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En la fabricación de metal, hay varios métodos de corte para elegir, siendo las opciones principales el plasma y el láser de fibra. Aun cuando hay similitudes entre el corte con láser de fibra y el corte con plasma, cada tecnología tiene ventajas, desventajas y características únicas que funcionan mejor con necesidades de negocios y aplicaciones específicas. Algunos factores importantes que se deben considerar al elegir entre el plasma y el láser de fibra son la calidad del corte, el espesor y la condición del material, la inversión inicial, el costo operativo y el mantenimiento.

Variables que se deben considerar

Si les pregunta a diez clientes qué es lo que consideran buena calidad de corte, es probable que obtenga 15 respuestas diferentes. Eso se debe a que no existe una definición única de lo que significa calidad de corte, y cada fabricante valora aspectos diferentes. Los aspectos comunes incluyen la angularidad del corte (la desviación de la superficie de corte con respecto a la posición paralela al plano de corte), el acabado superficial del borde de corte, la tolerancia del corte en comparación con el dibujo, la capacidad de corte fino, la formación de escoria y el ancho de rendija.

El corte con láser de fibra usa un rayo de luz de alta energía que crea un corte angosto y preciso del material, el cual puede dejar una rendija más delgada y una angularidad baja, lo que lo hace ideal para hacer cortes finos, especialmente para materiales más delgados. De manera similar, la tecnología del corte con plasma produce un gas ionizado de alta energía que forma un arco de plasma para cortar el material. Aun cuando el plasma se ve con frecuencia como un proceso que produce un corte menos preciso, la generación actual de unidades de corte con plasma de alta definición producen una calidad de corte de partes que excede en mucho la mayoría de los requerimientos del cliente y rivaliza con el láser de fibra — Figuras 1 y 2.

Las consideraciones de calidad de corte al elegir entre plasma y láser incluyen las siguientes:

• Los láseres de fibra normalmente producen cortes de rango 1–2 (una medida de angularidad del corte) de ISO 9013, Thermal cutting (Corte térmico). El plasma de alta definición usualmente produce cortes de rango 2–4 de ISO. Esto es importante para las compañías que desean partes listas para la soldadura directo de la mesa.
• Los procesos de corte con plasma han sido perfeccionados con los años, produciendo acabados superficiales en bordes de corte que son tersos y rectos con capas mínimas de óxido y escoria. Las partes cortadas con plasma requieren operaciones secundarias mínimas antes de la soldadura. Aun cuando el láser de fibra está mejorando, el acabado superficial del borde de corte con frecuencia es áspero, con escoria y capas de óxido significativas, especialmente en metales más gruesos, mayores de 12 mm (0.5 pulgadas).
• El láser de fibra produce una rendija más angosta que el plasma, lo cual tiene el beneficio de permitir una utilización de la placa ligeramente mejor y capacidad de corte fino. Aun cuando comúnmente esto sea una ventaja, la rendija delgada puede causar problemas al quitar partes de un nido en placas más gruesas. Para placas gruesas, las partes pueden ser difíciles de quitar del esqueleto y necesitan separarse con martillo.
• Repito, es importante pensar detenidamente qué es lo importante en su proceso. Aun cuando la capacidad de angularidad y el tamaño de rendija del láser son persuasivas, el plasma tiene ventajas en la calidad de corte para satisfacer fácilmente la mayoría de los requerimientos del cliente.

El plasma — Campeón en versatilidad

Si visita cualquier taller de fabricación de acero es muy probable que vea racks de material almacenado en diversas condiciones ambientales. Mientras que un metal como éste puede ser difícil de cortar con un láser de fibra, el plasma es el rey absoluto al cortar superficies imperfectas, como aquéllas con pintura, oxidación o cascarilla de laminación. Los procesos con láser de fibra están mejorando con respecto a los materiales imperfectos, sin embargo, todavía requieren ya sea materiales con grado especial, limpieza manual, o un proceso de precorte para vaporizar el recubrimiento. El plasma es muy versátil y puede cortar casi cualquier material conductor, incluso si está herrumbroso o recubierto.

Cuando se trata de comparar el corte con plasma con el corte con láser, algunas cosas adicionales que se deben considerar son las siguientes:

• Herrumbre, cascarilla de laminación y otros contaminantes impactan al láser de fibra y pueden dar lugar a inconsistencias y dificultad del corte.
• Se requieren operaciones de precorte como granallado, lavado químico y otros procesos de limpieza para obtener un corte consistente con láser de fibra.
• Por otra parte, el material que se va a cortar con láser de fibra necesita almacenarse en interior, lo cual podría ocupar espacio en el taller y aumentar los costos.
• Si el material es conductor, el plasma puede cortarlo. Sin importar corrosión, recubrimientos o superficies pintadas, el plasma corta materiales imperfectos de manera confiable.
• La mayor distancia de separación (la distancia entre la pieza de trabajo y la antorcha) del plasma significa que es menos probable que las variaciones o levantamientos del material interfieran con el proceso de corte en comparación con el láser de fibra.

La condición de la pieza de trabajo, con frecuencia pasada por alto, puede afectar drásticamente el tiempo de ciclo para hacer cortes, lo que afecta de manera significativa la productividad y los costos totales. El plasma toma la delantera cuando se trata de la versatilidad al cortar material.

Costos y seguridad de los sistemas de corte

Los sistemas de corte con láser de fibra son de dos a cinco veces más caros que las máquinas de plasma comparables, lo que da lugar a periodos más largos de retorno de la inversión. Los sistemas de plasma pueden ofrecer una recuperación de los gastos en dos años o menos, lo que libera dinero para otras inversiones. Aun cuando el láser de fibra con frecuencia corta más rápido y a costos operativos más bajos para materiales delgados, el plasma tiene la ventaja al cortar materiales más gruesos, pues ofrece una productividad mayor y menores costos de operación.

Aun cuando el láser de fibra es muy eficiente al cortar metales delgados, los costos operativos del plasma son más bajos una vez que los espesores de corte llegan al intervalo de 12 a 25 mm (0.5 a 1 pulgada).

Muchas de las diferencias en los costos operativos son regidas por el costo del consumo de gas y electricidad. Los procesos de corte con plasma han sido refinados y perfeccionados con los años, mientras que el láser de fibra sigue poniéndose al día. Ya sea por cuestión de los costos operativos directos o por el impacto ambiental del uso de electricidad y de gas, el plasma es el campeón para metales más gruesos.

El láser de fibra requiere recintos y manejo de material por cuestiones de seguridad. Este costo fijo hace que la inversión inicial sea mucho más alta.

Aun cuando el manejo de material a veces es visto como una ventaja para el láser de fibra, las mesas de plasma pueden lograr el mismo rendimiento mediante la ampliación de la cama de corte, lo que brinda la misma productividad a un costo menor.

Depende de los negocios evaluar sus restricciones de presupuesto, incluyendo la inversión inicial, los costos operativos y el retorno potencial de la inversión con el tiempo.

Ahorro de tiempo y de dinero

El láser de fibra tiene menos partes consumibles pero mayores costos de mantenimiento debido a la complejidad de la cabeza de corte y componentes de control de movimiento. Los sistemas de plasma son robustos, con frecuencia trabajando en los ambientes industriales más severos, mientras que los láseres de fibra pueden requerir reparación sólo en centros de servicio autorizados.

Los sistemas de láser de fibra son más sensibles a los ambientes de taller sucios en comparación con los sistemas de plasma. Los contaminantes en el ambiente pueden afectar a los componentes ópticos y a los accionamientos de precisión, lo que reduce la exactitud del corte y el tiempo productivo. La limpieza y el mantenimiento regulares son cruciales para que los sistemas de láser de fibra mantengan su desempeño.

Los sistemas de plasma son menos complejos y más robustos, lo que permite mantenimiento sencillo en sitio. El plasma es más adecuado para ambientes de trabajo severos.

El atractivo de los fabricantes de láseres de bajo costo con frecuencia viene con costos ocultos. Estas compañías normalmente mantienen los costos bajos ofreciendo servicio limitado. Inicialmente es atractivo pero puede implicar tiempo improductivo cuando el sistema láser se avería.

Aun cuando siempre es importante hacer mantenimiento regular en un sistema de corte para un desempeño óptimo, el plasma generalmente es mucho más robusto y tolerante en ambientes severos.

Conclusión

En resumen, considere los requerimientos específicos de sus proyectos de fabricación de metal, incluyendo tipos de material, espesores, volúmenes de producción y calidad de acabado deseada, cuando decida entre el láser de fibra y el plasma. Aun cuando hay similitudes entre las dos tecnologías, ambos métodos tienen características únicas que funcionan mejor para aplicaciones específicas.

El corte con láser de fibra se prefiere normalmente para materiales con espesor de delgado a medio que requieren alta precisión y excelente calidad de borde, mientras que el corte con plasma es más adecuado para materiales más gruesos y aplicaciones donde se prioriza el costo-efectividad y la velocidad de corte. Al final de cuentas, la mejor opción depende de sus necesidades específicas, de su presupuesto y de sus requerimientos de producción. Consultar a un proveedor conocedor o a un experto de la industria también puede ayudar a tomar una decisión informada.

KRIS RICH (kristopher.rich@hypertherm.com) es director de mercadeo, sector industrial pesado, Hypertherm Associates, Hanover, N.H.