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SOLDADURA DEL
MANTENIMIENTOINGENIERIA DE
MANTENIMIENTO
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Unidad
1.
Introducción a la
Soldadura
• La soldadura como proceso de fabricación
.
• La soldadura como proceso de mantenimiento.
• Aplicaciones
de la
soldadura
• Tipos
de juntas y soldaduras
.
• Posiciones de soldadura
.
• Simbología
de
Soldadura
• Fuentes de Energía, tipos, componentes y
selección
• La seguridad en la soldadura
.
• Seguridad
en el laboratorio
.
• Seguridad en el campo. Inspectores de soldadura
.
• Riesgos de soldadura y precauciones de
seguridad
• Normas de seguridad básicas
.
• Taller
pedagógico
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Historia
:
La
historia
de
la
unión
de
metales
se
remonta
a
varios
miles
de
años,
con
lo
ejemplos
de
soldadura
desde
la
edad
de
bronce
y
la
edad
de
hierro
en
E
Oriente
Medio
. La
Edad
Media
trajo
avances
en
la
soldadura
de
fragua,
co
herreros
repetidamente
golpeaban
y
calentaban
el
metal
hasta
que
ocurría
l
L
os
precursores
de
la
soldadura
a
Sir
Humphrey
Davy
quien
descubrió
el
ar
en
1801
y
a
Auguste
De
Meritens
con
su
primera
soldadora
por
arco
eléctric
Primeros
Avances
Cronológicamente
el
desarrollo
de
la
Soldadura
fue
:
·
Soldadura
por
Forja·
Soldadura
por
Gas
·
Soldadura
al
Arco
Eléctrico
·
Soldadura
por
Resistencia
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Definiciones
:
La
palabra
soldadura
proviene
del
latín
solidare
=
unión,
hacer
uno
sólo
Según
la
Real
Academia
Española
(RAE)
se
refiere
al
proceso
y
el
resultado
de
decir
establecer
la
unión
sólida
entre
dos
materiales
con
un
material
de
iguales
características
al
material
base
.
Según la
AWS
es
la
unión
de
dos
o
mas
piezas
de
metales
o
termoplás
coalescencia
(fusión)
localizada,
en
donde
esa
aglutinación
se
produce
por
cal
a
temperaturas
adecuadas
con
o
sin
la
aplicación
de
presión
y
con
o
sin
m
aporte
.
En
un
sentido
más
amplio,
soldar
consiste
en
enmendar
o
reparar
algo
.
La
soldadura
como
proceso
de
fabricación
Es
en
donde
se
realiza
la
unión
de
dos
o
más
piezas
de
un
material,
para
forma
,
equipos,
estructuras,
etc
.
,
destinadas
a
cumplir
con
una
determinada
función
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LA SOLDADURA COMO PROCESO DE FABRICACIÓN
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La soldadura como proceso de mantenimiento
El desgaste de piezas metálicas de equipos utilizados en industrias
cementera, maderera y astilleros, es un problema bastante com
cuando la pieza o una parte de la misma se desgasta y se deform
que no puede trabajar adecuadamente.
Para evitar esto, las piezas pueden ser recubiertas antes de utilizars
así, las condiciones ideales de servicio por más tiempo a través d
retrasando su desgaste
Luego, para las piezas que ya presentan desgaste, sea por abrasión, choques repetidos, erosión, corrosión o cavitación, se pu
es decir, llevadas a su geometría original, mediante soldadura de
para posteriormente ser recubiertas, entregándoles cualidades antid
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APLICACIONES DE LA SOLDADUR
• Construcción de puentes, edificios
• Producción de tuberías, recipientes, calderas, tanques
• Construcción naval
• Industria aeronáutica y espacial
• Automóviles, ferrocarriles, etc.
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TIPOS BÁSICOS DE JUNTAS SOLDADSOLDADURAS
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Tipos de uniones (según la forma de la unión)
• Unión “a tope” • Unión “a solape”
• Unión “en esquina” • Unión “en T”
• Unión “de canto”
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Tipos de soldaduras (según la forma de la unión)
• Soldaduras “a tope” sobre uniones “a tope”
• Soldaduras “en ángulo” sobre uniones “en esquina”, “en T” o “a solape”
La preparación de borde
en chaflán facilita la
penetración.
• Soldaduras “de tapón” y “en ojal” sobre uniones “a solape”
Soldaduras “de tapón” Soldaduras “en ojal”
En ambos casos se taladr
de las piezas y se rellenacompletamente el taladro
soldadura. No son soldad
“en angulo” dentro del agu
• Soldaduras “por puntos” sobre uniones “a solape”
Soldaduras “por puntos”
realizadas por soldadurapor resistencia eléctrica
Soldaduras “por puntos”
realizadas por soldadurapor arco eléctrico
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Tipos de soldaduras (según la forma de la unión)
• Soldaduras “de costura” sobre uniones “a solape”
Soldadura “de costura”
realizada por soldadura
por resistencia eléctrica
Soldadura “de costura”
realizada por soldadura
por haz de electrones
Soldadura “de costura”
realizada por soldadura
por arco eléctrico
• Soldaduras “de tubería” sobre uniones “en T” de tubería
Soldadura “en T” aplicada a tubería: todo alrededor de la unión,implica ir cambiando de posición según se recorre la unión, con e
fin de mantener los ángulos de trabajo y avance adecuados.
• Soldaduras “de recargue” no se aplica en uniones, sino sobre superficies
Se aplica para reparar la superficie de una pieza, o para obtener
unas dimensiones y/o propiedades determinadas en la superficie
una pieza.
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Preparación de bordes
Formas más habituales de preparación de bordes:
• Sin preparación de bordes (chaflán plano simple)
• Chaflán en bisel simple o en Y y en bisel doble o en K
• Chaflán en V simple y en V doble
• Chaflán en J simple y en J doble
• Chaflán en U simple y en U doble
• Canto redondeado
• Chaflán escarpado
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TIPOS DE UNIONES O JUNTAS
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POSICIONES MAS COMUNES DE LA SOLDADURA
PARA PLACAS AWS D1.1/D1.1M:2010
Soldadura tipo ranura
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Para soldadura tipo fillete
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Para soldadura tipo ranura para tubos y tubosde pequeños diámetros (pipe y Tubing)
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POSICIONES MAS COMUNES
Para tubos
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SIMBOLOGÍA
La simbología en la especificación de trabajos de soldaduruna forma clara, precisa y ordenada de entregar informa
de operación. Existe para ello una simbología estándar qu
sido adoptada para la mayoría de los procesos de soldadu
A continuación se muestran los diferentes significados existen en una simbología de soldadura.
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• Simbología para soldaduras a realizar
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ensayos END
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E a i a
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FUENTES DE ENRGÍA PARA SOLDADURA
La fuente e energía para soldadura generalmente puede ser: Un
gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, Una fuente
de ultrasonido, calor (aluminotérmica), etc.
La selección de una fuente de energía debe ser eficiente,potente, fácil de manejar y lo más importante, adecuado a las
necesidades para soldar.
Un primer paso es entender las necesidades internas, materiales
a ser soldados, el uso o no uso de material.
selecde e
• Examina• Espesor • Uso de M
no.• Lugar
• Realza
soldad
• Procesorealzar
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TIPOS DE EQUIPOS PARA SOLDADURA (Por arco)
Las máquinas de soldar son clasificadas con diferentes
criterios. Se adopta la siguiente clasificación:
Máquinas estáticas
• Transformadores.
• Rectificadores.
• Transformadores - Rectificadores
Máquinas rotativas (convertidores)
• De Motor eléctrico.• De Motor a combustión interna,
1. a gasolina.
2. a petróleo (Diésel).
Componentes de
soldadura por arc
Para procesosSMAW,
GMAW,
GTAW,
FCAW,SAW
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SELECCIÓN
DE
EQUIPO
DE
SOLDADURA
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SELECCIÓN DE EQUIPO DE SOLDADURA
Consideraciones a tomar en cuenta:
La potencia o amperaje
Ciclo de trabajo
Tipo de corriente AC,CC,CD, mixtas.
Voltaje de alimentación
Marca (Opcional)
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Ciclo de trabajo
• Se define como el porcentaje de tiempo, durante el cual la máquina de
suministrar corriente nominal a la carga. Este ciclo de trabajo se determ
sobre 10 minutos, de modo tal que, por ejemplo para una fuente con un ciclo
trabajo del 60%, la misma debe ser capaz de entregar la corriente nomidurante 6 minutos de cada 10. Para procesos automáticos, el ciclo de trabajo
especifica normalmente en 100%. (La Norma NEMA (National Electri
Manufacturers Association)
Ejemplo: Si se tiene un equipo que suministra una intensidad de 160 A y un ci
de trabajo o tasa de utilización del 50%, quiere decir después del consumo cada electrodo con un tiempo aproximado de 3minutos el aparato debe repos
durante otros tres minutos (50% trabaja y 50% reposa).
SELECCIÓN
DE
EQUIPO
DE
SOLDADURA
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Para un nuevo ciclo de servicio a una capacidad de salida diferente de
nominal o para determinar una salida diferente de la nominal a un nuevo ciclo
servicio especifico se tiene la siguiente relación de la nominal
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Ejemplo:
El ciclo de trabajo de toda máquina de soldar esta basada en un intervalo de 10
Si ésta máquina esta diseñada para proporcionar 250 amperes de soldadura al 4de trabajo, esto quiere decir que la máquina puede ser operada con seguridcorriente de 250 amperes durante 4 minutos, descansando los próximos 6 para a medida que se reduce la corriente de salida de la máquina el ciclo de trabaQue tiempo de soldadura se necesita para un 60% de ciclo de trabajo
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Voltaje de alimentación
Es la tensión medida en voltios (V) en el secundario del transformador que
entre 40V y 100 V; esta tensión V° (tensión de vacío) es la que puede medir
cuando no tiene ninguna carga.
Potencia real de la maquina
Es la potencia que la máquina es capaz de desarrollar y permite comprobar c
formula P= UxI que dos aparatos aparentemente idénticos no lo son
características deben figurar en la placa descriptiva del aparato que coloca cad
Ejemplo.
Se tiene dos equipos ambos tienen una potencia máxima de 180 A, la tención
45 V y 60 V respectivamente. (a) Comprobar si las dos maquinas tiene igu
reales, (b) Cual de la maquinas tiene mayor potencia, (c) Cual de las máquinas
de cebar, y utilizar mayor gama de electrodos (b) Cual de las máquinas es mejo
Ejemplo
:
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Se tiene una máquina de soldar cuyo ciclo de servicio es del 50%, la tensión devacío es de 50 V. La potencia real es de 9000VA; Intervalo de tiempo de ciclo deminutos. Determine: (a) Durante que tiempo se debe realizar los ciclos de operacpara los 10 minutos; (b) Que amperaje de operación se necesita para un ciclo de y cada que tiempo debe descansar la máquina.
Ejemplo:
Se tiene una máquina de soldar cuyo ciclo de servicio es del 40%, la tensión de alvacío es de 60 V. La potencia real es de 15000VA; Intervalo de tiempo de ciclo de10 minutos. Determine: (a) Durante que tiempo se debe realizar los ciclos de soldadura para los 10 minutos; (b) Que ciclo de trabajo se necesita para de soldadura para un amperaje 200 A, y cada que tiempo debe descansar la máquina.
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LA
SEGURIDAD
EN
LA
SOLDADURA
POR
ARCO
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Introducción
La soldadura por arco es una ocupación segura cuando se toman las medidas s
salvaguardar de posibles riesgos al soldador.
• Cuando se pasan por alto o se ignoran estas medidas, sin embargo, los soldencontrarse con peligros como el de choque eléctrico, sobreexposición a h
radiación de arco, e incendio y explosión, que pueden provocar lesiones graves
• Los procedimientos de seguridad que son obligatorios como aquellos basados e
de taller permitirá mantener protegido al soldador de posibles riesgos.
recomendable informarse o leer normas de seguridad industrial y salud ocupac
que permitan la seguridad en el trabajo. Una norma de seguridad es por ejemplo
Z49.1, u otras publicaciones que se refieren al tema para obtener información
sobre temas específicos de la seguridad en la soldadura por arco, así como las i
los fabricantes y las Hojas de Datos de Seguridad del Material (MSDS).
Riesgos
por
soldadura
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Riesgos por soldadura
Identificación de riesgos
En la evaluación del puesto del soldador respecto a riesgos, los mas relevant
en cuenta son:
Contaminantes químicos:
a. Humos metálicos.
b. Gases.
c. Contaminantes existentes en el soldeo de piezas con recubrimiento.
Contaminantes físicos:
a. Radiaciones no ionizantes.
b. Ruido.
c. Calor.
Humos
metálicos
.
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A continuación se especifican en una lista, las sustancias más comunes presentes en los humos
personas:
Bario (Ba): La inhalación de oxido de bario produce irritación en nariz y garganta, nauseas, vóm
problemas cardiacos, fatiga muscular y calambres.
Berilio (Be): Altamente tóxico en su forma metálica o como compuesto; ejemplo: oxido de berilialeaciones de cobre, puede causar beriliosis, una enfermedad pulmonar .
Calcio (Ca): Aparece en los humos de soldadura en forma de óxidos al soldar con electrodos básico
con fundente básico. En concentraciones altas de oxido de calcio; irritación de mucosas, pero no
durante la soldadura.
Cromo (Cr): Al soldar aceros aleados al cromo, como aceros inoxidables, se forma cromo trivalente y
oxidación. Ambas formas irritan las membranas, causan fiebre metálica, afectan las vías respirator
cromo hexavalente aumenta el riesgo de cáncer (tiene la categoría A1). Este se forma principalmente a
revestidos.
Cobre (Cu): Presente tanto en el metal base como en el de aportación, produce al ser inhalado,
enfermedad pulmonar llamada “copperosis”.
Flúor (F): Los compuestos derivados del flúor se forman durante la soldadura con electrodos bá
alambres tubulares básicos. Su inhalación produce irritación leve del tracto respiratorio y envenenam
crónico.
Sustancias
toxicas presentes
en
humos
de
soldadura
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p
Hierro (Fe): El óxido de hierro se presenta en el humo al soldar metales ferrosos. La exposición prolo
provoca, trastornos pulmonares y siderosis. La siderosis se detiene al cesar la exposición al óxido de h
Plomo (Pb): Es escaso en los humos de soldadura, excepto al soldar chapas con ciertos tratamientos
aparece como un compuesto en el revestimiento de los electrodos. Su aspiración causa dolores de
musculares, calambres, inapetencia y adelgazamiento. En altas concentraciones provoca anemia y pé
Manganeso (Mn): Elemento aleante en aceros y electrodos. El humo conteniendo altas concentrac
tóxico. Los síntomas de envenenamiento son: irritación de las mucosas, temblor, rigidez muscular, de
de la capacidad muscular . El sistema nervioso y el respiratorio pueden verse afectado. También
metálica.
Molibdeno (Mb): El respirar humos que lo contengan puede irritar los órganos respiratorios. La expos
causar dolores articulares y daños al hígado.Níquel (Ni): Se presenta principalmente en los aceros inoxidables y su óxido puede causar
neumoconiosis.
Silicio (Si): Algunas formas de óxido (cuarzo) pueden provocar silicosis. Sin embargo no existen evid
en concentraciones nocivas en los humos de soldadura.
Gases
C
oncentraciones de dióxido de nitróg
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Hay dos tipos de riesgos asociados a las
operaciones de soldeo asociados a los gases.
- Gases tóxicos.
- Gases asfixiantes.
Gases tóxicos.
- Monóxido de Carbono
- Óxidos de nitrógeno
- Ozono.-Las personas inhalamos aire que
contiene ozono en concentraciones
inferiores a 0,05 ppm.
interior y exterior del casco de solda
SMAW, FCAW Y GMAW
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Gases asfixiantes
- Los gases de protección se emplean con los procesos GTAW, GMAW
más comunes son argón, helio y dióxido de carbono.
- El volumen del gas de protección depende del proceso y de las con
soldeo, encontrándose normalmente en el rango de los 10 a 25 litros/mi
es posible en cualquiera de dichos gases.
- El aire respirable contiene 21% de O2 y la vida es posible sin problem
mínimo del 19%. Con el 16% de O2 el nivel es insuficiente para manten
CONTAMINANTES
FISICOS
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CONTAMINANTES FISICOS
- Radiaciones no ionizantes
- Ruido
- Calor
Ruido
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Ruido
Efectos del ruido sobre las personas La exposición al ruido produce sobre las perso
una serie de alteraciones diversas, que pueden clasificarse en tres grupos:
• Efectos psicológicos.-El ruido aumenta la irritabilidad y la agresividad de las perso
y produce alteraciones del sueño en las mismas.
• Interferencias conversacionales.-Dentro del segundo tipo citado, las interferencias e
comunicación dan lugar a errores en la transmisión de órdenes, y a una disminución
la seguridad en el puesto de trabajo.
• Efectos fisiológicos.- Entre los efectos fisiológicos, se ha comprobado que el ru
produce un aumento de la presión sanguínea, acelera la actividad cardiaca, modific
circulación periférica, eleva el metabolismo, y produce trastornos digestivos. Hay cutipos de daños:
auditivo, la sordera temporal, y la sordera permanente, presbiacusia ( sordera aume
con la edad)
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• El audiograma no es absolutamentetípica pero siempre presenta el pico de
4.000 Hz que es típico de la sordera
profesional.
Calor
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Las radiaciones que emite el arco eléctrico (UV, infrarrojas) por calor son tan intensas q
producir quemaduras en la piel del soldador.
Los factores que determinan un ambiente térmico y que son causantes del grado de conmismo son: temperatura seca, humedad del aire, temperatura radiante media, velocidad d
del cuerpo y ropa.
Se estima con temperaturas entre los 21 y los 26 °C y humedades entre 30 y 60% son
personal.
MEDIDAS
PREVENTIVAS
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MEDIDAS PREVENTIVAS
Contaminantes Físicos
Radiaciones no ionizantes
Pantallas de cabeza.
Partes de las que consta una pantalla son:
Cuerpo de la pantalla. Armazón rígido y opaco que debe cubrir por completo toda la ca
el fin de evitar las quemaduras originadas por los rayos U. V.
Filtros. Cristales inactínicos que se sitúan en una placa soporte. Situada sobre el ángulo v
clasificadas según el grado de protección.
Identificación de los oculares filtrantes. Se efectúa según la Norma Técnica Reglamentaria
y con una anchura no superior a 5 mm.
La producción de lasradiaciones dependedirectamente del proceso
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directamente del procesode soldadura al arco y laintensidad empleada, laelección del filtro adecuadose vera supeditado a estasmagnitudes.
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Actualmente el diseño de las caretas persigue mejorar lascondiciones de trabajo del soldador.
Las nuevas pantallas que salen al mercado incorporanfiltros electrónicos que se oscurecen instantáneamente alaparecer el arco eléctrico (polarizados).Estos filtros son cristales líquidos, cuyas moléculas enposición normal, se encuentran en reposo con sus ejes enparalelo a las superficies externas de los displays.
Al aplicar un impulso de alto voltaje, las moléculas sepolarizan en la dirección adecuada con objeto de
oscurecer el filtro.
Con el uso de estas pantallas se pueden obtener diferentesventajas:
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• Mejorar la seguridad del soldador.・ Utilizando estos filtrosse pueden efectuar las operaciones de picado de escoriaque obligaban al operario a levantar la careta y, por tanto, ausar gafas de protección contra proyecciones debajo de lamisma.
・El operario en cada momento sabe donde va efectuar lasoldadura, con lo cual la careta no tendrá que levantarla paranada, disminuyendo la molestia que esto suponía.
• Mejorar la calidad del trabajo. Pudiendo llegar a acceder alugares difíciles sin necesidad de subir la careta.
・ Aumentando la producción.
LA
SEGURIDAD
EN
LA
SOLDADURA
Equipos de protección personal
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Equipos de protección personal
Ropa protectora
Mascaras protectoras
Protección de oídos (orejeras o tapones auditivos)
Inspección y mantenimiento de los equipos y la pieza de trabajo
Cuidado y limpieza del lugar de trabajo
Cilindros de gas
Campos eléctricos y magnéticos
Por Calor
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Diferentes formas de actuación contra el estrés térmico.
CONTAMINANTES QUíMICOS
Se tratan de las alternativas a la ventilación general para reducir el riesgo por inhalación de humos dPara ser efectivos tienen que ser diseñados para efectuar
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Para ser efectivos tienen que ser diseñados para efectuarun mínimo de 5 o 6 renovaciones/hora.Clases:• Ventilación o extracción localizada y puntual• Ventilación o extracción general y ambiental
Requisitos a cumplir por los equipos de extracción de humos.ExtracciónEl cabezal para la aspiración y el flujo de aire tienen que tener el diseño y dimensiones adecuadas pprocesos de soldadura protegidos por gas, la extracción de humos no debe de influir en la función del gasComodidad de utilizaciónEl equipo tiene que ser fácil de usar, el equipo ha de ser revisado y mantenido correctamente. Para motivha de ser fácil de trasladar y de utilizar.FlexibilidadLa inversión en el equipo de extracción de humos debe hacerse tomando en consideración el procedimconstrucciones a soldar y las áreas de trabajo.RecirculaciónEntre la gama de productos y sus aplicaciones de que se disponen hoy día los sistemas se tratan de dos los sistemas fijos extraen el humo hacia el exterior y el aire evacuado se repone con aire fresco procgrupos móviles y portátiles recirculan el humo a través de una filtración mecánica de las partículas. El rees posible calcularlo exactamente. Esto se debe a la dificultad de asegurar un funcionamiento eficaz de lde servicio.
El volumen de aire extraído puede variar entre 125 y 1.000 m^3/h por soldador, dependiensistema y los productos elegidos
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sistema y los productos elegidos.
Dispositivos para la extracción y boquillas.Los métodos existentes en el mercado son:
• Extracción mediante una toma integrada en la pistola.• Boquillas en mangueras de extracción desplazables.• Campanas colocadas en un brazo giratorio.• Campanas fijas o boquillas modificadas para que se adapten a la pieza.• Mesas de soldadura.
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Aplicaciones:• Como un punto de extracción en un sistema centralizado.• En pequeños talleres con poco soldadores.• En puestos fijos de soldadura.• Para soldadura TIG.
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Aplicaciones:• Como un punto de extracción en un siste• En pequeños talleres con poco soldadore• En puestos móviles de soldadura.• En recintos con poca ventilación y/o conf• Para soldadura TIG.
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Aplicaciones:
• En talleres con cierto s
• En puestos fijos de sol
• Escuelas de aprendiza
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