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Principio de funcionamiento de la lanza térmica

1950
Corte térmico con lanza de hormigón armado en aplicaciones de ingeniería mecánica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

A thermal lance, or thermic lance, is a tool that cuts materials using the intense heat from the oxidation of iron. It consists of a steel tube packed with steel rods. Pressurized oxygen is fed through the tube, and the tip is ignited. The iron in the lance acts as fuel, burning in the oxygen stream to create a alta velocidadchorro de alta temperatura.

The fundamental principle of a thermal lance is the rapid and highly exothermic oxidation of iron in a pure oxygen environment. The device is deceptively simple in its construction, comprising an outer steel pipe filled with smaller steel rods or a mix of steel and aluminum/magnesium wires. This packing increases the surface area of the fuel (the iron) exposed to the oxygen flow, promoting a more intense and sustained reaction. To initiate the process, the tip of the lance must be heated to iron’s ignition temperature, approximately 900 °C, typically using an oxy-acetylene torch. Once ignited, a self-sustaining reaction begins. The pressurized oxygen, usually at 4 to 10 bar (60 to 150 psi), flows through the pipe, reacting with the hot iron. This reaction, [latex]4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3[/latex], releases a tremendous amount of energy, raising the temperature at the tip to between 3,500 °C and 4,500 °C. This temperature is well above the melting point of most materials, including steel, rock, and concrete. The kinetic energy of the high-pressure oxygen jet helps to physically blow away the molten material and slag, creating the cut or hole. The lance itself is consumed during this process, with burn rates varying depending on the lance diameter and oxygen pressure.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingeniería mecánica

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Descubrimiento del oxígeno por Carl Wilhelm Scheele y Joseph Priestley
  • Desarrollo del proceso Bessemer para la fabricación de acero, que utiliza oxígeno para eliminar impurezas.
  • invención de la soldadura y el corte con oxiacetileno
  • Comprensión de las reacciones químicas exotérmicas y la combustión.
  • avances en la fabricación de tubos de acero sin costura

Aplicaciones

  • demolición de estructuras de hormigón armado
  • Corte de grandes piezas fundidas de metal o derrames de metal congelado
  • Extracción de pasadores agarrotados en maquinaria pesada
  • Desmantelamiento de buques y submarinos
  • mantenimiento de hornos y fundiciones

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Lanzas miniaturizadas para reparación robótica en entornos peligrosos
  • Sistemas de lanza automatizados para cortes industriales precisos
  • Lanzas con composiciones especializadas de barras de combustible para cortar aleaciones exóticas
  • Variantes de lanzas térmicas submarinas para salvamento y desmantelamiento de plataformas marinas
  • Sistemas basados ​​en lanzas para la minería de asteroides y la extracción de recursos
  • Herramientas de rescate de emergencia para atravesar estructuras reforzadas
  • Cabezales de perforación geotérmica que incorporan principios de lanza térmica
  • Sistemas de vitrificación de residuos mediante tecnología de lanza
  • Herramientas de fundición para eliminar bloqueos en líneas de colada continua.
  • Herramientas artísticas para esculpir metal y crear obras a gran escala.
Relacionado con: lanza térmica, lanza térmica, reacción exotérmica, oxidación, herramienta de corte, demolición, corte de acero, lanza de oxígeno, barra ardiente, oxidación del hierro.

Contexto histórico

Principio de funcionamiento de la lanza térmica

1948
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1945-01-01
1949
1950
1950
1950
1950
1950
1955

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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