Antorcha de plasma - Plasma torch
Un soplete de plasma (también conocido como arco de plasma , pistola de plasma , cortador de plasma o plasmatrón ) es un dispositivo para generar un flujo de plasma dirigido .
El chorro de plasma se puede utilizar para aplicaciones que incluyen el corte por plasma , plasma de arco de soldadura , la pulverización de plasma , y gasificación por plasma para la eliminación de residuos.
Tipos de antorchas térmicas de plasma.
Los plasmas térmicos se generan en antorchas de plasma por corriente continua (CC), corriente alterna (CA), radiofrecuencia (RF) y otras descargas. Las antorchas de CC son las más utilizadas e investigadas, porque en comparación con las de CA: "hay menos generación de parpadeo y ruido, una operación más estable, mejor control, un mínimo de dos electrodos, menor consumo de electrodos, desgaste refractario [calor] ligeramente menor y menor consumo de energía ".
Antorchas de CC de plasma térmico, arco no transferido, basadas en cátodo caliente
En una antorcha de CC, el arco eléctrico se forma entre los electrodos (que pueden estar hechos de cobre, tungsteno , grafito , plata, etc.) y el plasma térmico se forma a partir de la entrada continua de gas portador / de trabajo, proyectándose hacia afuera como un chorro de plasma / llama (como se puede ver en la imagen adyacente). En los sopletes de CC, el gas portador puede ser, por ejemplo, oxígeno, nitrógeno, argón, helio, aire o hidrógeno; y aunque se denomina así, no tiene por qué ser un gas (por lo tanto, mejor denominado fluido portador).
Por ejemplo, una antorcha de plasma de investigación en el Instituto de Física del Plasma (IPP) en Praga, República Checa, funciona con un vórtice de H 2 O (así como una pequeña adición de argón para encender el arco) y produce una alta temperatura / llama de plasma de velocidad. De hecho, los primeros estudios de estabilización del arco emplearon un vórtice de agua. En general, los materiales de los electrodos y los fluidos portadores deben coincidir específicamente para evitar la corrosión u oxidación excesiva del electrodo (y la contaminación de los materiales a tratar), mientras se mantiene una gran potencia y función.
Además, el caudal del gas portador puede aumentarse para promover un chorro de plasma más grande y proyectado, siempre que la corriente del arco aumente lo suficiente; y viceversa.
La llama de plasma de una antorcha de plasma real tiene como máximo unas pocas pulgadas de largo; debe distinguirse de las armas de plasma ficticias de largo alcance .
Transferido vs no transferido
Hay dos tipos de antorchas de CC: no transferidas y transferidas. En las antorchas de CC no transferidas, los electrodos están dentro del cuerpo / carcasa de la antorcha en sí (creando el arco allí). Mientras que en una antorcha transferida, un electrodo está afuera (y generalmente es el material conductor a tratar), lo que permite que el arco se forme fuera de la antorcha en una distancia mayor.
Una ventaja de las antorchas de CC transferidas es que el arco de plasma se forma fuera del cuerpo refrigerado por agua, lo que evita la pérdida de calor, como es el caso de las antorchas no transferidas, donde su eficiencia eléctrica-térmica puede ser tan baja como 50%. pero el agua caliente puede utilizarse por sí misma. Además, las antorchas de CC transferidas se pueden usar en una configuración de antorcha doble, donde una antorcha es catódica y la otra anódica , que tiene el beneficio anterior de un sistema de antorcha simple transferida regular, pero permite su uso con materiales no conductores , como no es necesario que forme el otro electrodo. Sin embargo, este tipo de configuraciones son raras ya que la mayoría de los materiales no conductores comunes no requieren la capacidad de corte precisa de un soplete de plasma. Además, la descarga generada por esta configuración particular de fuente de plasma se caracteriza por una forma compleja y una dinámica de fluidos que requiere una descripción en 3D para poder predecirse, lo que hace que el rendimiento sea inestable. Los electrodos de las antorchas no transferidas son más grandes, porque sufren más desgaste por el arco de plasma.
La calidad del plasma producido es función de la densidad (presión), la temperatura y la potencia del soplete (cuanto mayor, mejor). Con respecto a la eficiencia de la antorcha en sí, esto puede variar entre los fabricantes y la tecnología de la antorcha; aunque, por ejemplo, Leal-Quirós informa que para las antorchas Westinghouse Plasma Corp. “una eficiencia térmica del 90% es fácilmente posible; la eficiencia representa el porcentaje de potencia del arco que sale de la antorcha y entra al proceso ”.
Cerca de un soplete de plasma Hypertherm HyPerformance cortando metal
Antorcha ICP-MS de campo sectorial
Antorcha ICP-MS de campo sectorial
