El papel esencial del nitrógeno en las operaciones de corte por láser

El corte por láser es una técnica de fabricación precisa y eficaz, fundamental en una amplia gama de procesos industriales. Un componente crítico en este proceso es el nitrógeno (N2). Pero, ¿por qué se utiliza el nitrógeno? Este blog explora las razones de su uso y sus ventajas en las operaciones de corte por láser.

Cuáles son las ventajas de utilizar nitrógeno en el corte por láser?

El nitrógeno se utiliza en el corte por láser de metales principalmente por las 5 razones siguientes:

Beneficios inertes:

• 1. Prevención de la oxidación

  El nitrógeno es un gas inerte, lo que significa que no reacciona con otras sustancias en las condiciones de corte habituales. Cuando se utiliza en el corte por láser, desplaza el oxígeno alrededor de la zona de corte, evitando la oxidación y garantizando que los bordes cortados permanezcan limpios y sin decoloración ni óxido. La prevención de la oxidación ayuda a mantener la calidad y las propiedades del metal, lo que es esencial para aplicaciones de alta precisión.

• 2. Sin reacción química

  El nitrógeno no reacciona químicamente con el metal que se está cortando, por lo que es ampliamente aplicable y adecuado para cortar una gran variedad de metales y aleaciones. Esto proporciona versatilidad en diferentes aplicaciones.

• 3. Consistencia en el corte

  El uso de nitrógeno de alta pureza garantiza un entorno de corte uniforme, proporcionando cortes uniformes con una calidad constante, lo que es esencial para aplicaciones de alta precisión. Además, el entorno estable y predecible del nitrógeno permite realizar cortes repetibles y de alta calidad, por lo que resulta crucial para los procesos de producción y fabricación.

Beneficios térmicos:

• 4. Alta velocidad de corte:

  El nitrógeno permite velocidades de corte más rápidas en comparación con gases como el oxígeno, y su naturaleza inerte y no reactiva evita reacciones térmicas adicionales con el metal, lo que permite operaciones de corte más eficaces y rápidas.

• 5. Mejor calidad de los bordes:

  El uso de nitrógeno permite obtener bordes de corte más lisos y limpios. Ayuda a controlar los efectos térmicos durante el corte, reduciendo el riesgo de alabeo o daños térmicos. El resultado son cortes de alta calidad con una necesidad mínima de tratamiento posterior.

Consideraciones de seguridad al utilizar N2 en el corte por láser

Aunque las ventajas de utilizar nitrógeno en el corte por láser son numerosas -desde la prevención de la oxidación y mayores velocidades de corte hasta una mejor calidad y consistencia de los bordes-, es igualmente importante abordar los problemas de seguridad asociados a su uso. Comprender las ventajas nos ayuda a apreciar el valor que el nitrógeno aporta al proceso, pero conocer los riesgos potenciales es crucial para garantizar un entorno de trabajo seguro.

Peligro de asfixia: Como gas inerte, el nitrógeno puede desplazar al oxígeno del aire, lo que supone un peligro de asfixia en espacios confinados. Es incoloro e inodoro, por lo que las fugas pueden pasar desapercibidas. Una ventilación adecuada y la monitorización del oxígeno son esenciales para evitar la deficiencia de oxígeno en el espacio de trabajo. 

Gasenz del PST está diseñado para detectar entornos con deficiencia de oxígeno, por lo que es ideal para proteger a los trabajadores de la industria de generación de gas, laboratorios y áreas donde se utilizan o almacenan gases industriales, incluidos espacios confinados y sistemas de prevención de incendios hipóxicos.

Alta presión: El nitrógeno suele almacenarse en bombonas de alta presión. Una manipulación o almacenamiento inadecuados pueden provocar accidentes o la rotura de la botella. Es fundamental seguir los protocolos de seguridad para manipular y almacenar botellas de gas a alta presión. 

Quemaduras por frío: El nitrógeno líquido o el nitrógeno gaseoso de recipientes presurizados pueden provocar quemaduras por frío o congelación si entran en contacto con la piel. Al manipular nitrógeno debe utilizarse equipo de protección individual (EPI) adecuado.

Peligro de incendio: Aunque el nitrógeno no es inflamable, puede crear un entorno con deficiencia de oxígeno. El corte por láser implica altas temperaturas y chispas, que pueden inflamar materiales inflamables. El oxígeno es un componente crítico de la combustión y, mientras que un exceso de oxígeno puede aumentar el riesgo de incendio, una cantidad insuficiente de oxígeno puede provocar una combustión incompleta. Esto conduce a la acumulación de gases tóxicos como el monóxido de carbono. 

Formación y procedimientos de seguridad

Las máquinas de corte por láser y los sistemas de suministro de nitrógeno asociados deben inspeccionarse y mantenerse periódicamente para garantizar un funcionamiento seguro. Cualquier fuga o mal funcionamiento debe ser abordado inmediatamente.Los trabajadores deben recibir una formación adecuada sobre el uso seguro del nitrógeno en las operaciones de corte por láser. Esto incluye la comprensión de las propiedades del nitrógeno, el reconocimiento de los signos de deficiencia de oxígeno y el conocimiento de los procedimientos de emergencia.

Es importante el volumen de nitrógeno en el corte por láser?

Sí, el volumen de nitrógeno necesario para una máquina de corte por láser es importante; sin embargo, depende de varios factores:

¿Es importante la pureza del nitrógeno?

Para el corte por láser, la pureza del gas nitrógeno debe ser muy alta. Los niveles de pureza requeridos suelen depender de la aplicación específica y del tipo de corte por láser que se realice. A continuación le explicamos por qué es importante el nitrógeno de alta pureza:

Corte industrial por láser

Para aplicaciones industriales generales de corte por láser, se suele utilizar nitrógeno con una pureza del 99,95% (grado 3,5) o superior. Este nivel de pureza es suficiente para evitar la oxidación de los bordes de corte, que de otro modo podría provocar decoloración y corrosión. Garantiza que los cortes sean limpios y precisos, lo que es crucial para mantener la integridad estructural del material.

Corte por láser de alta precisión

Para aplicaciones que requieren cortes más precisos y de mayor calidad, pueden ser necesarios niveles de pureza superiores al 99,99% (grado 4.0) o incluso al 99,999% (grado 5.0). El nitrógeno de mayor pureza elimina casi todas las impurezas, reduciendo significativamente las posibilidades de que se produzcan imperfecciones en los bordes de corte. Esto es especialmente importante en sectores en los que la precisión es primordial, como los dispositivos médicos, los componentes aeroespaciales y la fabricación de productos electrónicos.

Óptica láser y vida útil de la boquilla

El uso de nitrógeno de alta pureza reduce el riesgo de contaminación en la óptica láser y la boquilla. Esto ayuda a mantener la eficacia de la máquina y prolonga la vida útil de estos componentes, reduciendo los costes de mantenimiento y el tiempo de inactividad. Las impurezas del nitrógeno de menor pureza pueden provocar la acumulación de residuos en la óptica y la boquilla, lo que obliga a limpiarlas o sustituirlas con frecuencia, lo que puede aumentar los costes operativos y reducir el tiempo de funcionamiento de la máquina.

Compatibilidad de materiales

El nitrógeno de alta pureza es esencial para cortar metales reactivos como el titanio, donde incluso pequeñas cantidades de oxígeno pueden provocar reacciones químicas no deseadas y una mala calidad de corte. El nitrógeno de menor pureza puede no ser adecuado para este tipo de materiales reactivos, lo que puede comprometer las propiedades del material o hacer necesario un postprocesado más frecuente.

Eficiencia de costes

Aunque es más caro, el nitrógeno de alta pureza puede suponer un ahorro global de costes al mejorar la velocidad de corte, reducir las repeticiones y prolongar la vida útil de los componentes de la máquina. El nitrógeno de menor pureza, aunque más barato, tiene el potencial de reducir la calidad de corte, disminuir la velocidad de corte y aumentar el mantenimiento, lo que puede anular cualquier ahorro inicial.

Control de la pureza del nitrógeno en aplicaciones de corte por láser

Uno de los métodos más eficaces para controlar la pureza del nitrógeno es utilizar un analizador de oxígeno. Estos dispositivos miden la concentración de oxígeno en la corriente de gas nitrógeno. Al detectar y cuantificar los niveles de oxígeno, el analizador proporciona una medida indirecta pero precisa de la pureza del nitrógeno. El control regular con un analizador de oxígeno garantiza que el nitrógeno se mantiene dentro de las especificaciones de pureza requeridas, minimizando el riesgo de contaminación y asegurando un rendimiento de corte constante.

Analizadores de oxígeno PST

SenzTx es el transmisor de oxígeno compacto e inteligente de PST, diseñado para la medición fiable de la concentración de oxígeno mediante tecnología de óxido de circonio o electroquímica. El sensor de óxido de circonio ofrece tiempos de respuesta rápidos y un rendimiento duradero y de baja deriva, mientras que el sensor electroquímico es adecuado para medir gases con hidrocarburos.

Los analizadores de oxígeno de la serie GPR 1600/2600/3100 están diseñados para controlar los niveles de oxígeno en gases industriales, desde cantidades traza en el rango de bajas partes por millón (PPM) hasta oxígeno casi puro. Estos analizadores de oxígeno garantizan la pureza del gas en entornos en los que el oxígeno debe controlarse con precisión, como la separación de aire, la fabricación de productos electrónicos y otras aplicaciones industriales críticas

El GPR-1200 disponible en configuraciones de Propósito General y Seguridad Intrínseca, está meticulosamente diseñado para mediciones precisas de oxígeno en trazas, garantizando una verificación precisa de la instrumentación de proceso o en línea. El GPR-3500 de uso general ofrece un rango de medición de 0 a 100% e incluye compensación de temperatura para mejorar la precisión y la estabilidad

El monitor de oxígeno Gasenz está diseñado para detectar entornos con deficiencia de oxígeno en cualquier lugar de trabajo. Es ideal para proteger al personal de la industria de generación de gas, laboratorios y otros sectores en los que se almacenan o utilizan gases industriales. Además, es perfecto para su uso en espacios confinados o dentro de sistemas de prevención de incendios hipóxicos.

El analizador de oxígeno portátil Yellow Box es un dispositivo duradero y transportable diseñado para aplicaciones versátiles de medición de oxígeno de alta pureza. El Ntron Yellow Box es un analizador compacto y robusto que puede equiparse con dos o tres sensores de óxido de circonio, lo que proporciona tiempos de respuesta rápidos y una larga vida útil con una deriva mínima.