Água e alumínio fundido são uma combinação perigosa

Não é incomum para um escritor do Hackaday vasculhar a seção de comentários de um determinado artigo, em busca de insights ou para aprender algo novo. Freqüentemente, aqueles com experiência em vários campos compartilharão conhecimentos ou levantarão questões sobre um determinado tópico. Recentemente, estive lendo com interesse um artigo sobre fundição de alumínio, dada a minha própria experiência na área. Um comentário em particular chamou minha atenção.

E não, a água não causará explosão de vapor. Tem um cara no youtube (myfordlover, eu acho) que desmente esse mito com ferro derretido, despejando ferro na água, despejando água em uma concha de ferro fundido e assim por diante. Teremos o maior prazer em fazer um vídeo demonstrando isso com alumínio, se desejar.

Tendo trabalhado por algum tempo em uma fábrica de fundição de alumínio, espero sinceramente que [John] não tenha tentado essa façanha. Embora existam vários vídeos no YouTube mostrando que isso pode ser feito sem calamidades, há muitos que mostram exatamente o oposto. A mistura de alumínio fundido e água muitas vezes acaba mal, causando ferimentos graves ou até mesmo mortes no local de trabalho. Vamos nos aprofundar para ver por que isso acontece.

Uma das razões pelas quais o alumínio é tão valorizado como material é a sua resistência à corrosão. O alumínio bruto forma prontamente uma camada de óxido resistente quando exposto ao ar, que protege o metal de mais corrosão ou reações com muitos produtos químicos. Essa camada de óxido pode se formar com uma rapidez incrível e é uma das razões pelas quais muitos YouTubers conseguiram despejar alumínio derretido na água sem ferimentos. Dadas as condições certas, o alumínio pode formar uma camada de óxido à medida que viaja pelo ar de uma concha em direção a um balde de água. Muitos usam esta demonstração perigosa e arriscada como “prova” de que grandes explosões de alumínio e água são um “mito”.

Claro, consiga um emprego em uma fábrica de fundição e você rapidamente perceberá a gravidade do assunto. Não é incomum que as instalações proíbam totalmente recipientes descartáveis ​​de água e refrigerantes, por medo de que um recipiente descartado possa acabar em uma lixeira e transportar umidade para um forno de fusão. Em meu trabalho como engenheiro de elenco, trazer uma garrafa de água ou uma lata de refrigerante para o local acarretava uma advertência para a primeira infração e demissão imediata para a segunda. O perigo é simplesmente demasiado elevado para se tomar meias medidas no que diz respeito à segurança. As operações de fundição geralmente exigem que todos os funcionários assistam a vídeos de segurança que deixam claros os riscos, antes de trabalhar na área de fundição.

Exemplos do perigo estão prontamente disponíveis. Freqüentemente, podem ocorrer incidentes quando o alumínio fundido é derramado em um molde contendo umidade. Outra área de risco é ao carregar sucata em um forno. A própria sucata de alumínio pode estar molhada ou garrafas contendo fluido podem ser acidentalmente misturadas ao material. Quando a sucata é adicionada ao metal fundido no forno, podem ocorrer grandes erupções.

Devido a uma série de fatores, podem ocorrer explosões intensas quando o alumínio fundido e a água se misturam nas condições certas. A primeira é a mais óbvia: a água que entra em contato com o metal fundido a mais de 660 °C tende a se transformar em vapor quase instantaneamente. O vapor aumenta rapidamente de volume, lançando metal fundido a grandes distâncias e isso por si só pode causar ferimentos e danos graves. Isto também quebra o alumínio fundido, conhecido como fragmentação. Isto tem o efeito de causar maior mistura entre o metal fundido, a água e o vapor. Isto aumenta ainda mais a taxa de transferência de calor para o fluido e aumenta a taxa de reação entre o vapor e o alumínio devido à maior área superficial em contato entre os dois.

Além disso, a reação química entre a água e o alumínio só aumenta a intensidade da explosão. Neste caso, os átomos de alumínio reagem com as moléculas de água, formando óxido de alumínio e gás hidrogênio. Esta é uma reação exotérmica que libera uma grande quantidade de calor – mais de 2,5 vezes a quantidade gerada por uma quantidade semelhante de nitroglicerina. Naturalmente, o gás hidrogênio gerado fica então livre para entrar em combustão com o oxigênio da atmosfera circundante. Além disso, qualquer alumínio fundido atomizado pela explosão também pode oxidar rapidamente no ar, liberando mais calor no processo.