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Automazione del taglio Taglio al plasma
Plasma + alluminio + acqua = pericolo di esplosione di idrogeno!
Il taglio ad arco al plasma a secco di una lamiera di alluminio può richiedere sistemi di rimozione della polvere costosi e complessi. È inoltre un processo molto rumoroso, che produce luce ultravioletta a elevata intensità. Pertanto, molte aziende preferiscono tagliare l'alluminio su un tavolo ad acqua. La maggior parte delle leghe di alluminio può essere facilmente tagliata al plasma su un tavolo ad acqua, ad eccezione delle leghe di alluminio-litio (vedere la nota di seguito). La maggior parte delle leghe può essere tagliata su un tavolo ad acqua. Tuttavia, è necessario essere consapevoli che il rischio di esplosione è elevato e pericoloso ed è quindi opportuno adottare le misure necessarie per evitarlo.
Pericolo di esplosione - Non tagliare mai leghe di alluminio-litio in presenza di acqua. Alcune leghe fuse di alluminio-litio (Al-Li) possono causare esplosioni quando il plasma viene tagliato in presenza di acqua. NON tagliare al plasma leghe Al-Li con o vicino all'acqua. Queste leghe devono essere tagliate a secco solo su un tavolo asciutto. NON tagliare a secco sull'acqua. NON utilizzare torce al plasma a iniezione d'acqua. Per ulteriori informazioni sulla sicurezza in relazione ai rischi associati a queste leghe, è opportuno rivolgersi al proprio fornitore di alluminio.
Quando l'alluminio viene immerso nell'acqua, genererà gas idrogeno. Questa reazione è simile a quella che genera le bolle di anidride carbonica, che sembrano formarsi dal nulla sulla superficie interna di un bicchiere di Coca-Cola. La superficie di un pezzo di alluminio reagirà chimicamente con l'acqua per produrre piccole quantità di gas idrogeno. Infine, le minuscole bolle di idrogeno si staccheranno dalla superficie del metallo e galleggeranno verso l'alto.
La quantità di idrogeno prodotta dipende da molti fattori. Tuttavia, in questo caso, l'aspetto più significativo è l'ampiezza della superficie esposta all'acqua e l'intervallo di tempo in cui rimane sommersa. Se da una lastra di alluminio viene tagliato un pezzo di piccole dimensioni, questo può cadere in acqua per un breve periodo e viene quindi recuperato. La sua superficie è relativamente piccola, quindi genera poco idrogeno. Tuttavia, il taglio ad arco al plasma produce un volume elevato di goccioline di alluminio fuso, che cadono nel tavolo ad acqua. Tali goccioline, in particolare le particelle fini, hanno un'area di superficie cumulativa. Nel tempo, le goccioline aumentano di dimensioni e possono rimanere sul fondo di un tavolo ad acqua per giorni, settimane o mesi. Queste goccioline continuano a generare bolle di gas idrogeno.
Il pericolo maggiore si verifica se si lascia immersa una lamiera sul tavolo ad acqua per un periodo di tempo prolungato. Ad esempio, è possibile che un operatore carichi una lamiera sul tavolo da taglio, innalzi il livello dell'acqua e inizi a tagliare alcune parti. Al termine del suo turno di lavoro, spegne la macchina e torna a casa. Quando arriverà il giorno successivo, è possibile che si sia prodotta una sacca significativa di idrogeno intrappolato sotto la lamiera. Se perfora la lamiera con la torcia al plasma e innesca quella bolla di idrogeno, può verificarsi un'esplosione di grande entità. Ciò può causare potenziali danni alle apparecchiature e il personale può subire lesioni gravi o perfino letali.
La soluzione semplice a questo pericolo è l'installazione di un aeratore. Tuttavia, tale operazione richiede anche una formazione specifica. Un aeratore è semplicemente costituito da una serie di tubazioni con piccoli fori disposte sul fondo del tavolo. Attraverso questi fori, un piccolo flusso costante di aria compressa emerge sulla superficie del tavolo. Ciò impedisce che sacche di idrogeno altamente concentrato si accumulino sotto una lamiera mediante la diluizione e la dissipazione delle bolle di gas.
Inoltre, è fondamentale che l'operatore abbia seguito corsi di formazione appositi affinché possa comprendere il pericolo di tali operazioni. L'operatore deve comprendere come e dove può accumularsi l'idrogeno e quali misure deve adottare per prevenire le esplosioni. Un semplice accorgimento consiste nel non lasciare mai una lamiera su un tavolo ad acqua per un periodo di tempo prolungato. Per i tavoli in cui è possibile innalzare e abbassare il livello dell'acqua, l'operatore può semplicemente abbassare e innalzare il livello dell'acqua prima di eseguire il taglio. Ciò consente di scomporre o dissipare le eventuali bolle di idrogeno.
Altre soluzioni possono includere un "dissipatore di bolle" o un sistema di filtrazione dell'acqua. Un dissipatore di bolle è un dispositivo che viene agganciato alla torcia per taglio al plasma, come una cortina d'aria. Utilizza aria compressa attraverso un ugello interno per proteggere l'arco al plasma. Inoltre, tale dispositivo pompa un volume piuttosto elevato di acqua del tavolo attraverso un ugello esterno per creare un velo d'acqua attorno all'arco al plasma. In genere, un dissipatore di bolle viene utilizzato su un tavolo ad acqua che non dispone di controlli del livello dell'acqua e quindi non può sommergere la lamiera. Il dissipatore di bolle riduce il rumore e il riverbero dell'arco; cattura inoltre la maggior parte del fumo prodotto dal plasma e agita l'acqua per scomporre le bolle di idrogeno. Poiché la lamiera non è sommersa, le sacche di idrogeno non rimangono intrappolate sotto di essa.
I sistemi di filtrazione dell'acqua, come il sistema GRS Ebbco, utilizzano una pompa ad alto volume e una serie di ugelli nel tavolo. Questi sistemi aiutano a mantenere le particelle fini sospese nell'acqua e quindi a rimuoverle dall'acqua mediante un separatore centrifugo. Ciò ridurrà la produzione di idrogeno nel tavolo rimuovendo gran parte delle particelle di alluminio dall'acqua. Inoltre, tale procedimento agita adeguatamente l'acqua mantenendola sempre in movimento, impedendo eventuali accumuli di idrogeno.
Indipendentemente dal metodo scelto, il taglio ad arco al plasma dell'alluminio su un tavolo ad acqua è un'opzione praticabile, purché venga implementato un sistema per eliminare il rischio di esplosione dell'idrogeno.