Água e alumínio derretido é uma combinação perigosa

Não é incomum para um escritor do Hackaday vasculhar a seção de comentários de um determinado artigo, procurando por insights ou para aprender algo novo. Freqüentemente, aqueles com experiência em vários campos compartilham núcleos de conhecimento ou levantam questões sobre um tópico específico. Recentemente, por acaso, estava olhando com interesse um artigo sobre fundição de alumínio, devido à minha própria experiência na área. Um comentário em particular chamou minha atenção.

E não, a água não vai causar uma explosão de vapor. Tem um cara no youtube (myfordlover, eu acho) que refuta esse mito com ferro derretido, despejando o ferro na água, despejando água em uma concha de ferro derretido e assim por diante. Ficaremos felizes em fazer um vídeo demonstrando isso com alumínio, se assim o 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 do YouTube mostrando que isso pode ser feito sem calamidades, muitos 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 mergulhar mais fundo para ver por que isso acontece.

Uma das razões pelas quais o alumínio é tão valorizado como material é sua resistência à corrosão. O alumínio bruto forma prontamente uma camada de óxido resistente quando exposto ao ar, o que protege o metal de mais corrosão ou reações com muitos produtos químicos. Essa camada de óxido pode se formar incrivelmente rápido e é uma das razões pelas quais muitos YouTubers conseguiram derramar 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 para um balde de água. Muitos usam essa demonstração perigosa e arriscada como "prova" de que grandes explosões de alumínio e água são um "mito".

Claro, arrume um emprego em uma fábrica de fundição e você rapidamente perceberá o quão sério é o assunto. Não é incomum que as instalações proíbam totalmente os recipientes de água e refrigerantes descartáveis, por medo de que um recipiente descartado acabe em uma lixeira e leve umidade para um forno de fusão. Em meu trabalho como engenheiro de fundição, trazer uma garrafa de água ou lata de refrigerante para o local acarretava uma advertência na primeira infração e expulsão imediata na segunda. O perigo é simplesmente alto demais para 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 esclareçam os riscos antes de trabalhar no piso 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 material de sucata em um forno. A própria sucata de alumínio pode estar molhada, ou garrafas contendo fluido podem ser acidentalmente misturadas com o material. Quando a sucata é adicionada ao metal fundido no forno, podem ocorrer grandes erupções.

Devido a uma infinidade de fatores, explosões intensas podem ocorrer 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 o metal fundido a grandes distâncias e só isso pode causar ferimentos e danos graves. Isso também quebra o alumínio fundido, conhecido como fragmentação. Isso tem o efeito de causar maior mistura entre o metal fundido, a água e o vapor. Isso 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 de superfície em contato entre os dois.

Além disso, a reação química entre a água e o alumínio só aumenta a intensidade da explosão. Nesse 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 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.