proyectos ales tuberia y soldadura

OCTUBRE 11 DE 2004

JORGE E. RUEDA DANIELS

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TABLA DE CONTENIDO PROYECTOS ...............................................................................5 Normas para el diseo de tuberas industriales ............................................................ 6 TUBERAS INDUSTRIALES ...........................................................7 Modo de Especificacin ............................................................................................... 7 Procesos de Manufactura.............................................................................................. 7 Accesorios de Tuberas................................................................................................. 8 Codos ........................................................................................................................ 8 Tee Recta .................................................................................................................. 9 Tee Reductora........................................................................................................... 9 Reducciones.............................................................................................................. 9 Bridas...................................................................................................................... 10 Principales Tipos De Vlvulas ............................................................................... 11 Juntas De Expansin............................................................................................... 12 PARMETROS DE DISEO......................................................... 12 Componentes de tubera ............................................................................................. 13 Componente................................................................................................................ 13 Diseo de Componentes de Tuberas a Presin ......................................................... 13 Espesor de la pared de tubos rectos ........................................................................ 14 Consideraciones sobre arreglos y soportes de tuberas .............................................. 16 Guia General Para la Ubicacin de los Soportes........................................................ 17 FLEXIBILIDAD EN SISTEMAS DE TUBERAS ................................. 17 Recomendaciones Para Resolver Problemas De Flexibilidad.................................... 19 SISTEMA DE TUBERAS DE BOMBAS CENTRFUGAS ...................... 20 INSPECTOR DE SOLDADURA ...................................................... 21 Deberes del Inspector de Soldadura ........................................................................... 21 Interpretacin de los planos y especificaciones...................................................... 21 Calificacin del procedimiento, soldador y operacin de soldadura...................... 21 Control de aplicacin de los procedimientos adecuados. ....................................... 22 Seleccin de muestras de produccin..................................................................... 22 Evaluacin de los resultados de ensayo.................................................................. 22 Preparacin de registros y resultados. .................................................................... 22 PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA .............................................. 23 Diseo de la Junta....................................................................................................... 23 Metal base................................................................................................................... 23 Metal de Aporte .......................................................................................................... 23 Posicin ...................................................................................................................... 24 Precalentamiento y Temperatura entre Pases. ............................................................ 24 Tratamiento Trmico Postsoldadura........................................................................... 25 Gases........................................................................................................................... 25 Tcnica........................................................................................................................ 25 Variables..................................................................................................................... 25 CALIFICACIN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA .................. 25 CALIFICACIN DEL SOLDADOR .................................................. 26 PROCESO SMAW ...................................................................... 27 Electrodos ................................................................................................................... 28 Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.1 ............. 29


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Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.5 ............. 29 Tipo de Fundente .................................................................................................... 30 Posicin de operacin del electrodo ....................................................................... 30 PROCESO GTAW / TIG .............................................................. 32 Guia para determinar el tipo de corriente ................................................................... 33 Guia para determinar la corriente aplicada................................................................. 34 Guia para seleccionar el Gas segun el proceso y metal a ser aplicado....................... 35 El Gas "Escudo protector".......................................................................................... 36 Soldadura TIG del magnesio ...................................................................................... 37 Soldadura TIG de aleaciones de cobre ....................................................................... 38 Soldadura TIG del cobre desoxidado ......................................................................... 38 Soldadura TIG del acero inoxidable........................................................................... 39 Soldadura TIG de aceros al carbono y dbilmente aleados........................................ 39 PROCESO GMAW/MIG ............................................................... 40 Tipos de transferencia del metal de aporte ................................................................. 41 Transferencia de corto circuito ............................................................................... 41 Transferencia Spray................................................................................................ 41 Transferencia Globular ........................................................................................... 42 Mig pulsado (MIG - P) ........................................................................................... 42 Transferencia de metal con alta densidad de corriente........................................... 43 Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.18 ............... 43 Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.28 ............... 44 Ejecucin correcta del proceso ................................................................................... 44 El Control de la Porosidad...................................................................................... 45 Importancia de la Fluidez ....................................................................................... 45 Influencia del Gas y el Arco de la Soldadura ......................................................... 45 PROCESO SAW......................................................................... 46 Parmetros recomendados para alambres de soldadura "SAW" ................................ 47 Data de Deposicion para Alambres de soldadura "SAW".......................................... 47 Ventajas ...................................................................................................................... 48 El fundente. ................................................................................................................ 48 Fundentes Granulados Aglomerados...................................................................... 49 Fundentes Fundidos................................................................................................ 49 Fundentes Activos .................................................................................................. 50 Fundentes Neutros .................................................................................................. 50 INTERPRETACIN DE PLACAS RADIOGRFICAS ........................... 51 Cdigos y Regulaciones ............................................................................................. 51 Concavidad Externa.................................................................................................... 52 Concavidad Interna..................................................................................................... 53 Inclusin de Escoria.................................................................................................... 54 Inclusin de Escoria.................................................................................................... 55 Exceso de Penetracin ................................................................................................ 57 Fusin Incompleta ...................................................................................................... 58 Penetracin Incompleta .............................................................................................. 59 Penetracin Incompleta debido a Desalineamiento.................................................... 60 Desalineamiento ......................................................................................................... 61 Grietas......................................................................................................................... 62 Grietas......................................................................................................................... 63 Grietas......................................................................................................................... 64 Quemadura (Burn Through) .................................................................................... 65JORGE E. RUEDA DANIELS

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Porosidad .................................................................................................................... 66 Porosidad .................................................................................................................... 67 Porosidad .................................................................................................................... 68 Socavado Interno ........................................................................................................ 69 Socavado Externo ....................................................................................................... 70


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PROYECTOSTodo proyecto enfocado a desarrollarse segn cnones ptimos de ejecucin cumple dos grandes etapas que son: Definicin y Desarrollo: Esta etapa consiste en analizar el riesgo involucrado en la ejecucin del proyecto y de decidir si es rentable invertir los recursos que este necesite para su ptima ejecucin. Implantacin y Operacin: Esta etapa es la que define lo concerniente a la ejecucin fsica del Proyecto y la obtencin de los dividendos esperados.

A lo largo de la ejecucin de las dos etapas mencionadas antes, se cumplen varias fases de importancia especfica dentro de los alcances del proyecto: Visualizacin o Elaboracin del alcance del Proyecto, el estimado de costos de la ejecucin (Aproximado), plan de ejecucin (aproximado) y la evaluacin de la factibilidad tcnica y econmica de proseguir con el proyecto. Conceptualizacin o Organizacin para la etapa de panificacin del Proyecto: En esta parte se conforma el equipo de trabajo, se formalizan los roles, objetivos y responsabilidades, se prepara el plan para conceptuar y definir el Proyecto. o Seleccin de la mejor opcin: Aqu es donde se evala la tecnologa, el sitio y la rentabilidad de las opciones. Definicin o Desarrollo del paquete de definicin del Proyecto: Para este momento es cuando se procede a analizar los riesgos, precisar el alcance, elaborar el diseo bsico, desarrollar en detalle el plan de ejecucin, realizar los estimados de costos, establecer las guas para el control del Proyecto y desarrollar un plan de Aseguramiento Tecnolgico. o Preparacin del paquete para la autorizacin del Proyecto: Ac se revisa la evaluacin para solicitar fondos y se prepara la documentacin para la aprobacin.


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Implantacin o Contratacin: Aqu es donde se aprueba la estrategia de contratacin, la seleccin del contratista, la revisin y firma del contrato y la administracin del contrato. o Ejecucin: Esta parte es de sumo inters para poder llegar a obtener las expectativas que de haban planteado en la etapa de visualizacin, pues es aqu don se realiza la ingeniera, la procura de materiales y equipos, la materializacin del plan de aseguramiento tecnolgico y la construccin del proyecto. Operacin o Esta etapa es la culminacin del Proyecto, y es ac donde se ejecuta la operacin final, las pruebas de garanta, la aceptacin de las instalaciones, la elaboracin de los informes finales y la evaluacin continua de los componentes del Proyecto.

Normas para el diseo de tuberas industriales Las principales normas que rigen todo lo concerniente a los sistemas de tuberas y su instalacin constituyen las bases de muchas leyes relativas a la seguridad. La norma de mayor envergadura en esta aplicacin es el Cdigo ASME para calderas y recipientes a presin, el cual en sus secciones I, II, III, VIII, IX y XI define claramente los requerimiento mnimos que consolidad la optima instalacin de un sistema. Enfatizando en el planteamiento de tuberas a presin, se encuentran diferentes secciones separadas para este cdigo que enmarcan la implantacin de estos sistemas: Tuberas Tuberas Tuberas Tuberas Tuberas Tuberas Tuberas para Sistemas de Potencia..................................... para Gases Combustibles...... ................................ Plantas Qumicas y Refineras de Petrleo................ para transporte de petrleo lquido......................... para Refrigeracin................................................ para transmisin y distribucin de Gas.................... para Servicios en Edificios..................................... B31.1 B31.2 B31.3 B31.4 B31.5 B31.8 B31.9

Indudablemente existen muchas otras organizaciones que se han dedicado a resaltar los requerimientos en la instalaciones de tuberas como tal. Entre ellas podemos mencionar El Instituto Americano de Petrleo (API), La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM), La Asociacin Nacional de Proteccin Contra Incendios (NFPA), El Instituto Nacional Americano de Normas (ANSI), etc.


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TUBERAS INDUSTRIALES Es de gran importancia aclarar la diferencia que existe entre los trminos tubera y tubo, pues comnmente son confundidos. La Tuberas corresponde al conjunto conformado por el tubo, los accesorios, las vlvulas, etc; encargados de transportar los gases o lquidos que as lo necesitan. Mientras que Tubo es aquel producto tubular con dimensiones ya definidas y de material de uso comn. Las tuberas con destinacin industrial tienen una muy amplia aplicacin, pues es por medio de ellas que se transportan todos lo fluidos (gases, mezclas, lquidos, etc) para optimizar y no limitar los procesos industriales. Existen tubos con costura y sin costura, la diferencia entre ellos radica en el modo de fabricacin. Los primeros se fabrican a partir de lmina unida por soldadura, mientras los segundos se fabrican . Modo de Especificacin Denominacin: Dimetro, Costura, Sch, Material, Longitud, Tolerancia. o Dimetro: Dimetro nominal de la tubera en pulgadas. o Costura: SMLS (Tubera sin costura), Welded (Tubera con costura). o Sch: Espesor de la tubera. (Schedule) o Material: Material de la tubera. Ej. ASTM A 106 gr. B o Longitud: Longitud por pieza. Ej. Piezas de 10m de largo. o Tolerancia: Tolerancia de longitud de la tubera, dimetro, espesor.

Procesos de Manufactura En la industria existen varios tipos de acabados de tubos utilizados para la instalacin de sistemas. Comnmente, o en su mayora, los tubos de acero que se fabrican son del tipo sin costura (sin soldadura lateral), los cuales se manufacturan por medio de perforacin y forja, torneado y calibracin del hueco. Los tubos con costura (producidos por soldadura) se fabrican por soldadura de arco sumergido, por soldadura por resistencia elctrica o por soldadura elctrica por fusin, a partir de lmina.


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Las normas que gobiernan la fabricacin de tubos, son bsicamente tres, API5CT, API5L y ASTM Los Tubos API-5CT son tubos roscados, utilizados en los pozos petroleros, y son de dos tipos, los de revestimiento o Casing y los de proceso o Tubing. Los tubos API-5L y ASTM se utilizan principalmente para la fabricacin de Oleoductos, Poliductos, Refineras y Plantas Procesadoras de Productos Qumicos, etc. La unin de estos tubos se hace a partir de soldadura. Accesorios de Tuberas Estos son todos aquellos elementos que instalados en conjunto con el tubo, conforman el sistema de tuberas. En todo sistema de tuberas se hacen presente los siguientes elementos: Codos de 90 (radio corto o radio largo) Codos de 45 (radio corto o radio largo) Tee rectas o reductoras Y laterales Bridas Weldolets, Sockolets Empacaduras Pernos Vlvulas de todos los tipos.

Cmo especificar algn accesorio? Es importante saber que cuando se va a realizar la adquisicin de los materiales involucrados en el desarrollo de un Proyecto, se cuenta con una amplia gama especificaciones que definen las caractersticas del accesorio. Codos Denominacin: Angulo, Dimetro, Tipo de Radio. (Sch o Rating), Extremos, Material. o Angulo: Angulo de giro para el Fluido. Ej. 90. o Dimetro: Dimetro nominal del codo. Ej. 2. o Tipo de Radio: Radio Largo o Radio Corto o Sch: Schedule del codo (solo para codos de dimetro mayor de 2. o Rating: Rating del codo (solo para codos de dimetro menor o igual a 2.


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o Extremos: Extremos para encastrar (SW), Biselados (BW), Roscados (THHD). o Material: Material de codo. Ej. ASTM A105. Ejemplo de especificacin de un Codo: Codo 90 , Radio largo, 6000#, extremos para encastrar (SW), segn ASTM A105. Tee Recta Denominacin: Dimetro, (Sch o Rating), Extremos, Material. o Dimetro: Dimetro nominal de la Tee. Ej. 2 o Sch: Schedule de la Tee (solo para tee de dimetro mayor de 2) o Rating: Rating de la Tee (solo pata tee de dimetro menor o igual a 2) o Extremos: Extremos para encastrar (SW), Biselados (BW), Roscados (THHD). o Material: Material de codo. Ej. ASTM A105. Ejemplo de especificacin de una Tee recta: Tee recta 4, Sch 40, extremos biselados (BW), segn ASTM A234 gr. WPB.. Tee Reductora Denominacin: Dimetro, (Sch o Rating), Extremos, Material. o Dimetro: Dimetro nominal de la Tee y del ramal. Ej. 4x4x2 o Sch: Schedule de la Tee (solo para tee de dimetro mayor de 2) o Rating: Rating de la Tee (solo pata tee de dimetro menor o igual a 2) o Extremos: Extremos para encastrar (SW), Biselados (BW), Roscados (THHD). o Material: Material de codo. Ej. ASTM A105. Ejemplo de especificacin de una Tee reductora: Tee reductora de 4x4x3, Sch 40, extremos biselados (BW), segn ASTM A234 gr. WPB. Reducciones Denominacin: Tipo, dimetros, extremos, (Sch o Rating), Material. o Tipo: Excntrica o Concntrica o Dimetro: Dimetros nominales de la reduccin. Ej. 8x6. o Sch: Schedule de la Tee (solo para tee de dimetro mayor de 2) o Rating: Rating de la Tee (solo pata tee de dimetro menor o igual a 2)


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o Extremos: Extremos para encastrar (SW), Biselados (BW), Roscados (THHD). o Material: Material de codo. Ej. ASTM A105. Ejemplo de especificacin de una Tee recta: Reduccin excntrica 2x1, extremos para encastrar (SW), 3000#, segn ASTM A105. Bridas Son accesorios para conectar tuberas con equipos (Bombas, intercambiadores de calor, calderas, tanques, etc.) o accesorios (codos, vlvulas, etc.). La unin se hace por medio de dos bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubera y la otra al equipo o accesorio a ser conectado. La ventajas de las uniones bridadas radica en el hecho de que por estar unidas por esprragos, permite el rpido montaje y desmontaje a objeto de realizar reparaciones o mantenimiento. Estas se clasifican en: Brida con cuello para soldar. Welding Neck (WN) Brida deslizante., Sleep On (SO) Brida roscada. Brida loca con tubo rebordeado. Brida ciega. Brida con boquilla para soldar. Brida de reduccin. Brida orificio. Brida de cuello largo para soldar.

Plantilla de catalogacin de las Bridas INFORMACIN Tipo de Brida Tipo de Cara Tamao Clase o Rating Schedule Material DESCRIPCIN DE LA INFORMACIN Las Bridas pueden ser: WN, SW, SLEEP-ON, Roscada, Blind, Reductora, LWN y Orificio. Los tipos de cara de junta pueden ser: FF, RF, RTJ. Se refiere al dimetro nominal del tubo que va a ser empalmado con la brida. Es la relacin Presin-Temperatura (125, 150, 250, 300, 600, 800, 900, 1500 Lbs). Se refiere al del tubo que va a ser unido a la brida. Aplica para Bridas WN, SW o Reductoras. Se debe indicar la norma de fabricacin de la Brida.


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Materiales usados en la fabricacin de las Bridas MATERIAL DESIGNACIN A-105 Acero Al Carbono A-181 A-350 APLICACIN Altas Temperaturas I y II Uso General LF1,LF2, LF3 y LF5 Bajas Temperaturas Altas Temperaturas F1 y F2 y moderada corrosin P2,P11,P21 Altas temperaturas Altas F5ab,F6atemperaturas 2,F9,F11,F12,F22,F304, y servicios F304L,F310,F316,F316L, severos de F321 corrosin GRADO -

Acero Aleado

A-182 A-335

Acero Inoxidable

A-182

Principales Tipos De Vlvulas Vlvula de Compuerta: Las compuertas de disco, actuadas por un husillo, se mueven perpendicularmente al flujo. El disco asienta en dos caras para cerrar. Se usa cuando se requiere frecuente cierre y apertura. No es prctica para estrangulamiento de la vena fluida porque causa erosin en los asientos de la vlvula y vibraciones. La bolsa en el fondo de la vlvula puede llenarse de depsitos impidiendo el cierre. Vlvula de Globo: El disco situado en el extremo del husillo asienta sobre una abertura circular. El flujo cambia de direccin cuando pasa por la vlvula. Buena para producir estrangulamiento debido debido a la resistencia que presenta al flujo. Produce menor prdida de carga y turbulencia, es ms indicada para servicio corrosivo y erosivo. No es recomendada para servicios de frecuente cierre y apertura. El costo y la eficiencia en el estrangulamiento para vlvulas mayores a 6" es desfavorable. Vlvula de Retencin, oscilante o de bisagra: el flujo mantiene abierto el cierre a bisagra y el flujo en sentido opuesta la cierra. La del tipo basculante con el pivote en el centro evita el golpe al cerrar. Se utilizan contrapesos externos, en los tipos estndar, para proveer una mayor sensibilidad para los cambios de sentido en el flujo. Se usa cuando sea necesario minimizar la prdida de carga. Es mejor para lquidos y para grandes


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tamaos. No aplicable para lneas sujetas a flujo pulsante. Algunos tipos slo operan en posicin horizontal. Juntas De Expansin Plana: de papel tejido y goma. Hasta 250F. Estriada. No metlica: de amianto tejido. Buena para tuberas revestidas de vidrio o con caras muy rugosas. Hasta 300 o 400". Metlica: muy diversos metales. Satisfactoria para la mxima temperatura que pueda soportarla brida o la junta. Estriada. Estriada: metlica con surcos marcados en ambas caras. Requiere menor carga de compresin que la plana y se obtiene mayor eficiencia que con las planas en muchos casos. Reemplaza a las planas en muchos usos. Muy fina. Laminada: amianto con encamisado metlico. Muy fina. Espiral arrollada: capas de metal preformado y amianto arrolladas en espiral. Fina. Tanto estas juntas como las laminadas se usan hasta 850F. Requieren menor carga de compresin que las slidas y por lo tanto es ms eficiente para altas temperaturas y presiones. Ondulada: envuelta de metal ondulado relleno de amianto. Para uso hasta 850F y alta presin. Buena para servicio severo tal como petrleo bruto caliente y productos qumicos.. Muy fina. Amianto insertado: metal ondulado, con las ondulaciones rellenas de amianto. Para usos hasta 850F pero no ms de 600 psi. No apto para petrleo caliente. Fina. Anillo octogonal y oval: anillos metlicos fabricados de hierro dulce, acero bajo al carbono, acero inoxidable, monel, nconel, y cobre. Es la ms eficiente y cara. La presin interna expande el anillo y crea un autocierre. Es preferida para servicios severos, siendo la octogonal la ms frecuente. Muy fina. PARMETROS DE DISEO Los parmetros fundamentales que delimitan el diseo de un sistema de tubera son, principalmente, la temperatura y presin de diseo. Presin de diseo: es considerada como la mxima diferencia de fuerza por unidad de rea existente entre el interior y el exterior de un tubo, componente de tubera o entre cmaras adyacentes de una unidad. Esta presin de diseo no ser menor que la presin a la condicin ms severa de presin y temperatura coincidentes que se espere en condicin normal de operacin.


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Temperatura de diseo: es la temperatura del metal a la condicin ms severa de presin y temperatura coincidentes, esperada durante operacin normal. Los requisitos para determinar la temperatura del metal de diseo para tuberas son: o Para tubera con aislamiento externo, la temperatura del metal para diseo ser la mxima temperatura de diseo del fluido contenido. o Para tubera sin aislamiento externo y sin revestimiento interno, con fluidos a temperatura de 32F (C) y mayores, la temperatura del metal para el diseo ser la mxima temperatura de diseo del fluido reducida, segn los porcentajes siguientes:

Componentes de tubera Componente Vlvulas, tubera, uniones solapadas soldados. Accesorios bridados Bridas (en lnea) Bridas de uniones solapadas Empacaduras (en uniones en lnea) Pernos (en uniones en lnea ) Empacaduras (en casquetes de vlvulas) Pernos (en casquetes de vlvulas)*T%

y

accesorios 5 10 10 15 10 20 15 30

o Para temperaturas de fluidos menores de 32 F, la temperatura del metal para el diseo, ser la temperatura de diseo del fluido contenido. o Para tuberas aisladas internamente la temperatura ser calculada usando la temperatura ambiental mxima sin viento (velocidad cero). Diseo de Componentes de Tuberas a Presin Es importante definir los conceptos de inters en la presentacin de las tuberas comerciales: Los tubos fabricados de acuerdo con los tamaos dados en las normas y en los estndar del Instituto americano del Petrleo (API) son llamados tuberas. El dimetro externo de cualquier tamao nominal es el mismo para cualquier peso (espesor de pared), dentro de un mismo tamao. Esto es, el dimetro interno para un mismo tamao nominal varia junto con su espesor. Las tuberas de 12 y


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menores son designadas por un dimetro nominal que se aproxima, pero no es igual al dimetro interno de una lista (Schedule) 40 o peso estndar. Las tuberas de 14 y mayores tienen los dimetros externos iguales a los nominales. El espesor de pared viene expresado en trminos del Schedule, de acuerdo con la Asociacin Americana de Estndares. Anteriormente a la introduccin de nmeros de lista fueron utilizados los trminos Peso Estndar (S), Extra Fuerte (XS) y Doble Extra Fuerte (XXS), para indicar los espesores de pared. Espesor de la pared de tubos rectos El mnimo espesor de pared para cualquier tubo sometido a presin interna es una funcin de: El esfuerzo permisible para el material del tubo. Presin de diseo. Dimetro de diseo del tubo. Intensidad de la corrosin y/o erosin. El espesor mnimo de la pared del tubo sometido a presin externa es una funcin de la longitud del tubo, pues sta influye en la resistencia al colapso del tubo. Para tubos metlicos, el espesor de diseo para soportar la presin interna, debe calcularse por la ecuacin que sigue, siempre que Do/t sea mayor que 4 (tubos Do/t menor que 4, se considera tubos de pared gruesa y se requieren consideracin especial, pues hay que tomar en cuenta factores de diseo y de materiales, tales como teora de las fallas, fatiga y esfuerzo trmico).

T = tm + Xtm =Donde: T = tm = t C = =

y

tm = t + C

P.Do +C 2.(S .E + P.Y )

Espesor nominal en [plg]. Mnimo espesor de pared que satisface los requerimientos de presin, espesor adicional por corrosin mecnica y erosin [plg]. Espesor por presin de diseo interna solamente [plg]. Suma de las sobre medidas mecnicas ms la sobre medida por corrosin y erosin [plg] 14


P = Do = S = E X Y = = =

Presin interna de diseo [psig] Dimetro exterior del tubo [plg] Esfuerzo permisible del material del tubo, a la temperatura de diseo. Estos valores de esfuerzo deben tomarse del cdigo ASME B31.3, Tabla A!, Apndice A. Factor de soldadura longitudinal de la junta . Tolerancias de fabricacin. Coeficiente cuyos para materiales ferrosos dctiles se da en la Tabla siguiente y para materiales dctiles no ferrosos tiene un valor de 0.4 y es cero para en hierro fundido.

Valores de Y para Materiales Ferrosos : Temp, F Metal tipoAceros Ferrticos Aceros Austenticos Otros Metales Dctiles Hierro Colado

900 y menor 0.4 0.4 0.4 0.0

950 0.5 0.4 0.4 --

1000 1050 1100 1150 0.7 0.4 0.4 -0.7 0.4 0.4 -0.7 0.5 0.4 -0.7 0.7 0.4 --

Con todo lo anterior se puede definir una especie de procedimiento de relevante importancia para la realizacin de un satisfactorio y seguro diseo de tuberas. La siguiente lista muestra los pasos que deben completarse en el diseo mecnico de cualquier sistema de tubera: Establecimiento de las condiciones de diseo, incluyendo: Presin Temperatura Velocidad del Viento Movimientos ssmicos Choques del Fluido Gradientes trmicos Cargas cclicas y nmeros de ciclos. Seleccin de los materiales de las tuberas de acuerdo a la corrosin y resistencia. Seleccin de las clases de Bridas y Vlvulas. Clculo del espesor mnimo de pared para la temperatura y presin de diseo (ASME B31.3). Establecimiento de una configuracin aceptable entre los puntos terminales de la tubera. Establecimiento de una configuracin aceptable de soportes para el sistema de tuberas.


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Anlisis de esfuerzo por flexibilidad satisfaciendo los criterios del cdigo ASME B31.3, as como los requerimientos adicionales cubiertos en las normas propias de la empresa. Ejecucin de anlisis especiales de esfuerzos por cargas ssmicas, de viento, gradiente trmico o fatiga, si fuesen requeridos.

Adems de tomar en cuenta todas las consideraciones anteriores, es fundamental crear criterios de decisin muy slidos al momento de poder disear el trazado y configuracin definitiva del sistema. Para ello es importante prever un buen diseo de acceso, el cual se refiere a los requerimientos mnimos necesarios para facilitar las tareas de operacin y mantenimiento. Entre los parmetros a tomar en cuenta estn: Alturas Libres: Mnimo 300 mm para tubos sobre durmientes. Mnimo 2200 mm para paso de personas. Mnimo 2500 mm para reas donde operan equipos mviles de carga. Mnimo 3700 mm donde se requiera paso de vehculos automotores. Espacio entre lneas: La distancia mnima que separa los bordes exteriores delas paredes de los tubos en tramos rectos sin bridas , debe ser mayor de 75 mm. La distancia mnima que se guardar para espacios entre lneas donde una o ambas tengan bridas no coincidentes tendr una holgura de 25 mm entre el borde de la brida de mayor dimetro y la pared del tubo adyacente. Consideraciones sobre arreglos y soportes de tuberas Es sumamente importante tener en cuenta todos los criterios que se hacen presente en la implantacin de la configuracin definitiva para el ruteo a seguir en la instalacin del sistema de tubera que se este ejecutando. Para ello se hace necesario tomar en cuenta consideraciones como: El sistema de tuberas deber ser en lo posible, auto soportante y consistente con los requerimientos de flexibilidad. El exceso de flexibilidad puede requerir soportes o sujeciones adicionales para evitar amplios movimientos y vibraciones; esta situacin es propensa ocurrir en lneas verticales donde solamente hay un punto de apoyo para sostener el peso. 16


Las tuberas propensa a vibrar, tales como lneas de succin o descarga de bombas reciprocantes o compresoras, debern ser diseadas con sus soportes propios e independientes de otras tuberas, o estructuras. Los tubos de las conexiones superiores de recipientes verticales se apoyan y fijan ventajosamente en el recipiente para minimizar movimientos independientes del recipiente, soportes y tuberas, por lo tanto tales tuberas deben ser trazadas lo ms cerca posible del recipiente y soportadas muy cerca de la conexin. Las tuberas sobre estructuras deben ser trazadas debajo de las plataformas, cerca de los miembros estructurales principales, en puntos donde sea favorable aadir cargas a fin de evitar la necesidad de reforzar esos miembros. Debe asignarse suficiente espacio, de manera que puedan colocarse los componentes propios de ensamblaje de los soportes.

Guia General Para la Ubicacin de los Soportes La ubicacin apropiada de soportes colgantes o soportes fijos involucra consideraciones de la propia tubera, de la estructura a la cual se trasmite la carga y de las limitaciones de espacio. Los puntos preferidos de la fijacin de tuberas son: Sobre tuberas propiamente y sobre componentes tales como: vlvulas, accesorios o juntas de expansin. Sobre tramos rectos de tuberas en lugar de sobre codos de radios agudos, juntas angulares o conexiones de ramales prefabricados, ya que en estos sitios se encuentra la tubera ya sometida a esfuerzos altamente localizados, a los cuales se le agregaran los efectos locales de fijacin. Sobre tramos de tuberas que no requieran remocin constante para limpieza o mantenimiento. Cerca de concentraciones grandes de carga, tales como tramos verticales y ramales de tubera. Tipos de Soportes: Restriccin. Soporte. Abrazadera. Anclaje. Tope. Guia. Colgador. Soporte fijo o deslizante. Zapata. Silla.

FLEXIBILIDAD EN SISTEMAS DE TUBERAS


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Un aspecto importante en el diseo de la configuracin de las tuberas es asegurarse de que exista suficiente flexibilidad en el sistema para que pueda absorber las deformaciones trmicas inducidas por cambios de temperaturas sin alcanzar altos esfuerzos. Se entiende por flexibilidad, la capacidad que tiene el Sistema de absorber las deformaciones trmicas inducidas por cambios de temperatura, sin sobre pasar los esfuerzos admisibles. El Sistema debe estar diseado de tal manera que: No falle por excesivos esfuerzos trmicos. No sobrecargue y cause fugas por las bridas. No falle por fatiga en tuberas y soportes debido a deformaciones muy elevadas. No se produzcan momentos o fuerzas excesivas en los equipos interconectados. El objetivo del Ingeniero Mecnico Proyectista, ser lograr el mejor arreglo del sistema de tuberas sin necesidad de utilizar lazos o juntas de expansin. La ecuacin que rige el aumento de longitud de un tubo sin restricciones, por cambio de temperatura es la siguiente:

= .L..T

Donde =Cambio de longitud. T= Cambio de Temperatura =Coef. de expansin L= Longitud


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Por lo tanto este cambio de longitud no depende del dimetro ni del espesor de la tubera. En trminos generales, los fundamentos del anlisis de flexibilidad consisten en que toda estructura que est sujeta a un cambio de temperatura cambiar sus dimensiones fsicas si tiene libertad de expandirse; en caso contrario, se inducirn esfuerzos provocndose fuerzas de reaccin y momentos en los equipos de los extremos. El Problema bsico del anlisis de flexibilidad es determinar la magnitud de estos esfuerzos en la tubera y controlar que las reacciones en los puntos de interconexin con equipos estn dentro de valores aceptables. En la lista siguiente se resumen los equipos ms sensibles a las cargas, cuyas conexiones con las tuberas deben ser analizadas con precisin por flexibilidad para asegurar que las reacciones se mantengan dentro de ciertos lmites aceptables: EQUIPO Turbinas de Vapor Compresores Centrfugos Bombas Centrfugas Intercambiadores de Calor Tanques mayores de 200 CRITERIO ESTIPULADO POR: NEMA SM-23 API 617 que esencialmente estipula 1,85 veces los valores admisibles del NEMA-23 API 610 Recomendaciones de las cargas admisibles dadas por los fabricantes ASME documento N 77-PVP-19

Recomendaciones Para Resolver Problemas De Flexibilidad Cuando el arreglo inicial de las tuberas no es satisfactorio desde el punto de vista de la flexibilidad del sistema, pueden considerarse las siguientes recomendaciones: Cambiar la configuracin del sistema de tubera para reducir su rigidez, agregando codos, tramos que absorban los efectos de la expansin, introduciendo lazos de expansin convencionales. Las juntas de expansin no son deseadas. La utilizacin apropiada y la ubicacin estratgica de restricciones tales como guas, anclajes direccionales y topes, pueden minimizar las reacciones trmicas y por friccin impuestas a equipos sensibles a cargas. Los soportes de las tuberas deben disearse para el mximo rango de temperaturas que pueda ocurrir.


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Los soportes de resortes podrn emplearse para satisfacer los requerimientos, en los puntos donde se provean grandes movimientos verticales, por la expansin trmica. Los resortes son necesarios donde los esfuerzos trmicos o las cargas tienden a ser excesivos debido a los efectos desarrollados por la restriccin del movimiento vertical de la tubera. Adems, los resortes son necesarios en aquellos puntos donde las cargas producidas por los efectos de expansin trmica tendern a levantar a la tubera de los soportes convencionales durmientes. SISTEMA DE TUBERAS DE BOMBAS CENTRFUGAS Las tuberas para bombas centrfugas, especialmente para servicios a altas temperaturas, generalmente representan uno de los problemas ms difciles para disear desde el punto de vista de la flexibilidad. Deber cumplirse con el criterio establecido acerca de las cargas admisibles en las conexiones, cuando se resuelve el problema de la flexibilidad de la tubera. Este inconveniente deber resolverse para todas las condiciones posibles de operacin de las bombas. Algunas recomendaciones generales que conciernen al diseo por flexibilidad son las siguientes: El anlisis de flexibilidad de un sistema de tuberas que acopla a bombas centrfugas deber considerar todos los ramales considerados a mltiples comunes y debern investigarse las siguientes posibles condiciones de operacin: Todas las Bombas que operan simultneamente. El efecto de cada bomba utilizada como repuesto o bloqueada por labores de mantenimiento. El criterio de las cargas admisibles en las boquillas debe ser satisfecho para las cargas combinadas, trmicas, peso muerto y friccin. Los soportes de resorte pueden requerirse para la tubera inmediata a la conexin de la bomba, a fin de reducir la reaccin por carga muerta (peso) impuesta a la bomba. Proveer restricciones direccionales en localizaciones estratgicas, a fin de prevenir que las cargas trmicas y las acumuladas por friccin, sean excesivas sobre las bombas, debido a tramos largos de tuberas.


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Satisfacer los requerimientos especficos respecto a la alineacin de las bridas, conectadas a equipos rotativos. El proceso mas comnmente usado para unir los tubos y accesorios es la Soldadura. Existen muchos procesos de soldadura y su utilizacin depende de factores tanto tcnicos como econmicos. Para llevar a cabo la unin de dos piezas por medio de la soldadura es necesario cumplir con una serie de requisitos previos, estos son: - Inspector de Soldadura Calificado - Procedimiento de Soldadura (WPS) - Calificacin del Procedimiento de Soldadura (PQR) - Calificacin del Soldador (WQ) INSPECTOR DE SOLDADURA La inspeccin del trabajo de soldadura, representa una de las principales labores dentro de cualquier proceso de fabricacin o montaje. Existen para ello diversos cdigos o especificaciones que dan la pauta a seguir antes, durante y despus de efectuado un trabajo, para asegurar la calidad de la soldadura. El responsable de este proceso es el inspector de soldadura. Dado la importancia de su trabajo, requiere tener experiencia practica en soldadura y en inspeccin, conocimientos de planos y especificaciones, de los mtodos de ensayo y de metalurgia, necesita tener adems buena visin, criterio y condicin fsica. Deberes del Inspector de Soldadura Interpretacin de los planos y especificaciones. El inspector debe estudiar los planos y familiarizarse con los detalles de construccin de la pieza o producto incluyendo en ello las especificaciones, de la operacin de soldadura. Tambin debe conocer el material que se va a utilizar en la fabricacin o construccin debido a que algunos metales requieren tratamiento especial para un buen resultado. Calificacin del procedimiento, soldador y operacin de soldadura. El requerimiento que el fabricante haga sobre el procedimiento de soldadura, deber controlarse durante el proceso de produccin o montaje bajo ciertos cdigos o especificaciones particulares.JORGE E. RUEDA DANIELS

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Antes de iniciar cualquier trabajo, el inspector verificar que los procedimientos de soldadura han sido establecidos y que, estos conducir a uniones soldadas del tipo requerido. El inspector determinara si es necesario efectuar cambios en el proceso de soldadura y que estos se encuadren dentro de normas y procedimientos adecuados. Cuando se necesite efectuar trabajos con soldadores u operadores calificados, el inspector verificar que esa calificacin corresponda a los requerimientos del proceso. Para ello debe solicitar los documentos pertinentes y en algunos casos realizar bajo su control las pruebas de calificacin necesarias. Control de aplicacin de los procedimientos adecuados. Cuando encuentre o detecte fallas considerar alternativas de reparacin y controlar que estas se hagan. a) Debe existir un mnimo de interferencia entre la labor de inspeccin y produccin. b) La operacin de inspeccin que requiere un cierto conjunto de produccin puede ser complementada. Seleccin de muestras de produccin. Para la labor de inspeccin sobre elementos de produccin, debe seleccionar muestras y realizarle los ensayos requeridos de acuerdo a la especificacin del cliente o en su defecto al cdigo que corresponda. Evaluacin de los resultados de ensayo. Siempre debe controlar que el ensayo corresponda a la indicacin de norma y que se efecte de la manera apropiada verificando que los equipos con los cuales se realizan pruebas que estn perfectamente calibrados. El Inspector de Soldadura debe ser como mnimo Nivel II en Radiografa Industrial y preferiblemente debe estar calificado en otro tipo de ensayo no destructivo como Partculas Magnticas, Tintas Penetrantes, Ultrasonido, Corrientes de Eddy, etc. Preparacin de registros y resultados. Los trabajos efectuados bajo alguna especificacin o cdigo, requieren que las pruebas de inspeccin sean registradas. Normalmente, los registros dependen del tipo de ensayo realizado y del Sistema de Calidad de la Empresa.JORGE E. RUEDA DANIELS

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PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA El procedimiento de soldadura o WPS (Welding Procedure Specification) es un documento que provee las directrices para realizar la soldadura con base en los requerimientos del cdigo, proporciona igualmente la informacin necesaria para orientar al soldador u operador de soldadura y asegurar el cumplimiento de los requerimientos del cdigo. Describe las variables escenciales, no escenciales y cuando se requiera, las variables suplementarias escenciales de cada procedimiento de soldadura. Debe estar firmado por el Inspector de Soldadura El Cdigo AWS tiene una serie de procedimientos precalificados, por lo cual cuando se va a soldar con base en este cdigo es necesario nicamente cumplir con lo establecido en el cdigo. El Cdigo ASME seccin IX, Estndar para Calificacin de Procedimientos de Soldadura, Soldadores y Operadores de Soldadura, da los lineamientos para desarrollar el procedimiento de soldadura. Diseo de la Junta Ver QW-402 del ASME IX, debe indicarse el tipo de junta, las tolerancias dimensionales, material de refuerzo si aplica, y el tipo de material, si es una junta de bisel doble, el material de soldadura se considera refuerzo para el lado posterior. Metal base El punto de la norma que rige el metal base es QW-403, y se refiere a las piezas de metal a unir, ya sea tubo o lmina, pueden ser del mismo tipo o de diferente tipo de material. El cdigo divide los tipos de material en Nmeros P y Grupos En el WPS debe detallarse como mnimo el Nmero P, el Grupo, el espesor o rango de espesores, el dimetro si es tubera. Metal de Aporte Ver QW-404 para el Metal de Aporte y QW-409 para las Caractersticas Elctricas. Es necesario especificar la clasificacin AWS del electrodo, la especificacin SFA, el nmero A el anlisis qumico, en nmero F, lmite de depsito, dimetro, rango de amperaje y rango de voltaje, el tipo de corriente,


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la polaridad, el modo de transferencia, Tamao y tipo de la varilla de tungsteno, rango de velocidad del alambre. La informacin que se suministra depende del proceso de soldadura, ya que hay condiciones que son nicas para cada proceso. Posicin Ver QW-405. Especifica la posicin en que se calificar el procedimiento, y por ende a los soldadores, especificando si es una junta en filete o a tope, y el sentido de progresin de la soldadura. Precalentamiento y Temperatura entre Pases. Se encuentra en QW-406. Esta temperatura est en funcin del tipo de material, y en el WPS debe especificarse, en caso que se requiera, la temperatura mnima de precalentamiento, la mxima y la mnima temperatura entre pases.


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Tratamiento Trmico Postsoldadura Ver QW-407. Est en funcin del material y es necesario describir en el WPS el rango de temperatura y el tiempo de mantenimiento de la misma. Debe tenerse en cuenta que el tiempo de mantenimiento est en funcin del espesor. Gases Ver QW-408. Si aplica, debe especificarse el tipo de gas, la mezcla en porcentaje y la rata de flujo de salida. Tcnica Ver QW-410. En este punto se debe indicar tipo de limpieza inicial y entrepases, tipo de depsito, tamao del orificio de salida de gas, tipo de oscilacin, mtodo de proteccin de la raz, pases por lado, electrodo mltiple o sencillo, rango de velocidad de avance, incertos consumibles. Variables Durante el proceso de soldadura existen variables que se pueden modificar sin afectar la calificacin del procedimiento estas se denominan Variables No Escenciales. Las Variables escenciales son aquellas que si se modifican, el procedimiento debe ser recalificado; estas variables estn directamente relacionadas con el proceso de soldadura seleccionado y se pueden consultar en QW-250. CALIFICACIN DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA La Calificacin del Procedimiento de Soldadura (PQR, Procedure Qualificatin Record) se realiza con base en el WPS y se detallan los rangos de calificacin y se anexan los ensayos mecnicos realizados a la muestra, ya sea tensin, doblado, impcto o dureza. En el PQR se debe detallar adems el nombre del soldador, su estampa y su nmero de Identificacin, El Inspector Responsable de realizar las Pruebas con su respectiva firma, El Inspector Responsable de Disear el WPS, la fecha y el cdigo bajo el cual se califico el procedimiento.


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CALIFICACIN DEL SOLDADOR La calificacin del soldador con base en elprocedimiento de soldadura (WPS) previamente calificado (PQR) y aprobado. La calificacin del soldador consiste en una prueba de su habilidad para soldar y dependiendo de las necesidades del proyecto, esta prueba se realiza en diferentes posiciones, 1G, 2G, 3G, 4G, 5G o 6G, para soldadura a tope. La posicin vertical con la progresin hacia abajo es calificada nicamente para API. La soldadura en filete es calificada segn AWS D1.1. Exsisten variables escenciales y no escensiales para la calificacin del soldador que se encuentran en el cdigo ASME IX Artculo III Welder Performance Qualifications. QW-300. La prueba del soldador deber estar dirigida por un inspector de soldadura calificado, y toda prueba a ser sometida a los ensayos, ya sean destructivos o no, deber haber pasado previamenta la inspeccin visual, de acuerdo a los requerimientos de la norma. Una vez el soldador sea probado y el material sea examinado, ya sea por ensayos mecnicos o radiografa, y siempre y cuando los resultados sean satisfactorios, se deber llenar la planilla de calificacin del soldador, indicando principalmente: Nombres completos del soldador Nmero de Cdula de Ciudadana o Pasaporte Estampa. Rango de dimetros que cubre esta calificacin. Rango de espesores Posicin calificada Proceso Metal Base (nmero P) Metal de aporte (nmero F) Espesor del metal depositado Progresin de soldadura WPS y PQR sobre el cual se realiz la calificacin. Tipo de ensayo que se realiz a la probeta y su resultado Fecha de calificacin Inspector que condujo la prueba Aceptacin por parte del cliente

Estos registros se deben guardar y la calificacin del soldador caduca nicamente si pasa mas de seis meses sin realizar una soldadura para la empresa.


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PROCESO SMAW (Stick Manual Arc Welding) Soldadura de Arco Manual La Soldadura de Arco Manual es tambin conocida Soldadura de Electrodo Cubierto, Soldadura de Varilla o Soldadura de Arco Elctrico. Es la ms antigua, comn y verstil de todos los diferentes procesos de soldadura de arco. como

Un Arco Elctrico es mantenido entre la punta de un electrodo cubierto (Coated Electrode) y la pieza a trabajar. Las gotas de metal derretido son transferidas a travs del arco y son convertidas en un cordn de soldadura, un escudo protector de gases es producido de la descomposicin del material fundente que cubre el electrodo adems, el fundente tambin puede proveer algunos complementos a la aleacin, la escoria derretida se escurre sobre el cordn de soldadura donde protege el metal soldado aislndolo de la atmsfera durante la solidificacin. Esta escoria tambin ayuda a darle forma al cordn de soldadura especialmente en soldadura vertical y sobre cabeza. La escoria debe ser removida despus de cada procedimiento. Oscar Kjellberg fue el inventor del electrodo cubierto, y con este la invencin de la soldadura de arco, cuando en 1904 entrego en la oficina de patentes de Suecia una nota escrita a mano que describa su invencin nica, hasta ahora y al pasar del tiempo cientos de diferentes variedades de electrodos son producidos, a veces conteniendo aleaciones para el trabajo estructural metlico, fuerza y ductilidad para la soldadura, las labores ms ligeras son efectuadas usando corriente alterna (AC) por el bajo costo de los transformadores que la producen, el trabajo de alta produccin industrial usualmente requiere de fuentes de corriente directa (DC) mas poderosas y grandes rectificadores, para darle la polaridad exacta al proceso. El proceso es mayormente usado para soldar aleaciones ferrticas en trabajos metlicos estructurales, fabricacin de barcos, oleoductos, plantas petroleras e industrias en general. A pesar de lo relativamente lento del proceso, por el recambio de electrodos y la remocin de la escoria, se mantiene como una de las tcnicas ms flexibles y sus ventajas en reas de acceso restringido son notables.


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Electrodos La Sociedad Americana de Soldadura AWS ha establecido una serie de cdigos de identificacin y a su vez de Clasificacin para los diferentes productos que las grandes y medianas fabricas de electrodos producen para abastecer el mercado, estos cdigos se han convertido en la referencia mas comnmente usada en Amrica Latina por su fcil reconocimiento y manejo y aunque algunos fabricantes nombran sus productos con sus propios nombres comerciales, los usuarios en su mayora prefieren llamarlos por su cdigo de identificacin de la AWS. Otras agencias, especializadas en reas especificas, han establecido sus cdigo para identificar sus productos, como algunas agencias que regulan los productos de uso militar, Military MIL. La Sociedad Americana de Ingenieros Metalrgicos (American Society of Metallurgical Engineer) ASME. el Bureau Americano de constructores de Barcos (American Bureau of Shipping) ABS. El Bureau Canadiense de Soldadura (Cannadian Bureau of Welding) CBW, solo para nombrar los ms grandes. Los electrodos, en particular, tienen su propio cdigo en todas las agencias que los clasifica, que los separa de los dems productos y los hace identificables de manera especifica, el cdigo que AWS usa para esto, y que probablemente sea el ms popular en Latinoamrica se ha convertido en la referencia que ms comnmente se usa para Clasificar, son el AWS A5.1 para los electrodo de acero dulce o de relleno, y el AWS A5.5 para los electrodos de aleacin de acero (alto contenido de carbn). Muchos los identifican separndolos errneamente como Electrodos Hidrogeno y Electrodos de Alto Hidrogeno respectivamente, pero variaciones de los electrodos en ambas clasificaciones contienen fundentes altas o bajas cantidades de Hidrogeno que los excluye referencia. de Bajo algunas en sus de esa


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Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.1Electrodo cubierto de Acero "Dulce"

(1)(1) Lo identifica como electrodo

E-XXXX(2) (3) (4) (5)

(2) y (3) indican su fuerza de resistencia a la tensin x 1000 PSI. (4) Indica la posicin que se debe usar para optimizar la operacin del electrodo (5) Indica el uso del electrodo, Ej: tipo de corriente y tipo de fundente.

Ejemplo: E-6010E = Electrodo cubierto 60 = 60 X 1000 PSI = 60.000 PSI de fuerza de resistencia a la tensin 1 = Cualquier posicin, (de piso, horizontal, vertical y sobre cabeza) ** 0 = DCEP (direct current electrode positivo) Corriente Directa "DC" electrodo positivo "+" * * Ver la Tabla de Tipo de Fundente para mas detalles de los dos ltimos tems ** Ver Tabla de Posicin de Operacin del Electrodo

Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.5Electrodo cubierto de baja aleacin de acero

E - X X X X- XX(1) (2) (3) (4) (5) (6)(7)(1) Lo identifica como electrodo (2) y (3) Dos primeros dgitos indican su fuerza de resistencia a la tensin x 1000 PSI. (4) Indica la usabilidad del electrodo, Ej: tipo de corriente y tipo de fundente, en algunos casos, tercer y cuarto digito son muy significativo (5) Indica la posicin que se debe usar para optimizar la operacin de este electrodo (6) y (7) Composicin qumica del material despus de depositado


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Ejemplo: E-7018-Mo

E = Electrodo cubierto

70 = 70 X 1000 PSI = 70.000 PSI de fuerza de resistencia a la tensin 1 = Cualquier posicin, (de piso, horizontal, vertical y sobre cabeza) ** 8 = AC o DCEP Corriente Alterna o Directa con electrodo positivo"+" * Mo = Molibdeno en el material despus de depositado * Ver la Tabla de Tipo de Fundente para mas detalles de los tems 4 y 5 ** Ver Tabla de Posicin de Operacin del Electrodo

Tipo de FundenteClasf. EXX10 EXXX1 EXXX2 EXXX3 EXXX4 EXXX5 EXXX6 EXXX8 EXX20 EXX22 EXX24 EXX27 EXX28 EXX48 Corriente DCEP AC o DCEP AC o DCEN Ac o DCEP o DCEN Ac o DCEP o DCEN DCEP AC o DCEP AC o DCEP AC o DCEN AC o DCEN o DCEP AC o DCEN o DCEP AC o DCEN o DCEP AC o DCEP AC o DCEP Arco Penetrante Penetrante Mediano Suave Suave Mediano Mediano Mediano Mediano Mediano Suave Mediano Mediano Mediano Mediana Mediana Mediana Mediana Mediana Lijera Mediana Mediana Mediana Penetracion Profunda Profunda Mediana Fundente Y escoria Celuloso - Sodio (0 - 10% de polvo de Hierro) Celuloso - Potasio (0 - 10% de polvo de Hierro) Titanio - Sodio (0 - 10 % de Polvo de Hierro) Titanio - Potasio (0 - 10% de Polvo de Hierro) Titanio - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Sodio (0% de Polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Potasio (0% de Polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro) Oxido de Hierro - Sodio (0% de Polvo de Hierro) Oxido de Hierro - Sodio (0% de Polvo de Hierro) Titanio - Polvo de Hierro (50% de Polvo de Hierro) Oxido de Hierro - Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (50% de polvo de Hierro) Bajo Hidrogeno - Polvo de Hierro (25 - 40% de Polvo de Hierro)

DCEP - Corriente Directa Electrodo Positivo DCEN - Corriente Directa Electrodo Negativo Nota: El porcentaje del polvo de Hierro esta calculado en base al peso del fundente

Posicin de operacin del electrodo Clasf.EXX1X EXX2X EXX3X EXX4X = = = =

posicinCualquier posicin (De piso, horizontal, sobre cabeza y vertical) Horizontal y de piso solamente De piso solamente De piso, sobre cabeza, horizontal y vertical hacia abajo


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PROCESO GTAW / TIG Gas Tungsten Arc Welding / Tungsten Inert Gas La soldadura GTAW o TIG es tambin conocida soldadura Heliarc, es un proceso en el que se un electrodo no consumible de tungsteno slido, el electrodo, el arco y el rea al rededor soldadura fundida son protegidas de la atmsfera por un escudo de gas inerte, si metal de aporte es necesario es agregado a la soldadura desde el frente del borde de la soldadura que se va formando. como usa de la algn

La Soldadura TIG fue desarrollada inicialmente con el propsito de soldar metales anticorrosivos y otros metales dificiles de soldar, no obstante al pasar del tiempo, su aplicacion se ha expandido incluiyendo tanto soldaduras como revestimientos endurecedores (hardfacing) en practicamente todos los metales usados comercialmente En cualquier tipo de proceso de soldadura la mejor soldadura, que se puede obtener, es aquella donde la soldadura y el metal base comparten las mismas propiedades quimicas, metalurgicas y fisicas, para lograr esas condiciones la soldadura fundida debe estar protegida de la atmosfera durante la operacion de la soldadura, de otra forma, el oxigeno y el nitrogeno de la atmosfera se combinarian, literalmente, con el metal fundido resultando en una soldadura debil y con porosidad. En la soldadura TIG la zona de soldadura es resguardada de la atmosfera por un gas inerte que es alimentado a travez de la antorcha, Argon y Helio pueden ser usados con exito en este proceso, el Argon es mayormente utilizado por su gran versatilidad en la aplicacion exitosa de una gran variedad de metales, ademas de su alto rendimiento permitiendo soldaduras con un bajo flujo para ejecutar al proceso. El Helio genera un arco mas caliente, permitiendo una elevacion del voltaje en el arco del 50-60%. Este calor extra es util especialmente cuando la soldadura es eaplicada en secciones muy pesadas. La mezcla de estos dos gases es posible y se usa para aprovechar los beneficios de ambos, pero la seleccion de el gas o mezcla de gases dependera de los materiales a soldar.


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Dado que la atmosfera esta aislada 100% de el area de soldadura y un control muy fino y preciso de la aplicacion de calor, las soldaduras TIG, son mas fuertes, mas ductiles y mas resistentes a la corrosion que las soldaduras hechas con el proceso ordinario de arco manual (electrodo cubierto). Ademas de el hecho de que no se necesita ningun fundente, hace este tipo de soldaduras aplicable a una amplia gama de diferentes procedimientos de union de metales. Es imposible que ocurra una corrosion debido a restos de fundente atrapados en la soldadura y los procedimientos de limpieza en la post-soldadura son eliminados, el proceso entero se ejecuta sin salpicaduras o chispas, la soldadura de fusion puede ser ejecutada en casi todos los metales usados industrialmente, incluyendo las aleaciones de Aluminio, Acero Inoxidable, aleaciones de Magnesio, Nickel y las aleaciones con base de Nickel, Cobre, Cobre-Silicon, Cobre-Nickel, Plata, Bronze fosforico, las aleaciones de acero de alto carbon y bajo carbon, Hierro Colado (cast iron) y otros. El proceso tambien es ampliamente conocido por su versatilidad para soldar materiales no similares y aplicar capas de endurecimiento de diferentes materiales al acero. Guia para determinar el tipo de corrienteAC* Diametro del electrodo en Pulgadas .020 .040 1/16 3/32 1/8 5/32 3/16 1/4 Usando Tungsteno Puro 5 15 10 60 50 100 100 160 150 210 200 275 250 350 325 475 Usando Tungsteno Thoriado o Electrodos "Rare Earth" ** 8 - 20 15 80 70 150 140 235 225 325 300 425 400 525 500 700 DCSP DCRP Usando Tungsteno Puro,Thoriado, o "Rare Earth" 8 20 15 80 70 150 150 250 250 400 400 500 50 800 800 1000 ----10 20 15 30 25 40 40 55 55 80 80 125

* Los valores maximos mostrados han sido determinados usando un transformador de onda desbalanceada, si un transformador de onda balanceada es usado, reduzca estos valores 30% o use el proximo diametro de electrodo mas grueso. Esto es necesario dado el alto calor que aplica al electrodo una onda balanceada. **Los electrodos con la punta redondeada son los que mejor sostienen estos niveles de corriente.


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La fuente de poder para TIG puede ser AC o DC , sin embargo, algunas caracteristicas sobresalientes obtenidas con cada tipo, hacen a cada tipo de corriente mejor adaptable para ciertas aplicaciones especificas. Las siguientes son unas referencias utiles al momento de efectuar los ajustes iniciales de los sistemas aplicados. Guia para determinar la corriente aplicadaCorriente Alternada* Con estabilizacion alta frecuencia 1 1 1 1 1 1 2 2 NR 2 2 1 1 2 2** NR 2 2 NR NR Corriente Directa Con Polaridad Negativa NR NR NR NR NR NR 1 1 1 1 1 NR 1 1 1 1 1 1 1 1 Con Polaridad Positiva 2 NR 2 2 NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR

Material

Magnesio hasta 1/8" de espesor Magnesio sobre 3/16" de espesor Magnesio Colado Aluminio hasta 3/32" de espesor Aluminio sobre 3/32" de espesor Aluminio Colado Acero Inoxidable Aleaciones de Laton Bronze Cobre Silicon Plata Aleaciones Hastelloy Revestimientos de Plata Endurecimientos Hierro Colado Acero bajo Carbon, 0.015 a 0.030 in Acero bajo Carbon, 0.030 a 0.125 in. Acero alto Carbon, 0.015 a 0.030 in. Acero alto Carbon, 0.030 in. o mas Cobre desoxidado*** Titanio 1. 2. N.R. * ** ***

Exelente Operacion Buena Operacion No recomendado Donde AC es recomendado como segunda opcion, use serca de 25% corriente mas alta de lo recomendado para DCSP No use corriente AC cuando las piezas tengan aserramientos texturas muy complejas Use Fundente para soldadura d flama o fundente de Silicon Bronze para 1/4 in. o mas grueso


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Guia para seleccionar el Gas segun el proceso y metal a ser aplicadoMetal Tipo de Soldadura Punteada Acero Dulce Manual Gas o Mezcla de Gases Argon Argon Argon-Helio Mecanizada Helio Argon Manual Aluminio y Magnesio Mecanizada Helio DCSP Argon Punteada Argon-Helio Manual Acero Inoxidable Mecanizada Argon Argon Argon-Helio ArgonHidrogeno (Hasta 35% H2) Argon Cobre, Nickel y Aleaciones Cu-Ni Manual solamente Argon-Helio Helio Argon Titanio Manual Solamente Argon-Helio Argon-Helio Mas velocidad que la obtenida con Argon Mejor arranque del arco, mejor accion de limpieza y calidad de soldadura, menos consumo de gas Mas alta velocidad de soldadura, mayor penetracion que con Argon Buena calidad de soldadura, mas bajo flujo de gas requerido que con Helio solo Mas profunda penetracion y mayor velocidad de soldadura, puede proveer accion de limpieza para las soldaduras en aluminio y magnesio Exelente control de la penetracion en maeriales de bajo calibre Mas alta entrada de calor para materiales de mayor calibre Exelente control de el cordon, penetracion controlada Exelente control de penetracion en materiales de bajo calibre Mas alta entrada de calor, mas velocidad de soldadura es posible Minimiza el corte en los bordes del cordon, produce soldaduras de contornos deseables a bajo nivel de corriente, requiere bajo flujo de gas Exelente control del cordon, penetracion en materiales de bajo calibre Alta entrada de calor para compensar la alta disipacion termica de los materiales mas pesados Mas alta temperatura para sostener mas altas velocidades de soldadura en secciones de materiales mas pesados Alta densidad del gas provee un escudo mas efectivo Mejor penetracion para la soldadura manual de secciones gruesas (se requiere un gas inerte de respaldo para proteger la soldadura de la contaminacion) Reduce la aparicion de grietas en este metal de corta duracion de calor. Penetracion controlada de el metal base Rasgos sobresalientes / Ventajas Larga duracion del electrodo, mejor contorno del cordon, mas facil de establecer el arco inicial Mejor control del cordon especialmente en soldaduras en posiciones especiales Alta velocidad, menos flujo de gas que con Helio

Argon-Helio Argon Argon

Silicon Bronze Aluminio Bronze

Manual Solamente Manual Solamente


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El Gas "Escudo protector" El escudo de gas que expulsa la antorcha es muy importante para asegurar soldaduras de calidad. La forma de todas las partes internas y externas de la boquilla han sido creadas para lograr las caracteristicas apropiadas del flujo de gas.

Colector (Collect) Aislante del cuerpo colector (Collect Body) Lente del Gas (Gas Lens) de el Cuerpo Boquilla (Gas Cup) Electrodo de Tungsteno

Los Lentes Del Gas (Gas Lenses) Con la introduccion del "Lente del Gas" (Gas Lens) la forma con la que las boquillas elaboran el escudo de gas cambio, el Lente es una malla de acero inoxidable con diminutos agujeros concentricos que enfocan el gas produciendo un chorro considerablemente estable, reduciendo la turbulencia y enfocando el gas en un chorro coherente y un patron mas efectivo que puede ser proyectado a mayor distancia haciendo que la soldadura sea posible con la Boquilla mas elevada, en muchos casos hasta 25 mm (1"). El resultado de reducir la turbulencia es tener un escudo mas efectivo y que las moleculas de aire que entren en la zona de soldadura sean muy pocas. Trabajando a mayor distancia del area permite la extension de el electrodo mas alla de la boquilla incrementando el campo visual y la eliminacion del "Punto Ciego" en el cordon de soldadura sin la necesidad de las boquillas de cristal transparentes que se manchan y rompen con mucha facilidad, el elctrodo extendido tambien hace mas facil el acceso a las esquinas y otras areas de dificil acceso. La capacidad de amperaje de las antorchas tambien es incrementada con el uso de los lentes del gas.


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Soldadura TIG del magnesioEspesor piezas (mm) Caudal del argn Amperios Dimetro varilla 1.1 kg/cm2 Corriente alterna (mm) Horizontal lit/min. m3/hora

Tipo de Junta

Observaciones

1 1 1 1.5 1.5 1.5 2 2 2 2.5 2.5 2.5 3 3 3 5 5 6 6

A tope A tope Angulo interior A tope A tope y esquina Angulo interior A tope A tope, esquina y sobre cantos Angulo interior A tope A tope, esquina y sobre cantos Angulo Interior A tope A tope, esquina y sobre cantos Angulo interior A tope A tope A tope A tope

45 25 45 60 35 60 80 50 80 100 70 100 115 85 115 120 75 130 85

2-3 2-3 2-3 2-3 2-3 2-3 3 3 3 3 3 3 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 4-5 4

6 6 6 6 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

0.36

Con placa soporte

0.36 Sin soporte 0.36 0.36 Con placa soporte




0.55 Sin soporte 0.55 0.55 1 pasada 0.55 2pasadas 0.55 1 pasada 0.55 2 pasadas


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Soldadura TIG de aleaciones de cobreCorriente continua - Polaridad directa Intensidad en amperios Horizontal y Cornisa Techo vertical 100-120 90-100 90-100 110-130 100-120 100-120 100-130 90-110 90-110 110-130 100-120 100-120 130-150 120-140 120-140 140-160 130-150 130-150 130-150 120-140 120-140 140-160 130-150 130-150 150-200 175-225 150-200 175-225 150-200 250-300 175-225 175-225 Dimetro del electrodo (mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 - 2.5 1.5 1.5-2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 2.5 2.5 Caudal del argn 1.4 kg/cm2lit/min. m3/hora

Espesor Tipo de Junta piezas (mm) A tope Solape Esquina ngulo Interior A tope Solape Esquina ngulo Interior A tope Solape Esquina ngulo Interior A tope Solape Esquina ngulo Interior

Dimetro varilla (mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3 3-5 3-5 3-5 3-5

1.5

3

5

6

6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8 9 9 9 9

0.36 0.36 0.36 0.36 0.42 0.42 0.42 0.42 0.50 0.50 0.50 0.50 0.55 0.55 0.55 0.55

Soldadura TIG del cobre desoxidadoEspesor piezas (mm) Corriente continua Polaridad directa Amperios Horizontal 110-140 130-150 110-140 130-150 175-225 200-250 175-225 200-250 250-300 275-325 250-300 275-325 300-350 325-375 300-350 Dimetro del electrodo (mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3 3 3 3 Caudal del argn 1.4 kg/cm2 lit/min. m3/hora 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 7 0.42 Dimetro varilla (mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3 3 3 3

Tipo de Junta Af tope Solape Esquina ngulo Interior A tope Solape Esquina ngulo Interior A tope Solape Esquina ngulo Interior A tope Solape Esquina

1.5

3

5

6


38

ngulo Interior

325-375

3

7

0.42

3

Soldadura TIG del acero inoxidableCorriente continua - Polaridad directa Espesor Intensidad en amperios piezas Tipo de Junta (mm) Horizontal y Cornisa Techo vertical A tope 80-100 70-90 70-90 Solape 100-120 80-100 80-100 1.5 Esquina 80-100 70-90 70-90 ngulo 90-110 80-100 80-100 Interior A tope 100-120 90-110 90-110 Solape 110-130 100-120 100-120 2.5 Esquina 100-120 90-110 90-110 ngulo 110-130 100-120 100-120 Interior A tope 120-140 110-130 105-125 Solape 130-150 120-140 120-120 3 Esquina 120-140 110-130 115-135 ngulo 130-150 115-135 120-140 Interior A tope 200-250 150-200 150-200 Solape 225-275 175-225 175-225 5 Esquina 200-250 150-200 150-220 ngulo 225-275 175-225 175-225 Interior A tope 275-350 200-250 200-250 Solape 300-375 225-275 225-275 6 Esquina 275-350 200-250 200-250 ngulo 300-375 225-275 225-275 Interior Dimetro del electrodo (mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3 Caudal del argn 1.4 kg/cm2 lit/min. m3/h 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 6 6 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 0.36 Dimetro varilla (mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3 5 5 5 5

Soldadura TIG de aceros al carbono y dbilmente aleadosEspesor piezas (mm) 1 1.2 1.5 2 Corriente continua polaridad directa (Amperios) 100 100-125 125-140 140-170 Dimetro varilla (mm) 1.5 1.5 1.5 1.5 Caudal del argn 1.4 kg/cm2 lit/min. m3/h 4-5 0.24-0.30 4-5 0.24-0.30 4-5 0.24-0.30 4-5 0.24-0.30


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PROCESO GMAW/MIG Gas Metal Arc Welding/ Metal Inert Gas La Soldadura GMAW o MIG es tambin conocida como Gas Arco Metal o MAG, donde un arco elctrico es mantenido entre un alambre slido funciona como electrodo continuo y la pieza de trabajo. El arco y la soldadura fundida son protegidos por un chorro de gas inerte o activo. proceso puede ser usado en la mayora de los metales y la gama de alambres en diferentes aleaciones y aplicaciones es casi infinita.

que El

La soldadura MIG es inherentemente mas productiva que la SMAW, donde las perdidas de productividad ocurren cada vez que el soldador se detiene para reemplazar el electrodo consumido. En la soldadura de arco manual tambin es notable la perdida cuando el restante del electrodo que es sujetado por el porta electrodo es tirado a la basura, por cada Kilogramo de varilla de electrodo cubierto comprado, solamente al rededor del 65% es aprovechado como parte de la soldadura (el resto es tirado a la basura o solo en algunos casos reciclado). El uso de alambre slido y el alambre tubular ha incrementado la eficiencia entre 80-95 % a los procesos de soldadura. El proceso MIG opera en D.C. (corriente directa) usualmente con el alambre como electrodo positivo. Esto es conocido como "Polaridad Negativa" (inverse polarity), La "Polaridad Positiva" (straight polarity) es raramente usada por su poca transferencia de metal de aporte desde el alambre hacia la pieza de trabajo y el excesivo calentamiento del metal base, aumentando enormemente la zona afectada por el calor. Las corrientes de soldadura varan desde unos 50 Amperios hasta 600 Amperios en muchos casos en voltajes de 15V hasta 32V, un arco auto-estabilizado es obtenido con el uso de un sistema de fuente de poder de potencial constante (voltaje constante) y una alimentacin constante del alambre. Continuos desarrollos al proceso de soldadura MIG lo han convertido en un proceso aplicable a todos los metales comercialmente importantes como el acero, aluminio, acero inoxidable, cobre y algunos otros. Materiales por encima de 0.076 mm (.0.030-in) de espesor pueden ser soldados en cualquier posicin, incluyendo "de piso", vertical y sobre cabeza. Es muy simple escoger el equipo, el alambre o electrodo, el gas de la aplicacin y las condiciones optimas para producir soldaduras de alta calidad a muy bajo costo.


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Tipos de transferencia del metal de aporte El proceso bsico MIG incluye tcnicas muy distintas de transferencia del metal de aporte, las principales son: Transferencia por "Corto Circuito", transferencia "Globular" y la transferencia de "Arco Rociado (Spray Arc)". Estas tcnicas describen la manera en la cual el metal es transferido desde el alambre hasta la soldadura fundida.

Corto circuito

Globular

Rociado (Spray)

Transferencia de corto circuito En la transferencia por corto circuito, tambin conocido como MIG-S, "Arco Corto", "Transferencia espesa" y "Micro Wire", La sociedad americana de soldadura define el proceso MIG - S como "Una variacin del proceso de soldadura al arco con electrodo metlico y gas en el electrodo consumible es depositado mediante corto - circuitos repetidos". El electrodo es alimentado a una velocidad constante, con un promedio que excede la velocidad de fusin. Cuando entra en contacto con el bao fundido se produce un corto circuito, durante el cual no existe arco. Luego la corriente comienza a elevarse y calienta el alambre hasta un estado plstico. Al mismo tiempo, el alambre comienza a deformarse o angostarse debido al efecto constrictor electromagntico. Debido a que no hay un arco establecido durante el corto circuito, el aporte total de calor es bajo, y la profundidad de calor tambin; por lo tanto, se debe tener cuidado al seleccionar el procedimiento y tcnica de soldadura que aseguren una funcin completa cuando se est soldando un metal de alto espesor. Debido a sus caractersticas de bajo aporte de calor, el proceso produce pequeas zonas de soldadura fundida de enfriamiento rpido que lo hacen ideal para soldar en todas posiciones. La transferencia de corto circuito es tambin especialmente adaptable a la soldadura de lminas metlicas con un mnimo de distorsin y para llenar vacos o partes ms ajustadas con una tendencia menor al sobrecalentamiento de la parte que se est soldando. Transferencia Spray En la transferencia por rociado (spray arc) diminutas gotas de metal fundido llamadas "Moltens" son arrancadas de la punta del alambre y proyectadas porJORGE E. RUEDA DANIELS

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la fuerza electromagntica hacia la soldadura fundida. La fuerza electromagntica es bastante fuerte para expulsar las gotas desde la punta del electrodo en forma lineal con el eje del electrodo, sin importar la direccin a la cual el electrodo esta apuntado. Se tiene transferencia spray al soldar con argn, acero inoxidable y metales no ferrosos como el aluminio Transferencia Globular En la transferencia globular el proceso ocurre cuando las gotas del metal fundido son lo suficientemente grandes para caer por la influencia de la fuerza de gravedad. la reparacin de las gotas ocurre cuando el peso de estas excede la tensin superficial que tiende a sujetarlos en la punta del electrodo. La transferencia globular se obtiene a soldar acero dulce en espesores mayores a 1/2" (12.7mm) en que se requiere gran penetracin. Los factores que determinan la manera en que los metales son transferidos son la corriente de soldadura, el dimetro del alambre, la distancia del arco (voltaje), las caractersticas de la fuente de poder y el gas utilizado en el proceso. Existen otros procesos de transferencia como son: Mig pulsado (MIG - P) En esta variacin, la fuente de energa entrega dos niveles de salida: Un nivel de fondo constante, muy bajo en magnitud como para producir la transferencia, pero capaz de mantener un arco; y un nivel pulsado de alta intensidad que produce la fusin de las gotas del electrodo, que son luego transferidas a travs del arco. Este pulso de salida (peak) se da en intervalos regulares controlados. La corriente puede tener ciclos entre un valor alto y bajo hasta varios cientos del ciclo, por segundo. El resultado neto es la produccin de arco spray con niveles de corriente promedio mucho ms bajos que la corriente de transicin necesaria para un dimetro y tipo de electrodo determinados. En la soldadura spray pulsada el gas de proteccin debe ser capaz de soportar la transferencia spray. El metal es transferido a la pieza a ser soldada slo durante el pulso de alta corriente. Lo ideal es que una gota sea transferida por cada pulso. El nivel bajo de corriente promedio resultante permite la soldadura de metales base menores de 1/8" pulgada de espesor (3 mm) con una transferencia de metal del tipo spray. La soldadura spray pulsada se puede utilizar para soldar en todas las posiciones.


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Transferencia de metal con alta densidad de corriente La transferencia de metal con una alta densidad de corriente es el nombre que se da al sistema MIG con caractersticas especificas creadas con una combinacin nica de velocidad de alimentacin del alambre, extensin del alambre y gas de proteccin. Las velocidades de depositacin del metal fluctan entre 4.5 y 25 kg./hr., cuyo lmite superior en la prctica es de 18 kg./hora. Este rango flucta entre 3.6 y 5.4 kg./hr para la mayora de los sistema MIG spray pulsados. La caractersticas del arco de alta densidad de transferencia de metal se pueden dividir adems en transferencia spray rotacional y transferencia spray no-rotacional. La soldadura MIG es un proceso verstil, con el cual se puede depositar soldadura a un rango muy alto y en cualquier posicin. El proceso es ampliamente usado en laminas de acero de bajo y mediano calibre de fabricacin y sobre estructuras de aleacin de aluminio particularmente donde existe un alto requerimiento de trabajo manual o trabajo de soldador, en la soldadura de tubera de aceros inoxidables, y materiales no ferrosos (como el Alloy 20). Desde su aparicin en el mundo de la soldadura, todas las agencias de regulacin y clasificacin de los metales de aporte tomaron muy en serio este proceso y la creacin de su propio cdigo de clasificacin fue indispensable, en el caso de la Sociedad Americana de Soldadura AWS, se crearon dos cdigos por separado, uno para las aleaciones de bajo contenido de Carbn o tambin conocido como acero dulce y uno para las aleaciones de alto contenido de Carbn o donde la composicin qumica final del material aportado fuera cambiada de forma dramtica. Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.18Electrodos de acero al carbn para soldadura de arco protegida por gas"

ER - XX S - X(1) (2) (3) (4)(1) Las primeras dos letras lo identifican como alambre o varilla desnudas (2) Fuerza tensil X 1000 PSI (3) Slido (4) Composicin qumica del alambre


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Clasificacin AWS para los metales de aporte de la especificacin A5.28Electrodos de acero al carbn para soldadura de arco protegida por gas"

ER - XXX S - XXX(1) (2) (3) (4)(1) Las primeras dos letras lo identifican como alambre o varilla desnudas (2) Los tres primeros nmeros indican la Fuerza tensil X 1000 PSI (3) La letra intermedia indica su estado fsico Slido (4) Los ltimos tres dgitos indican la Composicin qumica del alambre

Ejecucin correcta del proceso Lo que determina la ejecucin correcta de este proceso es: La fluidez de la soldadura fundida. La forma del cordn de la soldadura y sus bordes. La chispa o salpicaduras que genera (Spatter).

Un buen procedimiento de soldadura esta caracterizado por la presencia de porosidad, buena fusin, y una terminacin libre grietas.

poca de

La Porosidad, es una de las causas mas frecuentemente citadas de una soldadura pobremente ejecutada, es causada por el exceso de oxgeno de la atmsfera, creada por el gas usado en el proceso y cualquier contaminacin en el metal base, que, combinado con el carbn en el metal soldado forma diminutas burbujas de monxido de carbono (CO). Algunas de estas burbujas de CO pueden quedar atrapadas en la soldadura fundida despus que se enfra y se convierten en poros. Tpicamente el proceso MIG es reconocido como un proceso de muy poca deposicin de Hidrogeno. Factores como la humedad en el gas protector, condiciones atmosfricas y las condiciones del metal a ser soldado podran tener una variacin en el grado de efecto adverso sobre el Hidrogeno difusible en el material depositado.


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El Control de la Porosidad Una suficiente desoxidacin del cordn de soldadura es necesaria para minimizar la formacin de monxido de carbono CO y por consiguiente la porosidad. Para lograr esto, Algunos fabricantes han desarrollado alambres que contienen elementos con los cuales el oxigeno se combina preferentemente al carbn para formar escorias inofensivas. Estos elementos, llamados desoxidantes, son manganeso (Mn), silicio (Si), titanio (Ti), aluminio (Al), y zirconio (Zr). Aluminio, titanio y zirconio son los desoxidantes mas poderosos, quizs cinco veces mas efectivos que el manganeso y el silicio, no obstante estos ltimos dos elementos afectan de manera especial el proceso y por eso son ampliamente utilizados, las cantidades de manganeso podran variar desde 1.10% hasta 1.58% y en el caso del silicio desde un 0.52% hasta 0.87%. Importancia de la Fluidez La fluidez de la soldadura fundida en el cordn de soldadura es muy importante por varias razones. Cuando la soldadura fundida es suficientemente fluyente, mientras esta en su estado liquido, tiende a moverse sola llenando los espacios hasta los bordes produciendo una forma rasa, con formas mas gentiles especialmente en las soldaduras de filetes. Esto es muy importante para las soldaduras de corto circuito de multipaso, donde un defecto de "carencia de fusin" puede ocurrir si la forma en los pasos iniciales es pobre. Soldaduras rasas bien moldeadas son tambin bien apreciadas cuando la apariencia es una de las principales preocupaciones y donde el uso de esmeriles sea necesario para llegar a cumplir los requerimientos del trabajo. Precaucin: Excesiva fluidez podra generar problemas en la ejecucin de la soldadura en ciertas posiciones o haciendo soldaduras sobre filetes cncavos horizontales. Influencia del Gas y el Arco de la Soldadura El uso de Anhdrido Carbnico (CO2) causa mas turbulencias en la transferencia del metal del alambre al metal base con la tendencia a crear cordones de soldadura mas abultados y un alto incremento de las salpicaduras. Las mezclas de gases con bases de Argn (Ar) proveen transferencias de metales mas estables y uniformes, buena forma del cordn de soldadura y las salpicaduras son reducidas al mnimo, adems de un rango mas bajo en la generacin de humo. El incremento en el Voltaje del arco tiende a incrementar la fluidez, haciendo las soldaduras mas rasas, afectando la penetracin de los bordes y generando mas salpicaduras, Los voltajes mas altos reducen considerablemente la penetracin y podran causar la perdida de elementos que forman parte de la aleacin.


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PROCESO SAW (Submerged Arc Welding) Soldadura de Arco Sumergido En el proceso de Arco Sumergido "SAW", el iniciado entre el material base a ser soldado y de un electrodo consumible, los cuales son cubiertos por una capa de un fundente granulado. El arco es, por consiguiente, escondido en esta capa densa de fundente granulado el cual parte se funde para formar cubierta protectora sobre el cordn de soldadura fundido, en donde sus remanentes ser recuperados para ser usado nuevamente. arco es la punta

una pueden

El proceso de arco sumergido es, principalmente llevado a cabo con equipo totalmente automtico, aunque hay algunas pistolas de mano para el proceso. Para incrementar la productividad un arreglo con varios electrodos o multialambre puede ser implementado. Por su alto poder de deposicin de metal de aporte, es particularmente conveniente para las soldaduras rectas de gran longitud con excelente calidad en posicin de piso, siendo muy usado en la fabricacin de grandes tanques, plantas qumicas, pesadas estructuras y en la industria de la fabricacin y reparacin de barcos. Cuando la soldadura comienza, un arco es creado entre el electrodo y la pieza de trabajo, en ese momento el fundente que es o derramado sobre la soldadura, o puede ser previamente servido, se derrite produciendo una costra protectora, el material fundente restante es recuperado, y reciclado para ser usado nuevamente en un proceso futuro o en el mismo proceso, dependiendo del tipo de fundente que se este usando o de los mateiales envueltos en el proceso. La soldadura es formada de manera uniforme, con una alta deposicin en donde se usan alambres de hasta 3/16 de dimetro y altas corrientes que son suministradas por una fuente de poder de voltaje constante de alta capacidad que puede ser AC o DC, segn el proceso, y que una vez arreglado y establecido puede ejecutar soldaduras de alta calidad con altsima produccin.


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Parmetros recomendados para alambres de soldadura "SAW" Diametro de Alambre Pulgadas (mm) 1/16" 5/64" 3/32" 5/32" (1.6) (2.0) (2.4) (4.0) Rango de Corriente en Amperios 150-500 175-600 250-700 400-1000 Rango de Tension en Voltios 22-30 24-32 26-34 28-38

Data de Deposicion para Alambres de soldadura "SAW"DIAMETRO DE ALAMBRE (ELECTRODO) PULGADAS (MM) AMPERAJE RANGO DE DEPOSICION LBS/HR (KG/HR) EFICIENCIA

1/16"

(1.6)

400 500 300 400 500 400 500 600 400 500 600 700 500 600 700 800 900 600 700 800 900 1000 1100

13.0 17.0 10.8 14.5 18.2 13.2 17.0 22.0 11.0 14.5 18.0 21.2 12.5 16.0 19.5 23.0 26.0 13.9 17.5 21.0 25.0 29.2 34.0

(5,90) (7,71) (4,90) (6,58) (8,26) (5,99) (7,71) (9,98) (4,99) (6,58) (8,16) (9,62) (5,67) (7,26) (8,85) (10,43) (11,79) (6,31) (7,94) (9,53) (11,34) (13,25) (15,42)

99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99% 99%

5/64"

(2.0)

3/32"

(2.4)

1/8"

(3.2)

5/32"

(4.0)

3/16"

(4.8)


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Ventajas Entre las ventajas de este mtodo, se incluyen: Alta productividad Bajo costo en la etapa de preparacin. El hecho de que se puede ejecutar en un solo pase, hasta en materiales de gran dimetro. Es muy confiable si los parmetros de operacin son los correctos.. Muy poca tensin transversal. Muy bajo riesgo de grietas por Hidrogeno.

El lado malo del proceso es que los equipos son muy costosos, as como la instalacin que se puede convertir en algo compleja, en donde grandes estructuras metlicas son fabricadas para poder instalar las cabezas de soldadura que tendrn que moverse transversal, horizontal, vertical, orbital, y a veces hasta diagonalmente. Aunque tambin hay casos en que el proceso solo se puede ejecutar si el movimiento de traslacin esta en la pieza a ser soldada. El fundente. Entre las principales funciones del fundente para la soldadura de arco sumergido podramos enumerar las siguientes: Protege la soldadura fundida de la interaccin con la atmsfera. Limpia y desoxida la soldadura fundida. Ayuda a controlar las propiedades qumicas y mecnicas del metal de aporte en la soldadura.

Existen dos mtodos importantes para elaborar los fundentes, Granulados y fundidos.


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Fundentes Granulados Aglomerados Se fabrican mezclando en seco los ingredientes del fundente y luego aglomerndolos en una mezcla con silicato liquido, entonces los grnulos del fundente son horneados una temperatura relativamente baja para eliminar el agua del silicato liquido. Este tipo de fundente puede cont

proyectos ales tuberia y soldadura

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