El agua y el aluminio fundido son una combinación peligrosa

No es raro que un escritor de Hackaday rastree la sección de comentarios de un artículo determinado, en busca de ideas o para aprender algo nuevo. A menudo, aquellos con experiencia en varios campos compartirán núcleos de conocimiento o harán preguntas sobre un tema en particular. Recientemente, estaba leyendo con interés un artículo sobre fundición de aluminio, dada mi propia experiencia en el campo. Un comentario en particular me llamó la atención.

Y no, el agua no provocará una explosión de vapor. Hay un tipo en youtube (creo que myfordlover) que refuta ese mito con hierro fundido, vertiendo el hierro en agua, vertiendo agua en un cucharón de hierro fundido y así sucesivamente. Estaremos encantados de hacer un video que demuestre esto con aluminio si así lo desea.

Después de haber trabajado durante algún tiempo en una planta de fundición a presión de aluminio, espero sinceramente que [John] no haya intentado esta hazaña. Si bien hay una serie de videos de YouTube que muestran que esto se puede hacer sin problemas, hay muchos que muestran exactamente lo contrario. La mezcla de aluminio fundido y agua a menudo termina muy mal, causando lesiones graves o incluso muertes en el lugar de trabajo. Profundicemos más para ver por qué es así.

Una de las razones por las que el aluminio es tan apreciado como material es por su resistencia a la corrosión. El aluminio en bruto forma fácilmente una capa de óxido resistente cuando se expone al aire, lo que protege el metal de una mayor corrosión o reacciones con muchos productos químicos. Esta capa de óxido puede formarse increíblemente rápido y es una de las razones por las que muchos YouTubers han logrado verter aluminio fundido en agua sin lesionarse. Dadas las condiciones adecuadas, el aluminio puede formar una capa de óxido a medida que viaja por el aire desde un cucharón hacia un balde de agua. Muchos utilizan esta peligrosa y arriesgada demostración como "prueba" de que las grandes explosiones de aluminio y agua son un "mito".

Por supuesto, consigue un trabajo en una fábrica de fundición y rápidamente te darás cuenta de lo grave que es el asunto. No es inusual que las instalaciones prohíban por completo los recipientes desechables de agua y refrescos, por temor a que un recipiente desechado pueda terminar en un basurero y llevar humedad a un horno de fusión. En mi trabajo como ingeniero de fundición, traer una botella de agua o una lata de refresco en el sitio conllevaba una advertencia por la primera infracción y el despido instantáneo por la segunda. El peligro es simplemente demasiado alto para tomar medidas a medias en lo que respecta a la seguridad. Las operaciones de fundición generalmente requieren que todos los empleados vean videos de seguridad que aclaran los riesgos antes de trabajar en el piso de fundición.

Los ejemplos del peligro están fácilmente disponibles. A menudo, pueden ocurrir incidentes cuando se vierte aluminio fundido en un molde que contiene humedad. Otra área de riesgo es cuando se carga material de desecho en un horno. La chatarra de aluminio en sí puede estar húmeda, o las botellas que contienen líquido pueden mezclarse accidentalmente con el material. Cuando la chatarra se agrega al metal fundido en el horno, pueden ocurrir grandes erupciones.

Debido a una multitud de factores, pueden ocurrir explosiones intensas cuando el aluminio fundido y el agua se mezclan en las condiciones adecuadas. El primero es el más obvio: el agua que entra en contacto con el metal fundido a más de 660 °C tiende a vaporizarse casi instantáneamente. El vapor aumenta rápidamente de volumen, arrojando metal fundido a grandes distancias y esto por sí solo puede causar lesiones y daños graves. Esto también rompe el aluminio fundido, lo que se conoce como fragmentación. Esto tiene el efecto de provocar una mayor mezcla entre el metal fundido y el agua y el vapor. Esto aumenta aún más la tasa de transferencia de calor al fluido y aumenta la tasa de reacción entre el vapor y el aluminio debido a la mayor superficie en contacto entre los dos.

Además, la reacción química entre el agua y el aluminio solo aumenta la intensidad de la explosión. En este caso, los átomos de aluminio reaccionan con las moléculas de agua, formando óxido de aluminio e hidrógeno gaseoso. Esta es una reacción exotérmica que libera una gran cantidad de calor, más de 2,5 veces la cantidad generada por una cantidad similar de nitroglicerina. Naturalmente, el gas de hidrógeno generado queda entonces libre para quemarse con el oxígeno de la atmósfera circundante. Además, cualquier aluminio fundido atomizado por la explosión también puede oxidarse rápidamente en el aire, liberando más calor en el proceso.

Una combinación de todos estos factores puede provocar explosiones increíblemente violentas. Poco más que una sola botella de agua extraviada es capaz de hacer estallar toda una fábrica de fundición en las peores condiciones.

Por supuesto, no todos los incidentes suceden de la misma manera. Una amplia variedad de factores pueden influir en la gravedad de una explosión de este tipo, desde menores hasta catastróficas. La Asociación del Aluminio agrupa los incidentes en tres categorías, según la gravedad de la explosión. Los eventos Force1 son menores, a menudo relacionados con salpicaduras de metal fundido a distancias de hasta 15 pies. Los eventos de Fuerza 2 son más serios, con metal rociado hasta a 50 pies de distancia y con fuertes explosiones y una liberación de luz. Finalmente, los eventos de Fuerza 3 tienden a ser lo suficientemente ruidosos como para ser muy dolorosos, con metal arrojado a más de 50 pies y generalmente causando daños importantes a la estructura. Afortunadamente, los eventos de Fuerza 3 son raros, pero a menudo tienden a destruir la mayor parte de las instalaciones en las que ocurren. El informe anual de la Asociación de Aluminio señala solo 1 evento en 2019, afortunadamente sin pérdida de vidas.

En general, el objetivo de este artículo es resaltar que la evidencia anecdótica no se puede utilizar para declarar que algo es seguro. Vale la pena hacer su propia investigación y obtener información de profesionales antes de intentar algo que posiblemente podría lastimarlo a usted o a otros. ¡Feliz pirateo por ahí, y manténgalo a salvo!