Estudio del comportamiento del plasma termal a presión atmosférica aplicado a soldadura

Abstract

El plasma térmico es esencial en tecnologías como la soldadura, herramientas de corte y cortacircuitos, pero a pesar de su importancia hoy en día faltan muchas fórmulas y datos tabulados que permitan un mayor manejo de las tecnologías asociadas a este fenómeno.

Teniendo lo anterior en mente el presente trabajo tiene por objetivo desarrollar una fórmula para presión en el cátodo y en base a esto obtener una ecuación de la velocidad a lo largo del eje de simetría del arco de plasma.

Para lograr esta meta se extiende la formula de presión electromagnética de Maecker al caso de corriente parabólica, esta se utiliza en la ecuación de Bernoulli con el fin de obtener la velocidad máxima del plasma en la zona del cátodo y luego se anexa el modelo de Landau/Squire con el propósito predecir las velocidades del plasma en la columna utilizando un offset, generando así un modelo simplificado.

Estas ecuaciones son evaluadas utilizando datos obtenidos por un modelo numérico generado por José Alfredo Delgado de la Universidad UNAM y luego se obtienen una serie de gráficos de velocidad que son comparados con los gráficos de velocidad obtenidos por el modelo numérico realizando un `post-processing' de estos datos. Esto se realiza mediante un código de Matlab que procesa los datos y evalúa las ecuaciones generando los gráficos mencionados.

Se concluye que estas ecuaciones pueden ser utilizadas para predecir la velocidad a lo largo del arco de plasma sin embargo, aun se necesitan ajustes para disminuir el error asociado a los resultados de estas ecuaciones, sin embargo no esta claro si estos errores provienen del modelo numérico o de las simplificaciones realizadas en este trabajo. También se analiza la distancia z_a la cual es una buena aproximación para el limite de la zona del cátodo en argón pero para el caso del helio se necesitan modificaciones que permitan estimar esta altura de mejor manera.

Se ocupa como recurso la beca proporcionada por el gobierno de Canadá a través de la Universidad de Alberta,Canada por lo cual el estudiante realiza una estadía por 4 meses en donde lleva a cabo la investigación del trabajo de tesis.