad adecuada se produce un corte continuo.

Principio de OxicortePrincipio general

Figura 3: Principio del proceso de oxicorte.

Para un contenido de carbono del 2%, la temperatura de fusión del acero es de aproximadamente 1.400°C (2.250°F), es decir, la misma que los óxidos. Esto significa que el hierro fundido, que tiene un contenido de carbono del 3 ó 4%, es muy difícil de cortar, dado que su temperatura de fusión es inferior a la de los óxidos.

Otros aceros difíciles de cortar con oxicorte convencional, debido al elevado punto de fusión de los óxidos, son los aceros inoxidables y otros aceros de alta aleación. Así, lo óxidos de cromo tienen temperaturas de fusión superiores a los 2.000°C (3.600°F). Para cortar estos aceros es necesario adoptar medidas especiales, tales como el corte con polvo de hierro. El corte en polvo significa que se suministra un chorro de polvo de hierro al proceso. Cuando el polvo de hierro se oxida en el chorro de oxígeno, se produce un aumento de temperatura que permite fundir los óxidos con altos puntos de fusión. La adición del polvo incrementa también la fluidez de los óxidos.

La segunda condición para que funcione el proceso de oxicorte es que la temperatura de ignición del metal sea inferior a la de fusión. Si no ocurre esto, el metal se fundirá antes que se pueda iniciar el proceso de corte.

La tercera condición para mantener el proceso de oxicorte es que los productos de la combustión no sean gaseosos en una proporción apreciable.

Los productos gaseosos de la combustión diluyen el oxígeno de corte. Si esta dilución es demasiado grande, la concentración de oxígeno será tan baja que se interrumpirá el proceso de corte. Esta es una de las razones por las que no se puede aplicar oxicorte para materiales orgánicos, tales como la madera. Para que pueda continuar el proceso de combustión, tendrá que ser liberada una suficiente cantidad de calor por la combustión de forma que el combustible sea inflamado continuamente.

Por ello, la cuarta condición para el proceso de oxicorte es que la combustión del metal genere suficiente calor para mantener la combustión del hierro. Cuando se quema el hierro, lo mismo que cuando se quema cualquier otra sustancia, se liberan grandes cantidades de calor. Por consiguiente, durante el corte se suministra calor a la chapa tanto por las llamas de precalentamiento, que precalientan la superficie superior de la chapa, como por la combustión del hierro, que proporciona calor al interior de la sangría. La proporción del calor suministrado por la llama de precalentamiento conrelación a la combustión del hierro

5. La conductividad térmica del metal ha de ser relativamente baja.

Solo hay unos pocos metales que cumplen con las condiciones arriba indicadas. Desde el punto de vista comercial, los aceros al carbono y los aceros de baja aleación son los más importantes. Además, se puede cortar también el titanio.

depende del espesor de la chapa que se estácortando y de la velocidad de corte. Para un espesor de chapa de 10 mm (0,4 pulg.), aproximadamente el 30% del calor en la sangría proviene de las llamas de precalentamiento. Con un espesor de chapa de 25 mm (1 pulg.), esta cifra se reduce al 15%.

La condición final para el buen funcionamiento del proceso de oxicorte es que el metal ha de tener una conductividad térmica relativamente baja. La buena conductividad térmica se traduce en una rápida conducción del calor afuera del frente de la entalladura, lo cual impide el proceso de combustión.

Resumiendo:

1. Los productos de combustión deben tener una temperatura de fusión inferior a la temperatura de fusión del metal.

2. La temperatura de ignición del metal debe ser inferior a su temperatura de fusión.

3. Los productos de combustión no deben ser gaseosos en una proporción apreciable.

4. La combustión del metal debe generar suficiente calor para mantener la combustión.

5 Oxicorte Oxicorte 6

Condiciones necesarias para el Oxicorte

La primera condición necesaria para que funcione el proceso de oxicorte es que los productos de la combustión (óxidos metálicos) han de tener un punto de fusión inferior a la temperatura de fusión del metal. El hierro es uno de los pocos metales a los que se aplica esto. El hierro puro tiene una temperatura de fusión de 1.530°C (2.790°F) y el punto de fusión más bajo de un óxido de hierro es de unos 1.400°C (2.550°F).

Figura 4: Temperatura de fusión en función del contenido de oxígeno en el hierro (porcentaje del peso).

Como comparación, el óxido de aluminio tiene un punto de fusión que se encuentra a más de 1.000°C (1.830°F) por encima del punto de fusión del metal puro. Por esa razón, no se puede cortar el aluminio con el método de oxicorte.

El hierro puro no se usa como material de construcción, sino que se alea con otros elementos, tales como el carbono, el cromo o el níquel. Estos elementos forman aleaciones con una temperatura de fusión diferente de la del hierro puro. El gráfico siguiente muestra la temperatura de fusión del acero en función del contenido del carbono.

Figura 5: Temperatura de fusión en función del contenido de carbono en el acero (porcentaje del peso).

Obsérvese como la temperatura de fusión del acero baja a medida que aumenta el contenido de carbono hasta aproximadamente el 4,2% de carbono, donde la temperatura de fusión es de sólo 1.150°C (2.100°F).

Metal fundido

(oF)

3000

2500

2000

1500

1000

Contenido de carbono (%)

1 2 3 4 5 6 70

Temperatura (oC)1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

(oF)

3000

2500

2000

1500

1000

Contenido de oxígeno (%)

0 20 25 30

Temperatura (oC)1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

Metal fundido

Para un contenido de carbono del 2%, la temperatura de fusión del acero es de aproximadamente 1.400°C (2.250°F), es decir, la misma que los óxidos. Esto significa que el hierro fundido, que tiene un contenido de carbono del 3 ó 4%, es muy difícil de cortar, dado que su temperatura de fusión es inferior a la de los óxidos.

Otros aceros difíciles de cortar con oxicorte convencional, debido al elevado punto de fusión de los óxidos, son los aceros inoxidables y otros aceros de alta aleación. Así, lo óxidos de cromo tienen temperaturas de fusión superiores a los 2.000°C (3.600°F). Para cortar estos aceros es necesario adoptar medidas especiales, tales como el corte con polvo de hierro. El corte en polvo significa que se suministra un chorro de polvo de hierro al proceso. Cuando el polvo de hierro se oxida en el chorro de oxígeno, se produce un aumento de temperatura que permite fundir los óxidos con altos puntos de fusión. La adición del polvo incrementa también la fluidez de los óxidos.

La segunda condición para que funcione el proceso de oxicorte es que la temperatura de ignición del metal sea inferior a la de fusión. Si no ocurre esto, el metal se fundirá antes que se pueda iniciar el proceso de corte.

La tercera condición para mantener el proceso de oxicorte es que los productos de la combustión no sean gaseosos en una proporción apreciable.

Los productos gaseosos de la combustión diluyen el oxígeno de corte. Si esta dilución es demasiado grande, la concentración de oxígeno será tan baja que se interrumpirá el proceso de corte. Esta es una de las razones por las que no se puede aplicar oxicorte para materiales orgánicos, tales como la madera. Para que pueda continuar el proceso de combustión, tendrá que ser liberada una suficiente cantidad de calor por la combustión de forma que el combustible sea inflamado continuamente.

Por ello, la cuarta condición para el proceso de oxicorte es que la combustión del metal genere suficiente calor para mantener la combustión del hierro. Cuando se quema el hierro, lo mismo que cuando se quema cualquier otra sustancia, se liberan grandes cantidades de calor. Por consiguiente, durante el corte se suministra calor a la chapa tanto por las llamas de precalentamiento, que precalientan la superficie superior de la chapa, como por la combustión del hierro, que proporciona calor al interior de la sangría. La proporción del calor suministrado por la llama de precalentamiento conrelación a la combustión del hierro

5. La conductividad térmica del metal ha de ser relativamente baja.

Solo hay unos pocos metales que cumplen con las condiciones arriba indicadas. Desde el punto de vista comercial, los aceros al carbono y los aceros de baja aleación son los más importantes. Además, se puede cortar también el titanio.

depende del espesor de la chapa que se estácortando y de la velocidad de corte. Para un espesor de chapa de 10 mm (0,4 pulg.), aproximadamente el 30% del calor en la sangría proviene de las llamas de precalentamiento. Con un espesor de chapa de 25 mm (1 pulg.), esta cifra se reduce al 15%.

La condición final para el buen funcionamiento del proceso de oxicorte es que el metal ha de tener una conductividad térmica relativamente baja. La buena conductividad térmica se traduce en una rápida conducción del calor afuera del frente de la entalladura, lo cual impide el proceso de combustión.

Resumiendo:

1. Los productos de combustión deben tener una temperatura de fusión inferior a la temperatura de fusión del metal.

2. La temperatura de ignición del metal debe ser inferior a su temperatura de fusión.

3. Los productos de combustión no deben ser gaseosos en una proporción apreciable.

4. La combustión del metal debe generar suficiente calor para mantener la combustión.

5 Oxicorte Oxicorte 6

Condiciones necesarias para el Oxicorte

La primera condición necesaria para que funcione el proceso de oxicorte es que los productos de la combustión (óxidos metálicos) han de tener un punto de fusión inferior a la temperatura de fusión del metal. El hierro es uno de los pocos metales a los que se aplica esto. El hierro puro tiene una temperatura de fusión de 1.530°C (2.790°F) y el punto de fusión más bajo de un óxido de hierro es de unos 1.400°C (2.550°F).

Figura 4: Temperatura de fusión en función del contenido de oxígeno en el hierro (porcentaje del peso).

Como comparación, el óxido de aluminio tiene un punto de fusión que se encuentra a más de 1.000°C (1.830°F) por encima del punto de fusión del metal puro. Por esa razón, no se puede cortar el aluminio con el método de oxicorte.

El hierro puro no se usa como material de construcción, sino que se alea con otros elementos, tales como el carbono, el cromo o el níquel. Estos elementos forman aleaciones con una temperatura de fusión diferente de la del hierro puro. El gráfico siguiente muestra la temperatura de fusión del acero en función del contenido del carbono.

Figura 5: Temperatura de fusión en función del contenido de carbono en el acero (porcentaje del peso).

Obsérvese como la temperatura de fusión del acero baja a medida que aumenta el contenido de carbono hasta aproximadamente el 4,2% de carbono, donde la temperatura de fusión es de sólo 1.150°C (2.100°F).

Metal fundido

(oF)

3000

2500

2000

1500

1000

Contenido de carbono (%)

1 2 3 4 5 6 70

Temperatura (oC)1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

(oF)

3000

2500

2000

1500

1000

Contenido de oxígeno (%)

0 20 25 30

Temperatura (oC)1800

1600

1400

1200

1000

800

600

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Metal fundido

Oxicorte 4

Existen actualmente tres gases combustibles en América latina para aplicaciones en procesos de corte, soldadura por adhesión y calentamiento: acetileno, gas licuado de petróleo (GLP) y THERMOLENETM .Y el determinar cuál de ellos es el que mejor se adapta a su proceso en particular está muy lejos de ser una simple rutina.La selección de un gas combustible implica evaluar una serie de factores. La concentración de calor en la llama primaria, la temperatura de la llama y la demanda de oxígeno son características insoslayables al momento de la evaluación. Además, se suma a lo expresado que procesos diferentes requieren, necesariamente, análisis diferentes. Hoy está demostrado que la preponderancia que merecen los distintos factores asociados a un gas combustible puede cambiar enormemente de un proceso a otro.

Concentración de calor en la llama primaria.

En caso de corte, soldadura y soldadura por adhesión, contrariamente a lo pensado, no es el poder calorífico lacaracterística determinante para la selección del mejor gas combustible. Es sabido que éstos son procesos que exigen una alta concentración de calor.

Por lo tanto, es la concentración de calor en la llama primaria, y la capacidad de que éste sea transferido a un área limitada, el factor que resulta decisivo en el momento de evaluar el gas combustible que mejor responderá a sus necesidades (ver gráfico 1).Son válidos como ejemplos de lo apuntado la ignición del acero con oxígeno en los procesos de corte y el calentamiento localizado en los casos de soldadura o enderezado por llama.El gráfico 1 muestra la concentración de calor en la llama primaria en kW/cm2 /seg. para acetileno, GLP y THERMOLENETM.

Temperatura de la llama.

Cuando hablamos de corte y de todos aquellos procesos que requieren calentamiento rápido, la concentración de calor en la llama primaria deja de ser el único factor importante para evaluar cuál es el mejor gas combustible. Para los casos mencionados se suma, como factor adicional a ser tenido en cuenta, la temperatura de la llama, dado que ésta juega un papel preponderante en los tiempos de precalentamiento. En tanto, y siempre dentro de este contexto, el poder calorífico de la llama pasa a ser una característica irrelevante.Deteniendo la vista en el gráfico 2 se observarán las temperaturas de llama para

los tres diferentes gases combustibles que se vienen comparando.

Demanda de oxígeno.

Ya sea en corte, soldadura o soldadura por adhesión, frente a un mismo trabajo todos los gases combustibles se utilizan, aproximadamente, en las mismas cantidades. No obstante, cada gas combustible tiene su particularidad en cuanto al requerimiento de oxígeno que permite lograr el ajuste ideal de llama de trabajo. La tabla que se señala en el gráfico 3 es resultante de exhaustivos ensayos realizados en trabajos de corte y muestra la relación práctica existente entre la demanda de oxígeno necesario para mantener una llama normal, frente a igual volumen de los distintos gases combustibles. Allí queda en evidencia que THERMOLENETM demanda 27 % menos de oxígeno que el GLP. Merece ser aclarado que, para favorecer el efecto comparativo, no fue incluido el oxígeno de corte, dado que esta demanda es constante e independiente de los gases combustibles que abarcó la muestra.

7 Oxicorte

¿Como elegir su gas combustible?

Soplete

Boquilla

Llamas deprecalentamiento

Chorro de oxígenode corte

Oxígeno de corte

Gas combustible+ oxígeno

En el proceso de oxicorte, se forma una llama de precalentamiento mezclando oxígeno y un gas combustible en un soplete o en una boquilla, según el tipo de equipo usado. La llama de precalentamiento se dirige hacia un punto del metal que se calienta a una temperatura superior a la de ignición (la temperatura a la cual el metal reacciona con oxígeno). Entonces se inyecta un chorro de oxígeno pero a través de la llama.El chorro de oxígeno oxida rápidamente la mayor parte del metal en una zona estrecha para hacer un corte, véase la Figura 3. Esto significa que el oxicorte es un proceso de combustión y no de fusión. Los óxidos (escoria) son desplazados por la energía cinética del chorro de oxígeno. Moviendo el soplete por la pieza de trabajo a una velocidad adecuada se produce un corte continuo.

Principio de OxicortePrincipio general

Figura 3: Principio del proceso de oxicorte.

3 Oxicorte

Aplicaciones

El oxicorte tiene un amplio rango de aplicaciones que incluyen desde el corte de chatarra hasta el corte de precisión de chapas de acero. Es un método tan adecuado para la operación manual como mecanizada. En este último caso, se usan máquinas equipadas con más de un soplete para mayor productividad.La principal aplicación del oxicorte en la industria manufacturera es la preparación de juntas para soldadura. Las juntas típicas que pueden producirse son I, V, X, Y y J, (ver figura 2).

El rango común de espesores para el oxicorte es de 8 a 40 mm (0,03 a 1,6 pulgadas). Pero se puede cortar también metal aún más fino, tanto en chapas individuales como en pilas de chapas. También se pueden cortar chapas muy gruesas - de hasta 2.500 mm (100 pulg.) o más. Ejemplos de tales aplicaciones son corte de lingotes, el corte de desbastes de la fundición contínua en la industria siderúrgica y el corte de chatarra. Para cortar espesores de más de 500 mm (20 pulg.) se necesita equipo especial.Una variante del proceso de oxicorte es el ranurado.

Areas de aplicación.

La aplicación define los factores a privilegiar en la selección del gas combustible más conveniente. Por ejemplo, en soldaduras o soldaduras por adhesión se impone tener presente que no son recomendadas las llamas con propiedades oxidantes. Esto indica que llamas como las generadas -en condiciones normales- por el GLP quedarían, desde un principio, excluidas de toda consideración.

Es vital que el usuario conozca cuáles son los aspectos que merecen ser tenidos en cuenta a partir de la aplicación que se pretende desarrollar.

La calidad de los productos, los tiempos de producción y los costos operacionales están íntimamente ligados a una correcta selección del gas combustible.

Es por esto que, para ayudarlo a tomar la decisión más acertada, AGA pone a su disposición información práctica y específica, junto a un equipo de técnicos especializados en un sinnúmero de aplicaciones, dispuestos a trabajar en estrecha colaboración con el cliente. Sólo tiene que contactarnos.

En AGA encontrará la respuesta

Oxicorte 8

Gráfico 3

GAS

Oxígenonecesariopara llama

normal

111

1.12.73.7

Vol. m3

AcetilenoTHERMOLENETM

GLP

Gráfico 1

Intensidad de llama primaria

Acetileno

GLP

THERMOLENETM

kW/cm2/seg.25

20

15

10

5

00 1 2 3 4 5 6 7

(m3/m3)Proporción Oxígeno / Combustible

Punto normal de trabajoPrecalentamiento forzado

Gráfico 2

Acetileno

GLP

THERMOLENETM

Temperatura de llama en oCsegún la proporción de mezcla

(m3/m3)

0 1 2 3 4 5 6

3000

2900

2800

2700

2600

3200

3100

Proporción Oxígeno / Combustible

oC

Figura 2: Distintos tipos de juntas que pueden prepararse con oxicorte

El proceso de oxicorte se usa desde hace muchos años en la industria manufacturera y sigue siendo el proceso más utilizado para el corte de aceros al carbono y de baja aleación. Algunas razones de estos son:

La versatilidad. El método de oxicorte cubre toda la gama de espesores, desde 1 mm hasta 2.500 mm (0,04 a 100 pulgadas), o incluso más gruesos, para los aceros al carbono y de baja aleación.

La excelente calidad de corte.

El bajo costo de inversión.

Es un proceso fácil de mecanizar. Se puede montar uno o más sopletes en una máquina de corte con o sin control numérico (CNC), incrementando la productividad.

El equipo portátil para el corte manual permite una gran diversidad de aplicaciones, tales como trabajos de reparación y mantenimiento, corte de chatarra, etc.

Oxicorte 2

Introducción

Mencionar THERMOLENETM es hablar de una mezcla combustible -compuesta básicamente de propeno, methilacetileno, propano y otros hidrocarburos-cuya propiedad más destacada radica en las ventajas que presenta frente a otros gases combustibles licuados en aplicaciones industriales tales como: oxicorte, calentamiento, temple por llama, enderezado, soldadura por adhesión y otras aplicaciones encuadradas en lamisma línea. THERMOLENETM brinda singulares beneficios al usuario que redundan en ventajas económicas y operaciones más sencillas, rápidas y seguras.

Mayor aprovechamiento de los cilindros sin variaciones de llama

La presión de vapor, es en la práctica, la presión a que el gas es sometido en el cilindro para que sea líquido a la temperatura ambiente. Por lo tanto, cuanto más alta sea la presión de vapor para una misma temperatura ambiente, más fácil será gasificar el gas licuado.La composición final de THERMOLENETM fue el resultado de tener en cuenta este factor. La mezcla combustible desarrollada en AGA tiene una presión de vapor superior a la de otros gases combustibles licuados.

En la práctica esto garantiza que usted podrá extraer de THERMOLENETM un mayor volumen de gas por hora de trabajo logrando, al mismo tiempo, un mejor aprovechamiento del gas que contiene el cilindro. Además, la mayor presión de vapor también ayuda a mantener constante la presión de trabajo, lo que evita, incluso frente a climas fríos, las molestas variaciones en la llama.

Mayor volumen de gas

Diferentes gases implican densidades diferentes. Esta es otra de las ventajas de THERMOLENETM.Un kilo de THERMOLENETM genera más gas que otros gases combustibles licuados. Si comparamos con el GLP (80% propano y 20% butano) en las mismas condiciones -21°C y 1 Bar- , tenemos que 1 kg de GLP genera 0,521 m3/gas. En iguales condiciones, 1 kg de THERMOLENETM da como resultado 0,572 m3/gas. En la práctica esto implica que, para un mismo peso de gas licuado, THERMOLENETM generará un 9% más de producto gaseoso que el GLP, con la consiguiente ventaja económica.

Menores tiempos de precalentamiento

Frente a otros gases combustibles licuados THERMOLENETM es el que presenta mayor temperatura de llama y mayor concentración de calor en la llama primaria, lo que resulta para el usuario en un significativo acortamiento de los tiempos de precalentamiento con singulares ahorros en mano de obra.

Observando el gráfico 4 podemos comprobar que la concentración de calor en la llama primaria para THERMOLENETM

es un 60% mayor a la del GLP y un 300% superior a la del gas natural. A la vez, es la que más se aproxima al acetileno.

9 Oxicorte

¿Qué es THERMOLENETM?

Figura 1: Ejemplo de corte mecanizado.

El oxicorte es el método más utilizado para cortar aceros al carbono y de baja aleación. El proceso, que cubre todo el rango de espesores desde 1 mm hasta 2.500 mm, proporciona una excelente calidad de corte y los costos de inversión son reducidos. Además, el proceso es fácil de mecanizar.El oxicorte es un proceso de combustión. Un chorro de oxígeno quema el metal en una zona estrecha y retira los productos de la combustión (escorias) de la sangría. La pureza del oxígeno de corte es sumamente importante para la velocidad de corte que puede alcanzarse. La velocidad de corte esdirectamente proporcional al nivel de

pureza de oxígeno.Antes de iniciar el proceso de oxicorte, hay que precalentar el acero a la temperatura de ignición. Esto se efectúa con una llama de oxígeno y gas combustible.La elección del gas combustible afecta el proceso de corte en cuanto a la calidad, tiempos de precalentamiento y el espesor de material que puede cortarse con buen resultado.La parte más importante del equipo es la boquilla de corte. El rendimiento de la boquilla aumenta con velocidad de salida el chorro de oxígeno de corte, la cualdepende a su vez de la forma de la salida

del conducto de corte. Dándole a la salida una forma convergente-divergente, la velocidad de corte podrá ser mayor, debido a la alta velocidad de salida del chorro de oxígeno de corte. Para aumentar aún más la velocidad de corte, se puede usar una boquilla de cortina. En este tipo de boquilla, el chorro de oxígeno de corte está rodeado por una cortina de oxígeno para reducir la contaminación por productos de combustión y del aire, que reducen la pureza del oxígeno y con ella la velocidad de corte.

1 Oxicorte

OXICORTE

Operaciones mas sencillas

En el caso del GLP, la experiencia demuestra que la composición de la mezcla contenida en el cilindro se va modificando a medida que ésta se va consumiendo. Esto conlleva periódicas interrupciones en el proceso a fin de ajustar la relación gas combustible-oxígeno. La composición controlada del THERMOLENETM garantiza el abastecimiento de una mezcla gaseosa sin variaciones, permitiendo que la llama producida por la misma sea constante durante todo el ciclo de vaciado del cilindro.

Con THERMOLENETM no es necesario ajustar la relación de mezcla, puesto que la composición del gas no sufre modificaciones durante el uso del cilindro.

Oxicorte 10

Especificaciones

Presión en el cilindro a 15oC (Bar)

Temperatura de la llama (oC)

Velocidad de combustión (m/seg)

Concentración de calor en la llama primaria (kw/cm2/seg)

Consumo de oxígeno para llama normal (m3/m3)

Poder calorífico de la llama primaria (MJ/m3)

Poder calorífico de la llama secundaria (MJ/m3)

Densidad (kg/m3) a 15oC

Densidad líquida (kg/l)

Rango de flamabilidad en el aire (%)

THERMOLENETM

9

2.900

4,1

9,0

1:2,7

16

72

1,78

0,52

2-11

GLP

7

2.810

3,9

5,2

1:3,6

10

83

1,98

0,51

2,1-9,5

Acetileno

18

3.100

11,4

18,1

1:1,2

19

36

1,09

-

2,2-82

GAS

Concentraciónen la llamaprimaria

%

3.1002.9002.8102.770

351610

5

Temp. llama oCllama normal

AcetilenoTHERMOLENETM

GLPGas natural

Gráfico 4

Especificaciones técnicasde los gases combustibles.

Oxicorte

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