nap 2-1-3.1 estructuras metÁlicas tÉcnicas …

PLATAFORMA

NORMAS TÉCNICAS

NAP 2-1-3.1

1ª EDICIÓN: Noviembre de 2001

ADMINISTRADOR DE INFRAESTRUCTURAS FERROVIARIAS

Organismo Redactor : Renfe. UN Mantenimiento de Infraestructura. Dirección Técnica

TÉCNICAS ESPECÍFICAS. PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO

ESTRUCTURAS METÁLICAS

ESTRUCTURAS METÁLICAS. N.R.I. 2-1-3.1

TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO

INDICE

1. Introducción1.1. Procedimientos de corte

1.1.1. Funciones1.1.2. Tipos de corte

1.2. Objeto de la Norma1.3. Campo de aplicación1.4. Vigencia de la Norma1.5. Documentación derogada

2. Oxicorte2.1. Fundamentos

2.1.1. Concepto y clases2.1.2. Proceso y condicionantes2.1.3. Aplicaciones

2.2. Variables influyentes2.2.1. Componentes del oxicorte2.2.2. Acero2.2.3. Oxígeno2.2.4. Llama de calefacción

2.2.4.1. Definición2.2.4.2. Gases empleados

2.3. Factores alterantes2.3.1. Parámetros participantes2.3.2. Modificaciones del metal

2.3.2.1. Naturaleza de las modificaciones2.3.2.2. Defectos en los cortes

2.4. Trabajo del oxicorte2.4.1. Equipo de oxicorte

2.4.1.1. Tubos de conducción2.4.1.2. Reductores de presión2.4.1.3. Botellas2.4.1.4. Soplete2.4.1.5. Dispositivos de seguridad

2.4.2. Factores influyentes2.4.3. Métodos operatorios

2.4.3.1. Tipos2.4.3.2. Máquinas utilizadas2.4.3.3. Manipulación

2.5. Seguridad y protección en el corte2.6. Tipos especiales de oxicorte

2.6.1. Oxicorte pesado2.6.2. Oxicorte a la lanza2.6.3. Oxicorte bajo el agua2.6.4. Oxicorte con partículas

3. Corte con plasma3.1. Concepto y tipos3.2. Materiales utilizados3.3. Equipo3.4. Ventajas e inconvenientes

4. Corte con laser4.1. Características y clases4.2. Ventajas e inconvenientes

BIBLIOGRAFÍA



1.- INTRODUCCIÓN

1.1.- PROCEDIMIENTOS DE CORTE

1.1.1. FUNCIONES

La construcción de una pieza mediante la unión de sus partes constitutivas porsoldadura necesita unas técnicas auxiliares entre las que destacan los métodos decorte, que vienen a cumplir dos funciones principalmente:

- Establecer las partes a unir en su concepción geométrica acordecon el diseño, que resultan de cortar las planchas servidas.

- Preparar los bordes de estas partes para cumplir perfectamentecon su soldadura.

Otra función del corte está en el despiece de una estructura que ha dejado de prestarservicio y no tiene otra utilidad definida para facilitar su transporte, o seccionarla paraotros fines.

1.1.2. TIPOS DE CORTE

Los métodos de corte se pueden dividir en dos grandes grupos:

a) Métodos de tipo térmico:- Oxicorte: Principalmente para aceros sin alear o débilmente

aleados, con espesores de hasta 250 mm. Su mecánica estriba encalentar el metal a una temperatura superior a la de ignición einferior a la de fusión, aplicando un chorro de oxígeno.

- Plasma: Para metales conductores de la electricidad, conespesores de hasta 150 mm. en los aceros y menores espesorespara el cobre y el aluminio . El chorro de plasma se forma al unirseun arco eléctrico estrangulado con un gas.

- Láser: Para todo tipo de aceros con pequeños espesoresespecialmente. El rayo láser es la fuente de calor que permite elcorte y perforación de la pieza.

Oxicorte s ZAT

Plasma s ZAT

Láser s ZAT

En la figura se comparan estos tres sistemasde corte. Con el oxicorte se obtiene un anchode corte o sangría, s, de 1 mm. y una zonaafectada térmicamente de algo más de 3 mm.,siendo la deformación producida aceptable yno quedando la pieza muy deformada. En elcorte con plasma la sangría es algo superior ala del oxicorte, 1,5 mm., y la zona afectadatérmicamente es de unos 0,25 mm., menor ala del oxicorte. En el corte con láser seconsiguen sangrías más pequeñas - hasta 0,5

mm. -, y la zona afectada térmicamente es casi nula al igual que la deformación en lapieza, siendo las aristas de corte casi perfectas.

b) Métodos de tipo mecánico:- Cizalla: Máquina con dos cuchillas, fija y móvil, que trabaja rápida y

económicamente, para piezas de poco espesor, hasta 40 mm., y deacero pobre en carbono.


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO- Fresadora: Máquina que se basa en el movimiento de rotación de

un vástago con cuchilla que va separando virutas de la pieza. Daun corte de calidad pero es lenta en su trabajo y cara.

- Sierra: Es posiblemente el método más antiguo pero efectivo. Elcorte se hace por el roce de los dientes de la sierra sobre la pieza.Son tres los tipos de sierra: alternativa, de disco y de cinta; las dosúltimas para piezas de poco espesor.

- Desbarbadora: Máquina portátil con disco giratorio, que trabaja agran velocidad, de material abrasivo.

1.2.- OBJETO DE LA NORMA

Esta Norma tiene como finalidad exponer los métodos de corte térmicos, especialmente eloxicorte por ser el de mayor utilidad en las estructuras metálicas que normalmente seconstruyen.

1.3.- CAMPO DE APLICACIÓN

El contenido de esta Norma se refiere a la forma de trabajo y aplicaciones del oxicorte, asus componentes y equipo, mientras se da una síntesis de los otros métodos térmicos.

1.4.- VIGENCIA DE LA NORMA

Esta Norma empezará a regir el día de su publicación impresa, y su vigencia estarásupeditada a las normas y reglamentos oficiales de mayor rango.

1.5.- DOCUMENTACIÓN DEROGADA

A partir de la fecha de entrada en vigor de la Norma queda sin efecto cualquier documentoque se oponga a sus prescripciones o a sus definiciones, salvo aquellas que tengan unrango mayor.

2.- OXICORTE

2.1.- FUNDAMENTOS

2.1.1. CONCEPTO Y CLASES

El oxicorte es un procedimiento de corte de los metales férreos realizado porcombustión continua y localizada con ayuda de oxígeno, con el que se pueden cortarpiezas, en ocasiones, de más de un metro de espesor, produciéndose el cortemediante la proyección del chorro de oxígeno puro sobre la pieza.

El proceso consiste en el calentamiento previo de la pieza y aplicación posterior deloxígeno con soplete, dando lugar a un proceso químico, no mecánico, en el queintervienen diversas variables: tiempo, temperatura, productos de reacción, etc. Ladiferencia con la soldadura estriba en que la pieza en el oxicorte se quema, mientrasque en la soldadura se funde.

El soplete cortador es similar al de soldadura, al que se le añade un conducto para eloxígeno. Su cabeza está formada por dos boquillas, tal y como esquemáticamente serepresenta en el dibujo: Una de corte, para el chorro de oxígeno (oxígeno de corte),y otra de calefacción, de donde sale la llama de calefacción (llama de caldeo).



El soplete es un aparato que se transporta fácilmente y su trabajo es fácilmenteaplicable, y de gran precisión, tanto en línea recta como en cualquier otra direcciónayudándose de una guía.

A este soplete se le suministra el gas combustible,corrientemente acetileno o propano, y el gascomburente, oxígeno, cuya mezcla acrecienta lacombustión, y el oxígeno puro para el corte.

El oxicorte proporciona unos trabajos de corte, en sufinalización y aspecto, tan perfectos como otros tipos decorte mecánicos, debiendo separarse los trabajosincluidos en un tipo de corte denominado troceado, cuyoobjetivo es cortar o trocear el material sin tener en cuentala calidad que, en el oxicorte, debe prestarse al corte.

El troceado está determinado para trabajos de demolición, en materiales de desecho,etc., para reducir piezas grandes en otras más pequeñas y más fáciles de manejo ytransporte.

Dos son los procedimientos del oxicorte:

a) Manual: sólo con ayuda del operario y una guía.b) Mecánico: con máquinas corrientes y máquinas de precisión

Las máquina utilizadas (Figura 2.1.1.) suelen servir también para la soldadura y cortecon plasma, pudiéndolas dividir en dos grupos:

- Portátiles: manejables y automáticas, dan una buena calidad yrapidez de corte, con elementos de control eficaces y de fácilmanejo. Estas máquinas se pueden trasladar en el trabajo y sepueden utilizar sin el motor ya que se dirigen cómodamentemediante un mango y ruedas, teniendo guías para cortes rectos

- Fijas: En talleres, con controles ópticos y numéricos. Suelen tenervarios sopletes y prácticamente suponen un pequeño robot.

El oxicorte se emplea no sólo con los metales férreos, sino también con los noférreos y con otros materiales como el hormigón y la piedra, utilizando gases distintosal oxígeno.

2.1.2. PROCESO Y CONDICIONANTES

El trabajo a realizar consiste en que el metal es atravesado por el chorro de oxígenocon el metal calentado a una temperatura entre la de inflamación y la de fusión.Primero se produce la oxidación de la superficie cortada y después se quitan los

Oxígeno Oxígeno + Acetileno

Boquillade corte

Boquilla de calefacción

Oxígeno

Oxígeno

Acetileno


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOproductos de la combustión, óxidos de hierro, por medio del propio chorro de oxígeno,y todo ello mediante un avance regular del soplete.

Las características que debe tener el metal para que pueda ser cortado son:

- La temperatura de inflamación debe ser inferior a la de fusión.- El metal debe inflamarse con el oxígeno, una vez calentado.- Los productos de la combustión no deben ser gaseosos en un

porcentaje alto para que no se produzca la contaminación deloxígeno.

- El calor de la combustión debe ser alto para que se mantenga elproceso de combustión.

- El metal debe inflamarse al sufrir el calentamiento, no debiendotener un coeficiente de conductibilidad térmica elevado.

- Precalentamiento de la pieza, especialmente con espesoresgruesos.

mientras que deben observarse una serie de recomendaciones para el oxígeno:

- Debe conservarse la pureza del oxígeno durante el proceso lo másposible, aumentando su consumo

- Calentar el oxígeno a su salida y no aumentar la presión del chorro.- Precalentar el frente de la sangría.- Utilizar, si así se estipula, llamas de calentamiento adicional.

2.1.3. APLICACIONES

El oxicorte se aplica fundamentalmente en el hierro dulce y en los aceros de bajaaleación. Con máquinas automáticas se obtienen piezas de buena calidad y granexactitud, fabricadas a gran velocidad, fácilmente y con el empleo de varias cabezasde corte.

El aluminio se funde en el precalentamiento y el cobre tiene un coeficiente deconductibilidad térmica muy alto, por lo que no es útil el oxicorte.

Siendo el corte de los aceros el motivo principal del uso del oxicorte, tanto comopreparación de una pieza como para su despiece, también se puede extender a otrosempleos especiales:

a) Desentubado: Operación que permite cortar y sacar tubos,especialmente en calderería. Se emplea un soplete especial conuna cabeza reducida para que pueda entrar en el interior del tubo.

b) Descosido de remaches: Corte de las cabezas de los roblonescon soplete adecuado.

c) Desbaste: Eliminación de defectos en el lingote para que elproducto laminado final esté libre de ellos. Se utilizan sopletesprovistos de mordaza que sujeta la varilla y de un mecanismo queacerca la varilla a la llama. Hay desbastado manual y a máquina,siendo este último el de mayor uso.

d) Ranurado: Para levantar soldaduras defectuosas y sanearlas, y entrabajos de desbastado mediante la realización de ranurasprofundas, limpias y regulares para sanear o abrir grietas. Uno delos usos más relevantes está en el levantamiento de la parteinferior de la soldadura antes de realizar el refuerzo de la raíz.

e) Preparación de bordes: Por oxicorte esta operación parece sermejor, más económica y rápida, que por otros procedimientosmecanizados. De mayor precisión y calidad con máquinas quemanualmente, y en este último caso debe fijarse el soplete paramantenerlo siempre a la misma distancia de la pieza y con ánguloconstante; con máquinas se pueden utilizar hasta tres sopletes


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOmanteniendo constante la distancia entre el soplete y la pieza. Lallama oxiacetilénica es la más conveniente al conseguirse mayorvelocidad de corte, menos costos y poder trabajar al aire libre.

2.2.- VARIABLES INFLUYENTES

2.2.1. COMPONENTES DEL OXICORTE

Los componentes del oxicorte, de acuerdo a los conceptos y definiciones de lospuntos anteriores, son tres: metal, gas empleado (normalmente el oxígeno) y la llamacalefactora, formada por la mezcla del gas comburente (oxígeno) y el gascombustible, normalmente acetileno (de mayor utilización) y propano. Estos treselementos influyentes en el oxicorte van a fijar, dentro de cada uno de ellos, lasvariables principales que intervienen en el proceso de una forma cualitativa ocuantitativa.

Tendremos, para el primero de estos componentes, que su composición, sutemperatura, su espesor y su homogeneidad serán las variables influyentes, mientrasque para el oxígeno serán su grado de pureza, su temperatura y su presión, y para lallama de calefacción tendremos que su temperatura, potencia calorífica y velocidadde la llama serán las características más acusadas.

2.2.2. ACERO

En los productos siderúrgicos hay dos tipos de elementos que acompañan al hierro:metálicos y no metálicos. El carbono, como ya es sabido, es el de mayor influencia yaparece prácticamente en todos los productos siderúrgicos, mientras que dentro delos no metálicos tenemos al silicio, azufre y fósforo, estos dos últimos consideradoscomo impurezas.

La influencia del acero en este proceso se manifiesta, por un lado a través de suspropiedades físicas, tales como el calor específico, conductibilidad térmica y pesoespecífico, relacionadas en su difusibilidad térmica que disminuye con el contenido decarbono e interviene en la temperatura de la masa del acero, y por otro lado cada unode los componentes del acero, es decir su composición química. Todo ello da lugar adiversas formas de influencia sobre el oxicorte, que dependerán de cómo seencuentran, cómo se influyen entre sí, sus propiedades y sus características, etc.

La influencia de cada uno de estos componentes del acero se expone,abreviadamente, a continuación:

- Carbono: Aceros con bajo contenido de carbono (≤ 0,3%), acerossuaves y semiduros, se cortan con escasas dificultades; alaumentar el porcentaje se precisa una llama más potente,necesitando para proporciones altas el precalentamiento.

- Silicio: Con contenido reducido de carbono el silicio no influye deuna forma evidente. Con excesivo contenido de silicio el oxicorte sedificulta enormemente y se disminuye la velocidad de corte.

- Manganeso: En oposición al silicio, el manganeso no tienerepercusión alguna en el oxicorte y se corta fácilmente la pieza,siendo necesaria una llama más potente cuando el contenido demanganeso supere el 10%.

- Cromo: Su influencia depende del porcentaje básico del 5%, ya quepor debajo de éste se corta sin dificultad, mientras que si losobrepasa el corte se va haciendo más difícil. En aceros al cromose necesita una llama carburante.

- Níquel: Con porcentajes inferiores al 3% se cortan sin dificultadalguna; con altos porcentajes (hasta el 40%) se puede oxicortarfácilmente, si bien ha de emplearse una llama de calefacción máspotente y realizarse el precalentamiento.


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO- Wolframio: Sólo puede realizarse el oxicorte si el contenido de

wolframio es inferior al 10%, utilizando llamas de calefacciónpotentes.

- Molibdeno: Dificulta el oxicorte, si bien con porcentajes nosuperiores al 5% se puede cortar sin excesivos problemas.También depende de la composición del acero, dado que aceros alCr-Mo y al Ni-Cr-Mo se cortan sin dificultad, mientras que al Cr-W-Mo no se pueden oxicortar.

- Aluminio: No suele alearse en grandes cantidades con el acero, porlo que no presenta problemas, siendo su porcentaje límite el 5%,por encima del cual se dificulta el oxicorte.

- Cobre: En estado puro no puede oxicortarse, mientras que conporcentajes inferiores al 2% sí.

- Cobalto y vanadio: Prácticamente no afectan al oxicorte e incluso elvanadio, en pequeñas cantidades, lo facilita.

- Azufre y fósforo: No presentan dificultades al oxicorte, dado que sucontenido en los aceros es pequeño.

La temperatura del metal base influye sobre el consumo de oxígeno y la velocidadde corte, por ello el precalentamiento suele utilizarse para tener una temperatura delacero adecuada para provocar la disolución del carbono en el hierro, favorecer laafinidad y propiedades de cada componente con el oxígeno y así facilitar el oxicorte y,a la par, disminuir la potencia de la llama de la calefacción. Una temperatura deprecalentamiento a 500º C está considerada muy favorable.

El espesor del metal lógicamente tiene una gran influencia en el oxicorte; a mayorespesor la masa de hierro a quemar es mayor y ello conduce a la necesidad demayor calor y mayor tiempo de calentamiento de la pieza, así como a un aumento depresión y consumo en el oxígeno y menor velocidad de corte.

La homogeneidad del metal se hace necesaria a través de que la superficie de lapieza a cortar esté libre de impurezas, pintura, grasas, óxidos, suciedades, etc.,defectos que dificultan el oxicorte ya que entorpecen la transmisión del calor y elcontacto entre el metal y el chorro de oxígeno. Mejor limpiar antes del oxicorte queemplear una llama de calefacción más potente.

2.2.3. OXÍGENO

El oxígeno empleado como gas de corte, que ayuda también a la combustión de lallama de calentamiento aumentando el poder calorífico de los gases combustibles almezclarse con ellos, suele proceder de la destilación del aire líquido y su pureza esfactor importante en el proceso, ya que influye directamente en la velocidad de corte.

Las impurezas que suele contener este oxígeno son: nitrógeno, hidrógeno, argón,helio, dióxido de carbono y vapor de agua, siendo esta última la más perjudicialaunque todas ellas lo son por la cantidad existente de las mismas. El agua en estadolíquido interfiere de manera considerable en el proceso del oxicorte.

La pureza del oxígeno industrial no debe ser inferior al 97%; con oxígeno de purezainferior al 80% no se puede realizar el oxicorte; cuanto menor es la pureza menor esla velocidad del oxicorte y aumenta el consumo. En grandes espesores deberáemplearse oxígeno de pureza superior al 98%.

La temperatura del oxígeno es influyente en cuanto que la elevación de la mismafavorece al oxicorte, al disminuir el consumo de oxígeno y aumentar la velocidad decorte; todo ello dependerá también de las restantes variables, presión y grado depureza, así como del diámetro de la boquilla.

La presión del chorro no debe ser demasiado alta, existiendo siempre la presiónidónea con la que conseguir un oxicorte preciso.



2.2.4. LLAMA DE CALEFACCIÓN

2.2.4.1. DEFINICIÓN

La llama de calefacción eleva la temperatura del acero hasta el punto deignición, transmite calor a la superficie de la chapa para mantener el equilibriotérmico y sirve para destruir o eliminar la capa de óxido, escorias, pintura yotras suciedades, favoreciendo así el oxicorte.

Las particularidades más significativas de esta llama son su temperatura, supotencia calorífica y su velocidad de propagación, que dependen del gasempleado. También depende del gas empleado el denominado tiempo decalefacción, que es el tiempo que se tarda en calentar el acero a latemperatura de ignición, siendo muy variable de un gas a otro el consumo paraalcanzar el tiempo mínimo, estableciéndose una relación inversa entre estosdos conceptos: aumento de consumo, disminución del tiempo, y diferente estetiempo de calefacción de un gas a otro en las mismas condiciones.

Los combustibles empleados tienen una triple condición:

- Economía- Condiciones de trabajo- Condicionantes circunstanciales

Los sopletes y boquillas, en la mayor parte de los casos, deben adaptarse alcombustible utilizado.

2.2.4.2. GASES EMPLEADOS

Los gases empleados como combustibles, fundamentalmente, son:

a) Acetileno: Es el gas más utilizado ya que resultaeconómico, de alto poder calorífico y no tóxico; su llamaalcanza una temperatura alta y es fácil suaprovisionamiento, aunque con espesores grandes formamonóxido de carbono y disminuye la velocidad de corte.Tiene un consumo elevado en el oxicorte y por ello debeemplearse el acetileno disuelto. Se puede llegar a cortarespesores de hasta 600 mm. Es más peligroso que elpropano debido a su mayor explosividad, pero su velocidadde corte es mayor. Se suele almacenar disuelto en undisolvente y comprimido. Más ligero que el aire, forma conél mezclas explosivas, por lo que debe almacenarse enlocales con buena y mucha ventilación.

b) Hidrógeno: Se utiliza más para trabajos submarinos y paragrandes espesores, ya que la llama que produce está mejorrepartida que la producida por el acetileno y no tiene gasreductor. Como inconvenientes está su bajo podercalorífico, difícil abastecimiento , necesidad de numerosasbotellas y no sencilla regulación de la llama.

c) Propano: Su coste es su mayor inconveniente salvo quese utilice en grandes cantidades; se licúa fácilmente por loque se puede transportar cómoda y sencillamente. Otroinconveniente está en que necesita para la combustión decuatro a cinco veces su volumen de oxígeno, lo cualencarece el trabajo. Su poder calorífico es alto y suvelocidad de combustión lenta, no necesitando usar unallama reductora. Se obtiene por destilación del petróleo, loque hace que su precio oscile con el mismo, y es


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOinflamable, incoloro e inodoro; tiene un alto grado deexplosividad.

d) Otros gases: El gas natural suele utilizarse en los lugaresen que existe pues sus características son muy similares alas del propano. También se emplea el gas del alumbradoen zonas donde se va a favorecer el factor económico,alcanzando su llama una baja temperatura y siendo por ellolos cortes en piezas de poco espesor de gran calidad; lavelocidad de corte es menor que con el acetileno y supoder calorífico es bajo por lo que tiene un alto consumo.Existen mezclas de gases que no parecen vayan adesbancar, por el momento, a estos gases.

Un estudio comparativo entre los tres gases principalmente utilizados,acetileno, hidrógeno y propano asevera que el hidrógeno es el menosfavorecido, mientras que el acetileno, respecto al propano, da un mayor podercalorífico, es más peligroso por su mayor facilidad para explosionar y tienemayor velocidad de corte.

El gasto de estos gases combustibles depende de una serie de factores:

- Poder calorífico- Espesor de la pieza- Velocidad de avance- Soplete utilizado- Ángulo de ataque

cuya equiparación y contrastación nos ha de dar el valor óptimo del costeeconómico para el trabajo, que en cada caso se habrá de estudiar y analizar.

El gas comburente, cuya mezcla con el combustible forma la llama decalefacción, es el oxígeno, con el que la mayor parte de los cuerpos seinflaman y arden en su presencia bajo el efecto de una pequeña chispa.

2.3.- FACTORES ALTERANTES

2.3.1. PARÁMETROS PARTICIPANTES

La calidad de un corte se ve afectada por una serie de factores que dependen deunos parámetros que intervienen en el oxicorte y son:

a) Parámetros del material:- Composición: en el punto 2.2.2. se dan a conocer las limitaciones

de los componentes del acero.- Limpieza de la superficie: Antes del inicio la superficie del metal

debe estar exenta de toda suciedad, óxidos, escorias y pinturas,debiendo tener en cuenta que una película de pintura puedeimpedir el proceso de oxicorte.

b) Parámetros del gas:- Tipo de gas combustible: acetileno y propano fundamentalmente- Oxígeno: la mayor pureza mejora la velocidad de corte, la

productividad y la calidad. Su contaminación se debe al mal estadodel mismo, por existir suciedad en la boquilla y por estar rodeado yen contacto con los gases.

- La presión influye en la penetración del corte: con presión baja elcorte se realizará con paradas y con presión excesiva el corte seráancho y con rebabas.

c) Parámetros de trabajo:


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO- Distancia idónea de la boquilla a la pieza: una distancia menor

facilita un calentamiento superior al necesario y una mayor da uncalentamiento menor.

- Boquilla limpia para evitar contaminaciones u obstrucciones deloxígeno y/o del gas combustible, asegurando que la boquilla y lasmangueras no tienen pérdidas

- Velocidad de corte: Una velocidad de corte distinta de la necesariay estudiada produce serios defectos en las juntas, como rebabas,estrías, falta de penetración, etc., produciendo la excesivavelocidad un desfase entre el corte de la superficie superior einferior.

- Tipo de boquilla- Posición del soplete

2.3.2. MODIFICACIONES DEL METAL

2.3.2.1. NATURALEZA DE LAS MODIFICACIONES

El oxicorte, como es sabido, es un proceso en el que se produce una acciónquímica (superficial) y otra térmica (profunda) en la zona modificada del metalcuya profundidad depende del espesor de la pieza cortada.

Esta zona modificada tiene dos partes: una, con profundidad menor delmilímetro (1/10 mm. para espesores normales), en la que se produce lamodificación química, y otra (1 mm. para espesores normales) en la que seproduce una alteración de la estructura debido al calentamiento del metal(modificación térmica).

El oxicorte produce un calentamientointenso y localizado en una zonaestrecha del metal a lo largo de lasangría creando unas tensiones quedistorsionan la pieza tal y como serepresenta en la figura.

Estas tensiones en piezas gruesas sonsuficientes para producir grietas superficiales visibles, pero no suelenproducirse en piezas de espesores corrientemente utilizados y en caso deexistir no causan perjuicios graves.

Estas tensiones desaparecen si se realiza un recocido de las piezasoxicortadas y, por consiguiente, las deformaciones producidas. Si se evitan lasvariaciones bruscas de temperatura pueden eliminarse las tensiones y lasdeformaciones.

2.3.2.2. DEFECTOS EN LOS CORTES

Los defectos producidos en la pieza por el oxicorte se clarifican principalmenteen sus bordes y en el corte, siendo la causa actuante, en la mayor parte de loscasos, la velocidad excesiva de corte, sin olvidar que una boquilla malconservada, sucia o dañada puede acarrear estos defectos.

Zona modificada paraespesores pequeños Zona modificada para

espesores grandes

Durante el corte Después del corte



a) Defectos en el borde- Borde superior fundido y redondeado: Tiene dos formas, según que

el borde inferior no presente irregularidad alguna o que sea muydesigual. En el primer caso la causa es la velocidad de cortedemasiado baja y/o la llama demasiado fuerte, aunque tambiénpuede deberse a una boquilla demasiado grande y distancia noadecuada, demasiado alta o baja, de la boquilla a la pieza; en elsegundo caso la causa fundamental es la velocidad de cortedemasiado baja y la presión de oxígeno menor de la precisa.

- Borde superior redondeado en forma de cordón: Presenta unahendidura longitudinal en la parte alta y el borde inferiorligeramente redondeado. La causa está en una velocidad de cortedemasiado alta.

- Redondeamiento del borde superior: Hay un exceso de fusión conhendidura en la parte alta del corte y la parte inferior en escuadra.La causa fundamental estriba en que la boquilla está a demasiadadistancia de la pieza, aunque también se puede deber a que laboquilla está gastada, sucia o en malas condiciones de uso, asícomo a una excesiva presión del oxígeno.

- Borde superior con gotas de fusión: Redondeado con metal fundidoque cae, con exceso de escoria. La fortaleza de la llama es lacausa principal y participando la superficie no limpia.

- Borde inferior redondeado: La boquilla dañada o sucia puede ser lacausa principal o bien una presión alta de oxígeno.

b) Defectos en el corte- Anchura reducida en la parte inferior: Se produce por velocidad

excesiva en el corte, aunque también puede influir la distancia,poca o mucha, a la pieza.

- Aumento de anchura en la parte inferior: La causa es una velocidadexcesiva en el corte y/o una presión alta de oxígeno.

- Superficie de corte arqueada y/o bombeada: La velocidad de cortedemasiado alta es la causa primordial, si bien puede influir o sercausa una boquilla mal conservada y una excesiva presión deloxígeno.

- Superficie de corte con acanaladuras en el borde inferior: La causade este defecto es una velocidad de corte demasiado baja.

- Superficie de corte con estrías aisladas: Velocidad alta y superficieno limpia son las causas de este defecto.

- Ranuras demasiado profundas o con desigual profundidad: Sucausa está en la excesiva velocidad de corte o en trabajos convelocidades desiguales.

2.4.- TRABAJO DEL OXICORTE

2.4.1. EQUIPO DE OXICORTE

El equipo material para el oxicorte se compone de los siguientes elementos (Figura2.4.1.):

• Botellas de oxígeno y de gas combustible• Reductores de presión• Tubos de conducción (flexibles)• Soplete

Si bien las botellas son los recipientes de mayor uso para proporcionar los gases,también se pueden realizar las tomas de estos gases bien directamente de la red dedistribución, bien desde generadores.



2.4.1.1. TUBOS DE CONDUCCIÓN

Las canalizaciones que unen los generadores o las botellas con el soplete sontubos flexibles de goma, definidos por los diámetros interior y exterior (9/16 p.e.es el empleado para canalizaciones de oxígeno y acetileno), que deben tener lasección apropiada y unas pérdidas de carga idóneas (suelen serproporcionales al diámetro en su quinta potencia) debidas a los codos,empalmes y acoplamientos de estos tubos, a fin de que los reductores depresión ejerzan su misión. La función de estas conducciones es llevar cada unode los gases desde los reguladores hasta el soplete.

Las características que han de tener estos tubos son:

- Resistencia ante las presiones de trabajo y ante los ataques delgas.

- El diámetro interior no debe tener variaciones que den lugar aestrechamientos.

- El forro exterior debe ser resistente al impacto, roces, etc. y tenerlas defensas para el ataque de grasas y productos que puedandisolverlo.

- Ser ignífugo.- Utilizar colores para las conducciones de cada gas: azul para el

oxígeno, rojo para el acetileno y naranja para el propano.

2.4.1.2. REDUCTORES DE PRESIÓN

Los reductores, o mejor reguladores, de presión son manorreductoresaplicados en las botellas o en la red de distribución; para los primeros lapresión de entrada es decreciente y para los segundos es constante, debiendoconservar la presión de salida constante y regulable en ambos casos. Existenlos reguladores de conexión a botellas o a canalizaciones, y tambiénreguladores blindados que los preservan de posibles choques y ataques delíquidos.

Estos reguladores tienen como misión aportar el caudal de gas necesario conlas mínimas variaciones posibles, reduciendo la presión de suministro ymanteniendo unas condiciones de trabajo óptimas y necesarias.

Estos manorreductores han de cumplir una serie de condiciones:

- Pérdida de carga interna inapreciable- Gasto uniforme y funcionamiento regular- No debe producirse su obstrucción, y para ello:

. Empleo de gases secos

. Válvulas abiertas totalmente

. Empleo de calentadores en tiempo frío

. Acoplamiento de botellas en el número preciso

La figura 2.4.1.2. representa unos reductores de presión que suelenpresentarse de las siguientes formas:

- Para trabajos de tipo medio, de tamaño pequeño- Para trabajos pesado- Para grandes prestaciones- Reguladores especiales, de alta precisión

2.4.1.3. BOTELLAS


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOSon diversos los recipientes contenedores de los gases, aunque para lostrabajos ordinarios se utilizan las botellas en las que los gases se comprimen, yello hace que el recipiente tenga que soportar unos grandes esfuerzos; sinembargo, estas botellas se construyen pasando por diversos controles deforma que soportan estas presiones con una óptima seguridad.

La capacidad de las botellas es variable, correspondiendo la más usual a uncontenido de gas aproximado a 10 m3. Suele medirse esta capacidad mediantekilogramos para los gases combustibles y en volumen ( m3) para el oxígeno.

El propano, comercialmente, se puede obtener en estado líquido,almacenándose en botellas a baja presión, en mezclas que a modo de ejemplose relaciona a continuación:

Propano: 93,0 %Butano: 6,2 %Isobutano: 0,5 %Etano: 0,3 %

Las botellas de oxígeno comerciales suelen contener un gas con el 95,5 % depureza.

Existen equipos portátiles ligeros y eficientes para el almacenamiento,transporte y manejo de las botellas que se emparejan (combustible +comburente), y en los que ya van montados los elementos de seguridadnecesarios e, incluso, los tubos flexibles ya unidos al mismo soplete (Figura2.4.1.3.).

Las carretillas portabotellas dan comodidad y seguridad en el transporte, en elmanejo y en el almacenamiento de las botellas, existiendo modelos para una odos botellas.

2.4.1.4. SOPLETE

El soplete de oxicorte es, en esencia, un soplete de soldadura al que se añadeuna conducción para el oxígeno, tal y como se refleja en la figura del punto2.1.1. Su misión es aportar y controlar la cantidad de gases necesaria paraobtener la temperatura requerida y realizar el corte mediante la llama. Existeuna relación entre la velocidad de propagación de la llama y la velocidad desalida de la mezcla de gases, de tal forma que si la primera es mayor que lasegunda se producirá el denominado retorno de llama (la llama penetra en elsoplete), y si es menor no se controla la llama y no se obtiene una buenacalidad en el corte.

Los primeros sopletes fueron de chorros separados (Figura 2.4.1.4.a), cuyoinconveniente principal reside en que la dirección del corte queda definida claray precisa, dado que la llama de calentamiento precede a la de corte y no sepuede avanzar más que en la dirección iniciada (habría que interrumpir lacombustión para cambiar de dirección), pero también tiene la ventaja de darcortes perfectos siempre que no se cambie de dirección.

Son los sopletes de chorro central los que han sustituido, con gran provecho, alos de chorro separado, ya que pueden efectuar cortes en todas lasdirecciones; la llama de caldeo sale por unos orificios que envuelven alconducto central que es el que da salida al oxígeno. Existen dos tipos (Figura2.4.1.4.b):

• Soplete mezclador: La mezcla del gas combustible y el oxígeno,llama de calefacción, se realiza en la misma cabeza.


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO• Soplete de mezcla previa: La mezcla se hace detrás de la

cabeza.

Según la presión tenemos los sopletes de alta presión y baja presión oinyector, siendo estos últimos los más difundidos; según el gasto tenemos lossopletes de gasto fijo y variable.

El soplete está formado por los siguientes elementos (Figura 2.4.1.4.c):

- Mango- Adaptables- Boquilla- Llaves de admisión- Palanca- Conductos de acoplamiento

debiendo estar homologado por el Ministerio de Industria. Existen en elmercado diversas gamas cuyo diseño ha de ser capaz de poseer, al menos, lassiguientes características:

- Máxima seguridad- Ligereza y robustez- Alta calidad- Manejo sencillo y cómodo- Mantenimiento fácil y asequible

y que sea aplicable para el oxicorte manual, para la construcción y montaje ypara el desguace.

En los conductos de acoplamiento se ajustan las mangueras de oxígeno ydel combustible; normalmente va provisto de tres llaves que gradúan el gas, eloxígeno de la llama de calefacción y el oxígeno de corte. Las conexiones seajustarán a las Normas vigentes y su acoplamiento no debe necesitar llaves nitornillos de conexión, dando una estanqueidad garantizada.

El mango es una unidad compacta en la que se acoplan, por un lado los tubosconductores de los gases y por el otro lado los adaptables que tienen distintaconfiguración para el uso de las mezclas del oxígeno con acetileno o propano ygas natural. Estos adaptables llevan incorporada la palanca, cuya misiónestriba en la inyección del oxígeno de corte.

Las llaves de admisión deben permitir la entrada y la no admisión de los gases,debiendo ser de movimientos contrarios: oxígeno con rosca derecha y acetilenoo propano con rosca izquierda.

La conexión del mango con los distintos elementos del equipo ha de realizarsede forma sencilla y útil, sin que sea necesario tornillo de conexión, mediantejuntas específicas creadas para ello y que van a garantizar su estanqueidad.

La diferencia entre los sopletes que utilizan propano o acetileno está en lasdiferentes dimensiones de la cámara de mezcla y en las boquillas.

A estos sopletes se les añade guías, carros guías, compases, etc. para realizarcortes circulares y de cualquier tipo (Figura 2.4.1.4.d).

La boquilla permite que el oxígeno y el gas combustible envuelvan a la salida elchorro de corte, que se acciona mediante el gatillo, y consigue que el fluido degas no sea turbulento.


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOLos diversos tipos de boquillas usadas en el oxicorte persiguen un mismo fin:conseguir que el chorro de oxígeno llegue a la superficie de la pieza con lamayor pureza posible, y para ello se utilizan diversas formas de boquillas (Fig.2.4.1.4.e):

- Convencional- De cortina de oxígeno- De canal expansivo- Otras

existiendo boquillas para acetileno y para propano.

Una parte muy importante a tener en cuenta en la boquilla es su mantenimientoy especialmente su limpieza.

2.4.1.5. DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD

Un dispositivo de seguridad es aquél que contribuye a limitar las consecuenciasde un mal uso o funcionamiento de algún elemento del equipo (soplete,botellas, tubos, etc.), aunque debe estar colocado correctamente en lainstalación, realizado de forma correcta y homologado.

Se sitúan después de los reguladores de las botellas o de las válvulas dedescarga de las canalizaciones y delante del soplete. Algunos de estoselementos se reseñan a continuación:

• Válvula antirretroceso: Impide el paso del gas en la direcciónopuesta al sentido normal de la corriente.

• Apagallamas: Detiene la propagación de la llama• Válvula de descarga: Asegura automáticamente la evacuación del

gas a la atmósfera cuando la presión es superior a la estipulada yse cierra cuando esta presión vuelve a su estado primitivo.

• Válvula de cierre: Son de tres clases:- Térmica: Cierra la corriente de gas cuando la temperatura alcanza

un valor determinado- Mecánica: Para la corriente de gas cuando se produce una onda de

presión en la conducción- De consumo excesivo: Cierra la corriente de gas cuando se

sobrepasa un valor determinado

Pueden utilizarse cada uno de ellos independientemente según la necesidaddel equipo y del trabajo, o bien pueden incorporarse varios de ellos.

Las condiciones en que a veces se trabaja en los talleres, obras, etc. hace quelos reguladores de presión sufran todo tipo de deterioro y se inutilicen endeterminados casos, o bien presenten fugas de gas con el riesgo consiguiente.A fin de solventar estos inconvenientes se han diseñado reguladores conprotecciones que evitan su deterioro, prolongando su vida útil en servicio. Laprotección consiste en una carcasa resistente a golpes, impactos, etc. y que noobstaculice el mantenimiento del mismo, existiendo modelos específicos parael oxígeno y para el acetileno.

2.4.2. FACTORES INFLUYENTES

Los factores variables de que se dispone en el oxicorte son, fundamentalmente, tres:

• Soplete• Presión del oxígeno• Velocidad de avance



que son los que, según el punto 2.3.2.2., producen la mayoría de los defectos en elcorte por una mala elección de las características de estas variables y/o de su malapráctica.

a) Soplete: La potencia de corte de un soplete se especifica por elgasto de oxígeno y el de la llama de calefacción, de los quedepende la penetración y el mantenimiento de la temperatura,respectivamente.

Las indicaciones dadas por las casas constructoras suelen sersuficientes y ellas llevarán a elegir el soplete adecuado para eltrabajo a realizar.

El diámetro de la boquilla debe permitir el gasto de oxígenonecesario y suficiente para el espesor de la pieza, debiendo tenerpresente que una boquilla mayor consume más oxígeno pero dauna velocidad mayor de corte. Los diámetros de las boquillas, atítulo orientativo, para espesores medios de piezas se exponenseguidamente:

Espesor (mm.) 10 50 100 200 300 500 ∅ boquilla (mm.) 10/10 15/10 20/10 25/10 30/10 40/10

b) Presión del oxígeno: Esta variable depende del diámetro de laboquilla, del espesor de la pieza y de las pérdidas de carga delsoplete, así como de la calidad del acero, del oxígeno, etc. OlehZabara expone en su libro una fórmula experimental para obteneresta presión:

siendo E el espesor de la pieza en milímetros y α un coeficientedependiente de las características del soplete, estando limitadopor los valores 0,3 a 0,8, y siempre teniendo en cuenta que lapresión obtenida es aproximada.

c) Velocidad de corte: Como se ha expresado en el punto referentea los defectos, las velocidades más altas o más bajas de lasdebidas son causa de éstos, por lo que esta velocidad debe ser talque permita el desprendimiento de óxido y que la temperatura delmetal en la zona de corte sea superior a la de cebado sin llegar a lade fusión.

Esta velocidad de corte depende de la composición del acero, desu temperatura, de la potencia de la llama de calefacción, delespesor de la pieza y del diámetro de la boquilla.

2.4.3. MÉTODOS OPERATORIOS

2.4.3.1. TIPOS

Dos son los tipos de trabajo:

- Manual- A máquina

En el oxicorte manual el soplete es conducido por el operario, por lo que lacalidad obtenida en el corte depende, en gran manera, de la pericia y habilidadde éste, mientras que los cortes con máquina son de mayor precisión y calidad

EP α=


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOy por ello, en la mayor parte de los casos, han sustituido a los primeros, salvoen aquellos casos donde no se requiera precisión o no se pueda llevar a efecto.

En las máquinas el soplete se monta sobre un carro impulsado por un motor,por lo que el operario sólo inicia el proceso, controla su trabajo y para lamáquina, mientras en el manual es el operario quien maneja el soplete y realizatodo el trabajo; pero sin embargo la utilización de la máquina lleva consigo unapreparación superior al tener que manejar una serie de aparatossuplementarios cuya puesta a punto necesita un cuidadoso y minuciosotrabajo, ya que la elección de las variables expuestas en el punto anterior ha deser la precisa para que el soplete tenga esos factores adecuados al trabajo arealizar.

Las máquinas, en general, dado que no existe una máquina genérica yespecífica que englobe a todas, deben tener unas características comunes:

- No deben soportar grandes esfuerzos, lo cual es fácilmenteasumible dado que el esfuerzo mayor es el que necesita paracontrarrestar el rozamiento de la máquina.

- Evitar vibraciones a fin de evitar irregularidades en el corte.- Permitir el cambio de velocidad en el corte, mediante aparatos

mecánicos o eléctricos

2.4.3.2. MÁQUINAS UTILIZADAS

Existe una gran variedad de máquinas para el oxicorte. Dependiendo deltrabajo requerido tenemos:

- Para un solo fin:. Cortes en línea recta. Cortes circulares: Movimiento del soplete o de la pieza.. Cortes en sección (perfiles). Cortes de tubos

- Para varios fines:

Teniendo en cuenta la forma de trabajar tenemos:

- Móviles- Fijas

Los diversos tipos de máquinas lo serán también respecto a los controles quese realicen, número de sopletes incorporados, velocidad que desarrollen,accesorios para trabajos preparatorios de la pieza y equipos para mecanizadodel proceso (osciladores).

La tecnología en estas máquinas sigue desarrollándose y obteniendo mejoreselementos condicionantes que aumentan las prestaciones de las mismas,dando respuesta a las necesidades de los trabajos, especialmente en cuanto areducción de tiempos y costos, sin olvidar la calidad exigida al trabajo; unavance significativo son los robots, máquinas que se mueven en tresdimensiones, si bien requieren una programación detallada y preparación delas piezas, por lo que son más útiles en soldadura o corte repetitivo paramuchas piezas. Son tres los tipos básicos de estos robots según realicen eltrabajo en coordenadas cartesianas, polares o cilíndricas.

2.4.3.3. MANIPULACIÓN

a) Operaciones previas- Preparación de bordes y colocación de la pieza- Comprobar el ajuste del manorreductor


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO- Abrir válvulas de las botellas con media vuelta- Presión del oxígeno y del acetileno acorde con las tablas- Abrir la válvula de oxígeno regulando un chorro de oxígeno débil- Abrir la válvula de acetileno a la mitad

En los sopletes oxhídricos se abre la llave de hidrógeno y luego la de oxígenode una forma gradual.

b) EncendidoEl encendido se hace como en los sopletes soldadores, con encendedor dechispa y no con llama, regulándose posteriormente la llama, de forma que sepermita un buen cebado del corte sin fusión de los bordes.

Al encender el soplete se debe abrir primero la llave de oxígeno, depués lallave del gas combustible y entonces encender.

c) Cebado o iniciaciónLa temperatura de cebado es, aproximadamente, de unos 1400º C en losaceros corrientes, iniciándose el corte de la manera siguiente:

- Sobre bordes rectos: La llama de calefacción se ha de colocartangente al borde de la chapa, no debiéndose situar el soplete muycerca de ella (en el caso de usar hidrógeno a unos 5 ó 6 mm.); enpiezas de gran espesor el chorro de oxígeno ha de ser paralelo a lacara en todo el tiempo.

- Sobre borde redondeados: En este caso se necesita más tiempopara alcanzar la temperatura de cebado, debiéndose emplear unaboquilla más potente, ayudándose de una varilla de metal deaportación para empezar el corte

- En el centro de la chapa: Se puede iniciar el corte como en elcaso de bordes redondeados; debe inclinarse el soplete al abrir eloxígeno y después devolverlo a su posición normal.

d) CorteEl soplete debe trabajar perpendicular a la pieza, aunque en algunos casosconviene inclinarlo en el sentido de avance (para demoliciones y con chapasfinas especialmente).

La velocidad ha de regularse en relación al desprendimiento de óxido que alpulverizarse produce un sonido característico y detectable por el operarioexperimentado.

En piezas gruesas debe comenzarse por la parte inferior para facilitar laexpulsión de las escorias; para redondos de gran diámetro es mejor que elsoplete trabaje paralelo a sí mismo y como el espesor varía hay que variar lavelocidad o la presión. 1

Los tubos suelen cortarse en dos fases, tal y como sedibuja en la figura. Las chapas superpuestas puedencortarse fácilmente siempre que se mantengan unidasmediante una fuerte apretadura.

2Los trabajos de desguace o demolición deben organizarse de forma que secorten trozos no demasiado grandes (1,5 x 0,5 x 0,5 pueden ser unas medidasaceptables), evitando los cortes en los nudos.

A fin de evitar las deformaciones que pueden producirse en las piezas alcortarlas, es preciso que ésta permanezca el mayor tiempo posible adjunta ysolidaria con la chapa de la que procede, evitando los movimientos de la piezay soportándola al final del corte.

Soplete

Varilla


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICONo deben producirse paradas en el corte porque el reinicio es siempre difícil, ycaso de suceder es mejor empezar por el otro extremo de la chapa.

Al final del corte se debe disminuir la velocidad de avance y dar una inclinaciónal soplete.

En la figura 2.4.3.3. se especifican, de forma esquemática y orientativa, lasoperaciones de corte y de perforación de una chapa.

2.5.- SEGURIDAD Y PROTECCIÓN EN EL CORTE

La energía utilizada en el corte, gas y electricidad, puede producir explosiones, incendios,descargas eléctricas, etc., y en su trabajo se producen humos, gases, radiaciones, etc.;todo ello afecta a la seguridad de las personas y de las cosas y se aumenta cuando eltrabajo se realiza en zonas que contengan gases o líquidos inflamables capaces deproducir explosiones e incendios y afectar gravemente a las personas a las que puedenocasionar quemaduras, daños en la piel y en los ojos, etc. Ha de tenerse en cuenta quelos riesgos derivados de los gases utilizados se cifran en la presión, en su naturaleza y enla temperatura.

El cumplimiento de las normas y reglamentos existentes (UNE y Orden Ministerialespecialmente), así como llevando a efecto las instrucciones de uso recomendadas por losfabricantes de equipos, botellas, etc. y con una programación adecuada de los trabajosserá posible evitar la mayoría de los accidentes laborales. Siempre será de mayorconfianza un operario con experiencia y cualificado, significando que el empleo correcto yun mantenimiento apropiado del equipo e instalaciones proporcionan un trabajo libre deriesgos y exento de accidentes.

Si bien las normas de seguridad expuestas en la Norma 2-1-2.2. referente a la soldadurapueden servir para el oxicorte, se exponen seguidamente una serie de recomendacionesde tipo general que han de servir de guía para acentuar la seguridad en este tipo detrabajo:

a) Gases- Las botellas han de estar alejadas de la zona de trabajo y también

de aquellas otras en que exista peligro de ignición y/o contemperaturas altas, evitando el frío excesivo y los ambienteshúmedos.

- Poseer material adecuado y suficiente contra incendios.- Trabajar a una distancia mínima de tres metros de las botellas.- Almacenar las botellas verticalmente, especialmente cuando lleven

gases líquidos o disueltos, separando las vacías de las llenas, asícomo las que contengan gases incompatibles, manteniéndolassujetas (p.e. con cadenas).

- No exponer las botellas al sol.- Los elementos a conectar con las botellas deben ser los adecuados

en sus dimensiones y roscas.- No deben engrasarse los grifos, válvulas, manorreductores y

canalizaciones, ni manipularse con guantes engrasados.- La apertura de las válvulas en las botellas debe hacerse

lentamente, con el regulador cerrado y no situándose frontalmentea los manómetros.

- Para aumentar la presión no deben manipularse las válvulas deseguridad de los reguladores.

- Transportar las botellas siempre con la tapa puesta y en mediosespecialmente preparados, no golpearlas y evitar que se caigan,manejándolas adecuadamente sin cogerlas por el tapón,protección, etc., ni utilizarlas como rodillo para su transporte osoporte.

- Detectar las fugas con agua y jabón.


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO- No trasvasar gas de una botella a otra.- El levantamiento de las botellas no debe realizarse con sistemas

magnéticos ni con cuerdas, y no deben cogerse por la tapa.- No usar las botellas de oxígeno para fines distintos a los

programados, evitando el contacto del oxígeno con cuerposinflamables.

- No fumar ni usar llama alguna en áreas próximas alalmacenamiento de botellas, ni por supuesto en el propio almacén.

- En los tubos de conducción utilizar abrazaderas (alambres ycuerdas no), realizando sólo los empalmes precisos.

- No trabajar con las mangueras sobre el hombro, entre las piernasni bajo la zona de trabajo.

b) MaquinariaTodas las máquinas deberán tener, en sus partes débiles, lasprotecciones oportunas y especialmente en los cuadros eléctricosmediante interruptores.

c) Equipos de protección individualLas protecciones más adecuadas deben ser resistentes a la llama(Figura 2.5.a):- Chaquetas- Delantales- Manguitos- Polainas- Caretas y cascos protectores- Cristales inactínicos para caretas- Cortinas de separación

d) Zonas insegurasLos lugares o zonas inflamables o mal ventiladas deben protegersemediante un buen sistema de ventilación y con existencia de detectoresde gases además de un buen sistema de desgasificación. A tener encuenta que el propano, al ser más denso que el aire, en lugarescerrados se acumula en las zonas bajas, mientras que el acetileno, alser menos denso que el aire, lo hace en las zonas altas.

e) Medida contra incendios- Instalaciones idóneas

. Bocas

. Hidratantes

. Extintores, fijos y móviles- Planes de emergencia y evacuación- En caso de incendio en las botellas:

. Trasladarlas rápidamente al aire libre, siempre que la llama nosea abierta y la temperatura no aumente de forma progresiva.. Rociarlas con agua desde un sitio resguardado. Si la llama es abierta, cerrar válvulas sin mover las botellas.

f) FugasCuando se produce una fuga de oxígeno se debe actuar de la siguientemanera:- Cerrar el grifo de la botella- No hacer chispas, ni llamas, ni fumar.- Ventilar- Evitar grasas- Analizar la atmósfera

Si la fuga es de acetileno deben observarse los siguientes requisitos:- Cerrar la llegada del gas- Evitar puntos calientes y chispas- Ventilar- Apagar la fuga con extintores de polvo- En local cerrado puede ser mejor, a veces, dejar que arda en

condiciones de seguridad aceptables.


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOg) Protecciones colectivas

El trabajo en taller, muy especialmente, requiere una organización quepermita trabajar con seguridad en prevención de los posibles riesgos. Atal fin existen diversos equipamientos que permiten un trabajo en el quelas posibilidades de accidentes se reducen ostensiblemente. Entre ellostenemos (Figura 2.5.b) :- Separadores de puestos de trabajo:

. Cortinas protectoras

. Pantallas fijas o móviles

. Separadores modulares con cortinas

. Cabinas

. Mamparas aislantes- Sistemas de aspiración y filtración de humos:

. Brazos flexibles posicionales o telescópicos

. Aspiradores

. Filtros fijos o móviles: mecánicos, electrostáticos yautolimpiables. Instalaciones centralizadas

- Suministro de gases:. Botellas. Baterías centralizadas. Canalizaciones y regulación de gases

2.6.- TIPOS ESPECIALES DE OXICORTE

2.6.1. OXICORTE PESADO

Como oxicorte pesado se entiende el corte de piezas de gran espesor, más de 300mm. pudiendo llegar hasta 2000 mm.; tanto las máquinas empleadas como eloperario necesitan una buena preparación y equipos especiales.

En este proceso es necesario precalentar el material y realizar un estudio detalladode la secuencia operatoria, ya que se pueden producir tensiones fuertes que denlugar a defectos importantes en el corte, agrietamientos especialmente.

Tanto el inicio como el final de la operación son fases claves. En el inicio la boquilladebe colocarse para que la llama de calefacción sea tangente al borde de la pieza,debiendo llegar el corte hasta la base de la pieza, siendo el chorro de oxígenoperpendicular a la superficie de la pieza y permitiéndose desviaciones mínimas (nomás de 1º); al terminar habrá de tenerse en cuenta que si no se ha llevado conexactitud el corte puede quedar un triángulo sin cortar por desviación del chorro deoxígeno al ser la sangría de gran profundidad.

2.6.2. OXICORTE A LA LANZA

Es un procedimiento antiguo con el que actualmente se realizan cortes en piezas degran espesor, pero cuyo trabajo es de inferior calidad, ya que es un procesodestructivo.

El equipo consta de un tubo de acero - longitud hasta 6 metros y diámetro hasta 5centímetros -, denominado lanza, que se acopla mediante un tubo flexible a labotella de oxígeno. La combustión se realiza al obtener en la punta de la lanza latemperatura de oxidación del metal, para después abrir la válvula del oxígeno y,apoyando la lanza sobre el material, realizar el corte que depende de los siguientesfactores:

- Diámetro de la lanza- Presión del oxígeno- Técnica operatoria


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOCon este tipo especial de técnica se pueden cortar y perforar materiales pétreos,hormigones y hierros, así como piezas de acero de gran espesor.

2.6.3. OXICORTE BAJO EL AGUA

Este tipo necesita del precalentamiento, y la variación respecto al oxicorte ensuperficie está en el equipo y las operaciones para el trabajo ya que han de seradaptadas al medio en que se realizan.

Existen tres procedimientos:

- Oxicorte con soplete- Oxiarco (corte con arco eléctrico)- Corte por arco metálico

Se trabaja con presiones altas, tanto para el operario como para el equipo. Los gasespara el precalentamiento suelen ser el acetileno, hidrógeno y propano, mientras queel hidrógeno, que puede comprimirse sin peligrosidad notoria a estas grandespresiones, es el gas que permite el corte, aunque también se utilizan el metano, etanoy etileno.

2.6.4. OXICORTE CON PARTÍCULAS

El oxicorte normal presenta una serie de dificultades e inconvenientes para surealización en algunos materiales como la fundición, el acero inoxidable y metales noférreos especialmente, y que se han tratado de paliar con alguno de losprocedimientos expuestos anteriormente y con otros como el oxicorte con varillas deaportación o con inyección de acetileno en el oxígeno.

Basándose en que una evacuación de las escorias formadas en la sangría resultaríaun medio eficaz de mejora en el oxicorte, se han desarrollado unos métodos quetienen como factor común el inyectar en la sangría partículas mezcladas con el chorrode oxígeno, las cuales actúan con la fuerza suficiente para eliminar la escoria. Lasdiferentes partículas utilizadas dan lugar a los diversos procedimientos:

• Bicarbonato sódico: Transforma la escoria viscosa en otra fluida,mediante una reacción química, fácil de eliminar. Puede añadirse aloxígeno de corte antes de su salida.

• Partículas de hierro en polvo: Impulsadas por aire comprimido seunen al oxígeno en su salida del soplete; también puedenimpulsarse por el propio oxígeno que alimenta el chorro. Actúancomo fluidificante y abrasivo.

• Sílice pulverizada: La acción de la mezcla de sílice con oxígenoes mecánica.

Este procedimiento de oxicorte con polvo es muy útil para los materiales arribamencionados, pero también puede ser beneficioso para el arranque en un corte deacero normal, para el corte de chapas superpuestas y para el corte de otros metales:aluminio, cobre, hormigón.

3.- CORTE CON PLASMA

3.1.- CONCEPTO Y TIPOS

El plasma se forma al combinarse un arco eléctrico estrangulado con un gas o mezcla degases, e inyectando agua alrededor del arco. El gas, después de pasar por el arco secalienta, disocia e ioniza y el chorro de plasma así formado alcanza unas temperaturasmuy altas fundiendo el metal sobre el que se aplica e, incluso, volatizándolo, ejerciendoacciones térmicas y mecánicas.


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICOEste chorro de plasma equivale al chorro de oxígeno del oxicorte, pero permite mayoresvelocidades y temperaturas más elevadas, pudiendo utilizarse para todos los metalesconductores de la electricidad, y entre ellos:

- Aleaciones altas de aceros cromo-níquel- Aceros al carbono- Acero inoxidable- Hierro fundido- Metales no férricos: Aluminio, cobre, latón,…

Para aceros aleados, o no aleados, se puede llegar a cortar piezas con espesores dehasta 150 mm., mientras que para piezas de cobre se llega a espesores comprendidosentre 1 mm. y 50 mm., y para piezas de aluminio el espesor está comprendido entre 1 mm.y 20 mm.

La potencia del chorro depende del gas o mezcla de gases, del electrodo y de la cantidadde material del mismo que atraviese el arco. En definitiva, los factores activos en el cortepor plasma son:

• Temperatura del plasma• Potencia eléctrica• Presión del chorro

Hay dos tipos de corte: manual y automático. En el primero deben mezclarse los gases,suministrándose separadamente, mientras que en el segundo se utiliza la mezcla deambos. Las máquinas de corte con plasma han incorporado nitrógeno, aire y agua comofluidos y han aumentado la potencia de sus equipos incorporando trazadores ópticos yelectrónicos, informatizando y robotizando las instalaciones.

Según el gas de corte tenemos:

- Corte por fusión- Corte por oxidación

De acuerdo al tipo de portaelectrodo:

- Corte convencional- Corte con gas secundario- Corte con inyección de agua- Corte con inyección de oxígeno

De acuerdo al corte en mesa:

- Corte con cortina de agua- Corte sobre nivel de agua- Corte dentro del agua

3.2.- MATERIALES UTILIZADOS

Los fluidos plasmógenos de mayor utilización para llevar a cabo el chorro plasmático son:

• Argón: Da cortes de baja calidad si se utiliza en solitario• Hidrógeno: Su mezcla con gases de gran masa molecular, entre

ello el argón, permite cortes de gran calidad y perfección• Nitrógeno: Da cortes rápidos y limpios, sin escorias ni óxidos• Aire: Debe actuar libre de aceite y agua, dando así un corte con

paredes lisas


TÉCNICAS ESPECÍFICAS: PROCEDIMIENTOS DE CORTE TÉRMICO• Agua: Se utiliza especialmente para reducir el chorro de plasma y

elevar su energía, permitiendo así un aumento del rendimiento alaumentar la velocidad de corte.

Estos fluidos suelen elegirse en función de las siguientes características:

• Poder calorífico• Conductividad térmica y eléctrica• Potencial de ionización• Masa molecular• Reactividad química

siendo los más utilizados el hidrógeno y sus mezclas con argón y nitrógeno. El argónfacilita el establecimiento del arco mientras que el hidrógeno produce un alto voltaje en elarco.

Los electrodos a manejar dependen del tipo de gas, y así tenemos que los electrodos detungsteno se utilizan con el argón y sus mezclas con hidrógeno y nitrógeno, así como conel nitrógeno y su mezcla con hidrógeno; los electrodos de hafnio y circonio, así como losde sus óxidos y nitruros, se utilizan con el aire y el oxígeno.

3.3.- EQUIPO

Esquemáticamente, el equipo utilizado para el corte con plasma está formado por lossiguientes elementos (Figura 3.3.):

- Fuente de energía- Aparatos auxiliares

.Generador de alta frecuencia: Ioniza el gas que se encuentra entreel electrodo y la boquilla e inicia el arco eléctrico en el interior delportaelectrodo..Caudalímetro: Regula la salida de los gases

- Distribuidor del gas: Botellas o equipo de aire comprimido- Portaelectrodo: Está formado por la empuñadura y una pieza

cilíndrica en cuyo interior se aloja el electrodo y en la que seproduce el fluido plasmático al concentrar el chorro de plasma.

3.4.- VENTAJAS E INCONVENIENTES

Entre las bondades de este tipo de corte tenemos:

- Mayor rapidez en chapas finas- Posibilidad de corte en los metales conductores de la electricidad- Evita deformaciones- Mayor economía- Tiempos más reducidos

mientras que los defectos más acusados son:

- Producir bordes con escorias o gotas y/o redondeados- Defectos de chaflán, rugosidad y mordedura- Producir gases inflamables y tóxicos- Producir radiaciones y altos voltajes- Dar humos y producir ruidos

siendo estos tres últimos a tener en cuenta para la seguridad y prevención de accidentes.

4.- CORTE CON LASER

4.1.- CARACTERÍSTICAS Y CLASES



El rayo láser se utiliza como fuente de calor para cortes rectos, curvos y de formasdiversas de chapas o planchas, y también para perforación de agujeros. Con él se puedecortar todo tipo de material: metales, cerámica, hormigón, etc. En aceros, aleados y sinalear, así como en aluminio se llega hasta 13 mm. de espesor, mientras que en aleacionescon titanio se llega a cortes de piezas con espesores de hasta 25 mm.

espejo

lente

Son dos las clases de láser: boquilla

• Láser de cuerpo gaseoso: Utiliza como fuente emisora un gas,siendo el CO2 el más usado.

• Láser de cuerpo sólido: Utiliza como fuente emisora un sólido,siendo el Nd3 el más utilizado.

El corte con láser puede efectuarse de dos maneras:

- Sin gas de asistencia: para materiales finos (menos de 1mm. deespesor)

- Con gas de asistencia: Se aplica un chorro de gas alrededor delrayo; para materiales de mayor espesor.

En ambos casos se obtiene una zona de afectación térmica muy reducida.

4.2.- VENTAJAS E INCONVENIENTES

Dentro de las ventajas tenemos:

- Velocidad de corte y corte limpio- No precisa que el generador del rayo se sitúe cercano a la chapa.- La pieza no forma parte del circuito- Proporciona gran potencia en zonas pequeñas- Fácil automatización y aplicación en cadena- Control de los orificios mediante óptica incorporada- El rayo láser puede dirigirse en todas direcciones y no se deteriora- La cantidad de calor transmitida a la pieza es muy pequeña

Los inconvenientes más reconocidos son:

- Costo elevado- No se adapta demasiado bien a espesores muy grandes

y los riesgos que puede acarrear son:

- Daños en los ojos, como más normal quemaduras, y quemadurasen la piel

- Ataque al sistema respiratorio- Sustancias químicas peligrosas- Descargas eléctricas

y la protección debe efectuarse mediante la utilización de los siguientes elementos:

El rayo láser sale horizontal de la fuente emisora ymediante espejos de silicio, cobre y con capareflectora especial se dirige a la posición deseada,focalizando el rayo mediante lentes de seleniuro decinc, que pueden ser biconvexas, plano convexas ycóncavo convexas, es decir el rayo se dirige y sefocaliza, tal y como se esquematiza en la figura.



- Gafas con cristales adecuados- Equipos protectores contra el rayo y contra las descargas- Ventilación óptima



B I B L I O G R A F Í A

SOLDADURA Y TÉCNICAS AFINES. TOMO IIIOleh Zabara Czorna_______________________

SOLDADURA, CORTE E INSPECCIÓN DE OBRA SOLDADAFrancisco Carrillo Olivares y Elena López Torres_______________________

NUEVAS IDEAS SOBRE EL CORTE TÉRMICO DE METALESArtículo de la revista "Soldadura"H. Robert_______________________

PRÁCTICA DE LA SOLDADURA AUTÓGENAG. Franche y D. SéférianTraducción: M. Company_______________________

MANUAL DEL SOLDADORFlorentino González Blanco_______________________

MANUAL DE SOLDADURA AL ARCORingdahl, K.A._______________________

SEGURIDAD EN LAS INSTALACIONES DE SOLDADURA Y OXICORTEArtículo de la revista "MAPFRE SEGURIDAD" nº 22José Luis Valbuena Muro_______________________

FOLLETOS DOCUMENTALESPRAXAIR SOLDADURA, S.L.________________________

Figura 2.1.1. ) Máquinas de oxicorte

Figura 2.4.1. ) Equipo de oxicorte

Reguladores con válvulas de seguridad y maniómetro indicador de caudal

Figura 2.4.1.2. ) Reductores de presión

Entrada del gasSalida del gas

Manómetro de baja presiónManómetro de altapresión

Válvulas deseguridad

Figura 2.4.1.3.) Botellas para gases

Equipamiento portátil

Carretillas para dos y una botella

Figura 2.4.1.4.a) Soplete de chorros separados

Soplete de cortar con chorros separados.

AcetilenoOxígeno

Esquema de la cabeza de soplete cortador con chorros separados

Figura 2.4.1.4.b) Soplete de chorro central. (Hoja-1).

Soplete cortador de chorro central.

OxígenoOxígeno + Acetileno

Oxí

geno

Oxí

geno

Oxí

geno

Ace

tilen

o

Esquema de la cabeza del soplete de chorro central

Figura 2.4.1.4.b) Diversos tipos de soplete cortador. (Hoja-2).

Figura 2.4.1.4.c) Elementos del soplete.

Mango

Boquillas

Soplete

Reductor de presión

Tubos de conducción (azul para oxigeno y rojo para acetileno)

Llaves de admisión

Palanca

Conductor deacoplamiento

Adaptables

Boquilla

Figura 2.4.1.4.d.) Montaje de sopletes con guías.

Soplete de chorro central, montado con guía para cortes circulares.

Algunos montajes de sopletes de cortar con guías de mano.

Carros guía

Compás guía Compás para círculos

Figura 2.4.1.4.e.) Tipos de Boquillas.

Boquillas Acetileno

Boquillas de Propano

Convencional De canal expansivo De cortina de oxígeno

Figura 2.4.3.3.) Operaciones de corte y perforación.

Corte comenzando por el borde de la chapaLlama en el punto de partida perpendicular para precalentamientoMantenimiento de la llama a 3 ó 4 mm. del borde hasta el rojo claro del materialRetirar la llama del borde de la chapaDisparar el chorro de oxígenoMover el soplete a la velocidad estipulada en posición vertical

PerforaciónPrimeramente la pieza se precalientaSe retira el soplete antes de lanzar el chorro de oxígenoSe lanza el chorro de oxígenoSe baja el soplete para la perforación

Finalización de ambos procesosPurga del soplete con chorro de oxígenoCierre de válvulas de oxígeno y de las botellasApertura de válvulas del soplete para evacuación de gasAflojar válvulas de manorreductoresCerrar botellas

Figura 2.5.a.) Equipo protector individual.

Figura 2.5.b.) Equipos protectores colectivos.

Cortinas Pantalla móvil

Módulo separador Mampáras

Cabinas

Figura 3.3.) Equipo corte con plasma.

Gas

Electroválvulas yretardadores degas

Transformador-rectificador

Caja de mando

Portaelectrodo

Pinza de mesa

Generador de alta frecuencia

Llegada de agua

Gas plasmógeno

Cono de agua

Cámara de agua

Boquilla de entradaBoquilla de salida

Electrodo

Sección Portaelectrodo

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