Guía completa de Soldadura por Arco Eléctrico

Actualizado Agosto 2020
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Todo lo que necesitas saber sobre la soldadura por arco eléctrico

Última Actualización Agosto 2020


Soldadura por Arco Eléctrico

En este capitulo se describirá el proceso de soldadura por arco eléctrico, tipos, características, equipos y procedimientos.

Qué es la soldadura por arco eléctrico

La soldadura es un proceso de fabricación para la unión de dos o más piezas metálicas de igual o distintas características y/o propiedades mediante la aplicación de energía, por lo general en forma de calor, de tal manera que los materiales involucrados en el proceso conserven sus propiedades mecánicas, posterior al proceso.

Uno de los tipos más comúnmente utilizados es el de la soldadura por arco; en el cual la fuente de calor es un arco eléctrico generado entre pieza y electrodo o en algunos casos entre dos electrodos.

Tipos de soldaduras por Arco Eléctrico

Los tipos de soldadura por arco más comunes son los siguientes:

  • Junta a tope.
  • Junta filete.
  • Junta en esquina.
  • Junta a traslape.
  • Junta de borde.
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partes de una Junta Tipo Bisel a Tope

Características de la Soldadura por Arco Eléctrico

Las uniones a tope, con bisel se caracterizan por tener una cara y una raíz, el cordón debe tener un refuerzo que sobresale por encima del espesor del material base. El cordón debe penetrar por completo hasta la raíz. El bisel es una forma de preparar el borde con un corte del material base que se realiza con soplete o de manera mecánica para la penetración completa del material de aporte.

Ventajas de soldadura por arco eléctrico

La soldadura ofrece las siguientes ventajas:

  • Es un proceso de fabricación rápido y no requiere tiempos de fraguado como el concreto
  • La limpieza y preparación de la superficie es un procedimiento fácil y rápido
  • Si el proceso es correctamente ejecutado la resistencia mecánica de la junta es mayor a la del material base.
  • Los consumibles son fáciles de transportar y ocupan poco espacio de almacenamiento en comparación con los necesarios para la construcción mediante concreto.
  • Requiere menor cantidad de mano de obra (trabajadores) que otros procesos constructivos
  • Se pueden unir metales con secciones diferentes
  • Las juntas pueden ser reparadas con facilidad
  • Las juntas que no cumplan los requerimientos de calidad pueden ser removidas con facilidad y pueden volver a ser fabricadas.
  • Existen máquinas compactas que pueden ser cargadas y transportadas por una sola persona

Desventajas de soldadura por arco eléctrico

La soldadura como todo proceso de manual de fabricación tiene algunas desventajas que se mencionan a continuación:

  • Es un proceso de fabricación de alto riego ya que implica fuentes de calor, altas intensidades de corriente y temperatura, se generan humos tóxicos.
  • Requiere de mano de obra especializada o calificada para realizar trabajos.
  • Requiere el uso de equipos de protección personal adicional a los utilizados para otras actividades de construcción.
  • El control de calidad sólo puede hacerlo personal especializado.
  • Hay una serie de imperfecciones que no pueden ser detectadas a simple vista.
  • En algunos casos se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura.
  • Las altas temperaturas asociadas al proceso favorecen la oxidación en las juntas soldadas.
  • Las uniones soldadas son más rígidas y frágiles.

Usos y Aplicaciones de la soldadura por arco eléctrico 

Entre los usos más comunes de la soldadura se pueden mencionar:

  • Fabricación de piezas y estructuras.
  • Fabricación de sistemas de tuberías.
  • Fabricación de tanques.
  • Reparación de daños en estructuras de acero causadas por erosión y corrosión.

Equipos y Herramientas para Fabricar una Soldadura

El equipamiento básico para fabricar una soldadura manual consiste en:

  • Máquina de Soldar.
  • Cepillo de alambre.
  • Esmeril con disco de desbaste y/o corte.
  • Piqueta.
  • Pinza Pota electrodos.
  • Electrodos.
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Partes Equipo Soldadura Eléctrica.

Electrodos

Los electrodos son los consumibles utilizados en la soldadura por arco eléctrico.

Son de acero con un revestimiento externo cuya función es:

  • Estabilizar el arco eléctrico durante la ejecución de la soldadura.
  • Controlar la penetración.
  • Cubrir la soldadura con una capa de escoria para evitar contacto directo con el aire.
  • Eliminar el óxido en la superficie.
  • Añadir material de aleación a la junta soldada, para garantizar una composición química y resistencia adecuada en la junta.
  • Protege el arco eléctrico durante el proceso.
  • Reduce la demanda de corriente eléctrica durante el proceso.
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Designación de Electrodos Recubiertos

Los electrodos revestidos tienen una designación según la AWS (American Welding Socienty) con la letra E seguida de 4 dígitos: EXXYY. Donde los primeros 2 dígitos (XX) se refrieren a la resistencia del material en miles de libras por pulgada cuadrada (Ksi). El 3er dígito se refiere a la posición en la cual el electrodo permite soldar. Este dígito puede ser 1 o 2:

1: Permite soldar en posición plana, vertical, elevada y horizontal

2: Permite soldar en posición plana, filetes, horizontal

El 4to dígito se refiere al revestimiento, tipo de corriente que debe circular por el electrodo  y polaridad 

0: Revestimiento sodio de alta celulosa corriente continua  electrodo +

1:  Revestimiento de potasio de alta celulosa; corriente alterna ó continua  + ó -

2: Revestimiento de sodio alto en titanio; corriente alterna o continua  -

3: Revestimiento potasio alto en titanio; corriente alterna o continua  +

4: Revestimiento polvo de hierro, titanio; corriente alterna o continua  + ó -

5: Revestimiento de sodio bajo en hidrógeno; corriente continua +

6: Revestimiento de potasio  bajo en hidrógeno; corriente alterna o continua +

7: Revestimiento óxido alto en hierro, polvo de hierro; corriente alterna o continua + ó -

8: Revestimiento de potasio de bajo hidrógeno, polvo de hierro corriente alterna o continua + ó -

Termo Electrodos
¿Sabías qué?

Los electrodos de bajo contenido de hidrógeno deben ser acondicionados en horno en un rango de temperaturas entre 250 ºF y 350 ºF (121 ºC - 177 ºC) antes de ser utilizados. 

Debe procurarse almacenar los electrodos en lugares secos, libre de humedad.

Cómo seleccionar un electrodo

Los aspectos que se deben tener en cuenta para seleccionar un electrodo son básicamente

  1. Posición en la cual se mantendrá  el electrodo durante la fabricación
  2. Exigencias de calidad
  3. Velocidad de depósito del material
  4. Características de los electrodos según AWS

El cuarto factor se detalla a continuación:

Grupo F1: Electrodos de alta velocidad de depósito de material de aporte. Son adecuados para ser utilizados en posición horizontal o filetes planos.

Grupo F2: Electrodos con penetración superficial con velocidad de aporte de material menor a los electrodos del grupo F1.

Grupo F3: Electrodos de penetración profunda, funden muy bien el material base cercano al cordón de soldadura.

Grupo F4: Electrodos de bajo contenido de hidrógeno para aceros difíciles de soldar, son menos propensos al agrietamiento en comparación con los electrodos del grupo F3. Son de penetración y velocidad de deposición media o moderada.

Electrodos 2
Truco de Experto

Los electrodos de bajo hidrógeno son utilizados cuando se  exigen pruebas de rayos porque garantizan alta calidad y excelentes propiedades mecánicas.


Inspectores de soldadura

Revestimiento de los electrodos

Los electrodos que se utilizaban a fines del siglo XIX y principios del siglo XX, eran varillas metálicas sin revestimiento.

En consecuencia los operadores tenían que mantener un arco muy corto para mantenerlo encendido, motivo por el cual sólo los operarios experimentados o hábiles podían hacer estas soldaduras.

Los primeros revestimiento tenían por objetivo estabilizar el arco.

Otro aspecto importante es que las necesidades de tensión eran más elevadas.

A medida que se desarrollaron los recubrimientos, mejoró la estabilidad del arco, facilitó la transferencia de metal y los cordones tenían un mejor acabado y menor porosidad.

A partir de ese descubrimiento se comenzaron a revestir los electrodos con una variedad de materiales tales como: lechada de cal, papel, hilo de algodón, cáñamo, cordón de asbesto, aserrín, hilaza de algodón, azúcar, almidón, harina, arcilla y muchos otros.

Esta variedad de revestimientos primitivos, permitió desarrollar los revestimientos modernos, que cumplen diversas funciones:

  • Estabilizar el arco
  • Utilizar corriente alterna o continua
  • Controlar la penetración sobre el material base
  • Ayuda a concentrar la energía del arco
  • Cubre la junta con una capa de escoria, para evitar contacto directo con el aire y evita la oxidación.
  • Añade aleantes a la junta para mejorar las propiedades mecánicas y las propiedades químicas.
  • Elimina el óxido
  • Genera un gas que proporciona protección al arco
  • Incrementa la velocidad de deposición de material
  • Suministra metal adicional mediante la añadidura de polvo de hierro
  • Reduce la demanda de tensión, en consecuencia disminuyen los costos de energía

Características de los materiales utilizados como revestimiento

Los revestimientos deben tener ciertas características:

  • Aglutinantes: para mantener unidos todos los materiales que conforman el revestimiento
  • Aleantes: controlar la composición química del cordón
  • Fundentes: fundir el metal base y eliminar óxidos
  • Generar escoria: producir escoria para proteger el cordón
  • Generador de gas: producir gas para proteger el arco

Para elegir un electrodo debe considerar:

Materiales a soldar, Posición a fabricar la soldadura y diámetro del electrodo.

El diámetro del electrodo depende del bisel, la ranura o el espacio disponible para soldar.

Los electrodos más reconocidos en el mercado son Lincoln, aunque en el mercado existe toda una variedad de productos de similar calidad, por ejemplo Hobart tiene mucha aceptación entre los compradores de Amazon.

El costo aproximado de 1 kg de varillas es 6,37 US$, la presentación para la venta por lo general es encajas de 10 libras 

¿Sabías qué?

Los primeros electrodos eran envueltos en papel o cuerda como una forma de añadirles celulosa.

El Arco Eléctrico y la Transferencia de Metal

Los electrodos revestidos se funden de manera continua y la longitud promedio del arco varía poco.

Los electrodos revestidos se funden de forma irregular o dispareja. El revestimiento ejerce una influencia muy marcada en la tensión superficial del metal fundido. El tamaño de las gotas de metal fundido dependen de la calidad y condición el revestimiento.

Normalmente el núcleo metálico del electrodo se funde más rápido que la mayoría de los revestimientos, en consecuencia se forma una cavidad dentro del revestimiento sin fundir.

La Fuerza del Arco

El revestimiento del electrodo al fundirse forma un gas que sirve de protección al arco, pero al formarse ejerce presión sobre la cavidad del electrodo, al unirse con los gases provenientes del metal fundido ejercen un efecto de chorro que empujan el material de aporte fundido hacia el exterior (hacia la pieza de trabajo). 

Dado que la cavidad que se forma en el electrodo no es uniforme el efecto del flujo actúa sobre el metal en direcciones diferentes, en ocasiones en dirección al charco o hacia los alrededores. Esta condición aleatoria da por resultado un cordón ancho y generan salpicaduras.

Si el operador (soldador) es capaz de mantener el electrodo cerca de la pieza y deslizar el arco a una velocidad de avance adecuada, el hueco de la punta es capaz de dirigir la fuerza del arco y puede lograr una buena penetración sobre el metal base y la transferencia del material de aporte será más uniforme.  

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"La soldadura es un proceso de fabricación mediante la unión de dos o más piezas metálicas."

Avance del electrodo

El revestimiento mantiene aislado eléctricamente el núcleo del electrodo (varilla metálica) reduciendo el riego de producir un corto circuito y apagar el arco. Por tanto el operador (soldador) debe mantener la punta del electrodo a una distancia constante del material base. 

El avance del electrodo en la dirección del cordón debe mantenerse constante al igual que la distancia del electrodo al charco, es decir que mientras el electrodo se consume, el operador (soldador) debe acercar la punta encendida para compensar el material desprendido del alambre.  Si el soldador ejecuta esos movimientos de forma correcta se obtiene un cordón de soldadura de buen aspecto y acabado.

Cuando se hace una pausa durante una soldadura con electrodo revestido, el cordón tiende a ensancharse, por el contrario cuando el operador hace un salto sobre la trayectoria de soldadura el cordón se adelgaza.

Cuando el soldador hace una pausa para reemplazar la varilla o cualquier otro motivo, debe iniciar la soldadura haciendo un solape sobre el cordón anterior, para evitar discontinuidades en el ancho del cordón.

El cordón de soldadura uniforme es el resultado de una velocidad de avance constante y distancia electrodo metal base constantes. Los cambios de velocidad y pausas generan un cordón con cambios en su ancho.

Aspectos eléctricos

La transferencia de material de aporte depende de la energía del arco y este a su vez depende del flujo de la corriente eléctrica. Por ello el soldador debe garantizar que la polaridad sea la correcta cuando se utiliza corriente directa. Otro factor muy importante es utilizar el tipo de corriente adecuado y tener especial atención en no intercambiar la corriente alterna por directa o viceversa.

Los electrodos están diseñados y fabricados para operar a una determinada polaridad y/o tipo de corriente. Estos parámetros deben respetarse para garantizar un arco estable y de fácil control para el soldador.

Una de las técnicas que utilizan los soldadores experimentados es observar las salpicaduras durante el soldeo; un incremento de las mismas puede ser una señal de uso de polaridad incorrecta. Otro de los indicadores de una polaridad incorrecta es la penetración deficiente y turbulencia de en el charco de soldadura.

Otro aspecto que debe tenerse en cuenta es si el encendido del arco se hace con dificultad es un síntoma que de una probable falla en la polaridad y/o tipo de corriente.

Control de la penetración

La transferencia del material de aporte desde el electrodo hacia el charco es función de la fuerza del arco eléctrico y esta se regula con la longitud y la intensidad de corriente.

Al disminuir la intensidad de corriente se reduce la fuerza del arco y en consecuencia la penetración disminuye al igual que el espesor del cordón. Una baja intensidad de corriente puede causar que la punta del electrodo se pegue a la pieza de trabajo.

En caso contrario que la intensidad de corriente sea más alta que la requerida, la exagerada fuerza del arco puede provocar excesiva salpicadura, una penetración exagerada que puede inclusive quemar el material base o generar perforaciones sobre el mismo, más allá del bisel. 

Un síntoma de exceso de corriente es la aparición de rebabas en los bordes del cordón de soldadura.

Como ya explicaron los factores asociados a la intensidad de corriente, el otro aspecto a evaluar es la longitud del arco. Un arco corto genera una transferencia de material desigual y el tamaño de las ondulaciones del cordón sean grandes. Otros síntomas que pueden aparecer son escoria, agujeros y porosidad. 

Caso contrario un arco largo la penetración disminuye en consecuencia es probable que el arco se desvíe de su trayectoria y los bordes del cordón tengan aspecto irregular y disparejos.

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"Recuerda lo importante que es cuidar el ángulo durante el proceso de soldadura, pues tu resultado dependerá de ello""

Soldador experto.

Ángulo del electrodo

El ángulo que forma el eje axial del electrodo con respecto a la normal de la pieza es un factor que afecta la transferencia de material de aporte, ya que este ángulo dirige la fuerza del arco hacia el charco.

Cuando el ángulo se acerca a la vertical en una soldadura en posición plana, se incrementa la penetración. Con una reducción del ángulo (en dirección paralela de la pieza) disminuye la penetración.

Cuando el arco está alineado en dirección del charco de soldadura, existe la posibilidad que el cordón se acumulen grandes cantidades de material fundido y al solidificarse se observarán grandes ondulaciones. 

Cuando el soldador inclina el electrodo hacia la izquierda o derecha del eje del bisel o trayectoria de avance, mejor conocido como ángulo de trabajo, el cordón se desvía de la dirección de avance.

Polaridad del Electrodo

Un tema relevante para un soldador es la selección del tipo de corriente, alterna o directa. Una interrogante que debe ser respondida antes de iniciar la actividad.

En las máquinas de soldar eléctricas, para uso doméstico o taller, son configuradas de fábrica para operar con alimentación AC y salida DC.

Existen en el mercado, máquinas accionadas directamente por un moto generador diésel y la salida puede ser AC ó DC. 

El nivel de tensión de las salidas DC es 12 voltios, similar al voltaje que funcionan los sistemas eléctricos de los vehículos automotores.

La  principal limitante de la corriente DC es su limitante en el transporte a largas distancias.

La corriente alterna tiene la característica que cambia de polaridad (positivo a negativo 60 veces cada segundo (50 en Europa), dado que la corriente comercial es de este tipo, las máquinas de soldar tiene AC como corriente de entrada o alimentación.

Las máquinas de soldar su función es básicamente transformar un alto nivel de tensión y baja corriente (amperaje) y transformarlo en bajo voltaje con una alta intensidad de corriente para conducirla hasta el electrodo.

La principal desventaja de la soldadura con AC es que el constante cambio de polaridad pudiese arrojar ciertas discontinuidades (indicaciones) en el cordón que visualmente serían difíciles de distinguir. Para construcción líneas de hidrocarburos, estructuras de rascacielos, instalaciones petroleras o centrales nucleares, estas indicaciones podrían volverse críticas y no superarían los controles de calidad. 

De lo anteriormente expuesto, la mayoría de los equipos para aplicaciones profesionales las salidas de las máquinas son DC, ya que este tipo de corriente produce cordones con buenos acabados, el arco es más estable y existe una gama más amplia para la selección de los electrodos.

Los equipos de corriente AC están limitados a la fabricación de soldaduras de metales ferrosos sin embargo, las máquinas de corriente DC también están en capacidad de realizar esas tareas.

Existen en el mercado equipos con capacidad de operar con corriente AC/DC de salida, básicamente esos equipos son máquinas de soldar AC con un rectificador adicional añadido, para transformar la corriente AC en DC. 

Otro de los factores a considerar es la polaridad, los equipos DC permiten hacer cambio en la polaridad de la corriente de salida, es una ventaja determinante a la hora de seleccionar un equipo, con la que no cuentan las máquinas AC.

La selección de la polaridad depende del tipo de metal que se vaya a soldar, por consiguiente el tipo de electrodo.

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Circuito Básico de Soldadura por Arco.

La mayoría de los trabajos de soldadura con electrodos revestidos se hacen con polaridad inversa, es decir electrodo positivo y la conexión a la pieza negativa. Esta configuración mantiene el electrodo a máxima temperatura permite fabricar soldaduras de acabados suaves y permite trabajar en todas las posiciones.

El uso de equipos para soldadura SMAW se limita a corriente DC de salida, mientras que para otros procesos como MIG y TIG puede ser conveniente el uso de corriente AC ó DC.

¿Sabías qué?

La resistencia mecánica de una junta soldada es mucho mayor que la del metal base y si la soldadura está correctamente ejecutada, primero ocurre una falla sobre el metal base que sobre la junta.

Fuentes de Poder

Los procesos de soldadura requieren de un arco eléctrico, que es básicamente una descarga eléctrica continua que debe ser suministrada por una fuente de poder.

La fuente de poder es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en calor, en consecuencia la cantidad de calor que libera el arco depende de la energía que se suministre a la fuente.

Un arco eléctrico se puede formar a partir de una fuente de corriente alterna o continua con polaridad positiva o negativa.

Las fuentes de poder pueden suministrar corriente alterna o directa en ambas polaridades, para satisfacer las necesidades del material y electrodo seleccionado para el proceso. Como se explica en el desarrollo del tema de los electrodos,  el tipo de corriente tiene una gran influencia en el desempeño de la soldadura. Cada tipo de corriente presenta sus propias ventajas y/o desventajas que deben ser evaluadas para seleccionar el tipo de corriente.

Caída de tensión: 

La corriente alterna genera menos caída de tensión en los conductores que conforman el circuito de soldadura, en comparación con el uso de corriente continua. Este factor hace que la corriente alterna sea más adecuada para ejecutar trabajos donde la fuente de poder debe ser ubicada a largas distancias del punto de trabajo. En estos casos los tramos de cables deben permanecer lo más recto posible en la trayectoria y evitar enrollados ya que se forma una “bobina” que pudiese producir perdidas por inducción considerables. 

Intensidad de corriente:

La intensidad de corriente depende del diámetro del electrodo, a mayor diámetro mayor será la demanda de corriente. La corriente continua provee las mejores características operacionales y un arco más estable. 

Encendido del arco:

El encendido del arco es más fácil cuando se hace con corriente continua, ya que la corriente alterna cuando el cambio en la polaridad se hace cero cada medio ciclo, dificulta el encendido del arco y afecta la estabilidad del mismo.

Longitud del arco

La soldadura con un arco corto (bajo voltaje) es una tarea fácil de desempeñar cuando se hace con corriente directa que cuando se utiliza corriente alterna. Este aspecto tiene una excepción: los electrodos con revestimiento de polvo ferroso, los cuales se pueden acercar hasta el tocar la superficie de la pieza.

Soplo del arco:

El soplo del arco es una discontinuidad que se presenta debido a los cambios del campo magnético debido a los cambios de polaridad.

Posición de la soldadura

La posición de soldadura sólo se puede hacer comparaciones en la posición sobre cabeza, porque esta se ejecuta con bajos amperajes, para esta posición las máquinas DC resultan las más adecuadas. En las demás posiciones con los electrodos adecuados se pueden ejecutar soldaduras con corriente AC en todas las otras posiciones. 

Espesor del metal.

La corriente DC es adecuada para soldaduras de chapas finas o gruesas, el uso de corriente alterna es un poco más limitado porque las condiciones del arco a bajos niveles de tensión (voltaje) para láminas delgadas son menos estables que los arcos proporcionados por la corriente DC.

Las fuentes de poder para soldadura SMAW deben ser tensión variable porque en el caso contrario (voltaje constante) un pequeño cambio en la longitud del arco implica un cambio en la corriente.

Para soldadura manual (SMAW) es recomendable el uso de máquinas de corriente (amperios) constante en la salida. Esto debido a que el escalonamiento en la longitud del arco produce pequeños cambio en la corriente de aún cuando se haga un salto considerable en la longitud del arco. Esa característica la ofrecen los equipos con una curva voltaje – amperaje plana. 

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Curva operación Voltaje – Amperaje

Cuando las condiciones de soldadura ameritan el uso de electrodos con diámetros grandes y altas intensidades de corriente, lo más adecuado es el uso de máquinas con una curva de operación con una pendiente elevada. Es decir con variaciones de corriente elevadas o más sensibles a un cambio en el voltaje.

Cuando el proceso amerita un control muy fino del tamaño del charco, las máquinas con una curva tensión voltaje plana es la más recomendable. Esto permite al operador modificar el amperaje, en consecuencia el calor, simplemente modificando la longitud del arco. De esta manera el soldador puede controlar la cantidad de material depositado por consiguiente la velocidad de avance.

Los diferentes equipos disponibles en el mercado, en cuanto a marcas, modelos, etc pueden tener diferencias considerables en las curvas de operación Tensión – Corriente, son consideradas como fuentes de poder de corriente constante.

Las modificaciones en la curva voltaje – corriente se realizan mediante ajustes en el voltaje del circuito abierto y el ajuste de la corriente de salida en la fuente de poder. 

Voltaje

Según la AWS: El voltaje de circuito abierto se refiere al nivel de tensión que alimenta la fuente de poder, es un concepto para diferenciarlo del voltaje del arco y se define como la tensión generada en la máquina cuando no se realiza ninguna soldadura y el equipo se encuentra encendido. El voltaje del arco es la diferencia de tensión entre el electrodo y la pieza de trabajo, durante la soldadura y está determinada por la longitud del arco.  

Los niveles de tensión de circuito abierto por lo general operan entre 100 y 220 voltios (monofásico) mientras que en las salida la tensión del arco funciona entre 17 y 40 voltios, en la mayoría de los casos SMAW, corriente continua.

La función de la fuente de poder es reducir el voltaje de circuito abierto al nivel de voltaje del arco mientras éste se mantenga encendido; el nivel de tensión lo definen la longitud del arco y el tipo de electrodo.

La longitud de arco es proporcional a la tensión de arco, es decir: A mayor longitud de arco mayor será la voltaje de arco y a menor longitud de arco, menor voltaje de arco. Mientras que los cambios en la intensidad  de corriente producto de los cambios en la longitud de arco son función de la pendiente de la curva característica Voltaje – Corriente en el rango de operación del equipo.

La mayoría de los equipos de corriente alterna, no disponen de un mecanismo de control para regular el voltaje de circuito abierto ya que el control de esta variable no se necesita para la mayoría de los procesos de soldadura por arco eléctrico protegido o SMAW. Existen algunas aplicaciones donde el control de esta variable es importante, pero será tratada en otro tema.

Criterios para selección de Fuentes de Poder SMAW

Los criterios para la selección de un equipo de soldadura SMAW a considerar son los siguientes:

  • Tipo de corriente que se requiere para el trabajo
  • Corriente (amperaje) requerido
  • Posición de soldadura (plano, vertical, sobre cabeza, etc)
  • Energía disponible (electricidad o generador diesel, etc)
  • Para energía AC disponible se requiere una fuente tipo transformador o alternador
  • Para energía DC disponible la fuente de poder debe ser del tipo transformador – rectificador (o moto generador diesel)
  • Tipo de corriente requerida AC ó DC. Esta variable depende del tipo de electrodos a utilizar
  • El tipo y tamaño de electrodo determina los requerimientos de corriente (amperaje).

Medidas de protección para el soldador

Los riesgos básicos asociados a la fabricación de soldadura son los siguientes:

  • Humo y gases
  • Radiación
  • Ruido
  • Choques eléctricos
  • Salpicadura y chispas

Todos los riegos requieren de medidas de protección personal para evitar daños a la salud. Por lo tanto para realizar una soldadura el operador debe estar provisto en primer lugar de los equipos de protección personal:

  • Careta
  • Gafas de protección UV adecuadas
  • Guantes
  • Protectores auditivos
  • Peto
  • Zapatos de seguridad
  • Protectores auditivos
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Guantes para soldador

Los guantes para soldador debe ser de material resistente al calor como por ejemplo cuero y suficientemente largos para que cubran hasta la mitad del antebrazo. Otro aspecto que debe considerarse al evaluar la compra de guantes para soldar es que las palmas y los dedos pulgares e índice deben estar reforzados y preferiblemente sin costuras.

Antes de comprar guantes asegúrese que esté libre de cualquier material sintético.

Genérico
Careta Soldador

Las caretas son un implemento obligatorio para fabricar una soldadura. 

Cuando vaya a comprar una careta debe considerar los siguientes aspectos:

Las caretas manuales son muy económicas, pero el operador debe bajarla cada vez que enciende el electrodo. Pueden girar hasta 180 grados, se fijan a la cabeza mediante una visera ajustable. Su gran desventaja es que no puede utilizarse con un casco. Hay ambientes y/o condiciones de trabajo que requieren el uso de casco durante la jornada.

Con el avance de la tecnología las caretas han evolucionado y hoy día existen en el mercado caretas que oscurecen automáticamente, al detectar el brillo del encendido del arco.  Estas caretas modernas resultan más cómodas al operador ya que evita la tarea de girar la parte frontal al iniciar la soldadura.

Si la decisión de compra es una careta automática, debe evaluar las alternativas que ofrezcan el campo de visión lo más amplio posible y por supuesto el nivel de protección UV.    

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Casco Soldador

Otras alternativas que ofrecen un nivel más alto de protección son las medias caretas, que permiten el uso del casco, protectores auditivos. Esta alternativa de compra es para usuarios que se desempeñan tareas en áreas que requieren un alto nivel de protección personal.

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Zapatos de Seguridad

La selección de los zapatos de seguridad para soldador, debe estar basada en el ambiente de trabajo.

Los zapatos para soldador deben ser con refuerzo de acero en las puntas, con capacidad de aislamiento eléctrico.

Cuando los trabajos se hacen a la intemperie, por ejemplo tendido de tuberías, la alternativa recomendada es comprar botas corte alto por riesgos biológicos u otros asociados al ambiente de trabajo. Para estos casos un aislamiento eléctrico para baja tensión es una buena elección.

Cuando los trabajos se realizan dentro de subestaciones eléctricas, u otros ambientes con riesgos eléctricos, los zapatos con capacidad de aislamiento para alta o media tensión deben ser las opciones a considerar a la hora de comprar.

Alta Tension
¿Sabías qué?

Para tensiones nominales mayores a 1000 VAC no hay norma que certifique el calzado de seguridad.

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Pinza Porta electrodos

La pinza porta electrodos es la interfaz entre el operador (soldador) y los elementos involucrados en la soldadura. Este elemento debe ser capaz de sujetar el electrodo conducir la corriente eléctrica desde la fuente de poder hasta la varilla sin producir calor que pueda obstaculizar el trabajo del soldador.

La pinza porta electrodos es una herramienta que forma parte de la máquina de soldadura. El soldador debe considerar los siguientes aspectos para seleccionar la pinza:

  • Amperaje de funcionamiento de la máquina.
  • Material de la mordaza (preferiblemente cobre).
  • Tamaño de la pinza.
  • Capacidad de aislamiento del mango.
  • Tamaño del cable de conexión.

Los componentes básicos de una pinza son:

  • Las mordazas.
  • Mango aislante.
  • Palanca para apertura de las mordazas.
  • Tornillos de ajuste.

La ergonomía juega un papel importante al momento de seleccionar una pinza. El soldador debe sentirse cómodo con la pinza que va a utilizar durante la fabricación de una soladura.

El tamaño de la pinza es otro factor a considerar en la selección ya que el tipo de electrodo y y tamaño de junta y espacio disponible para trabajo determinan el tamaño adecuado de la pinza.

Adicional mente los ciclos de trabajo determinan el tamaño y tipo de aislamiento de los conductores eléctricos. Este (aislamiento) debe estar en capacidad de soportar el incremento de temperatura por efecto de circulación de la corriente adicionalmente al generado durante el proceso de soldadura.

Por último como se mencionó con anterioridad, debe existir compatibilidad entre el conductor eléctrico y la pinza, 

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Peto en Carnaza

El peto fabricado en carnaza es un implemento de seguridad que debe utilizar el soldador  para protegerse de las chispas. Adicionalmente la carnaza ofrece resistencia al calor y la temperatura.

Aspectos de Seguridad a Considerar

La tarea de soldar implica ciertos riesgos que deben tenerse en cuenta para evitar daños a la salud o las instalaciones donde sé realizar el trabajo.

El primer aspectos a considerar es la fuente de poder. El equipo debe estar conectado a una toma de energía con el voltaje requerido para realizar la soldadura. Adicionalmente el cableado de la máquina debe estar aislado en todo el tramo, inclusive en los empalmes o extensiones si el caso lo requiere. Preferiblemente la conexión entre la fuente de poder y él y la toma de energía debe estar libre de empalmes o añadiduras

La fuente de poder debe conectarse en un circuito independiente, si se trata de una máquina eléctrica. 

La fuente de poder debe estar provista de una línea de puesta a tierra para evitar choques eléctricos o la formación de corrientes parásitas.

La polaridad de la máquina debe ser seleccionada con el equipo apagado y/o des-energizado.

El amperaje de trabajo debe ser seleccionado previo al inicio de los trabajos y evitar realizar cambios durante la soldadura.

El porta electrodos, cuando no está siendo utilizado, debe colocarse fuera del alcance o contacto eléctrico con la pieza que está siendo soldada.

La soldadura debe ser ejecutada fuera del alcance de líquidos, vapores, polvos o metales combustibles, sin la correcta protección o medidas preventivas. Los lugares para fabricar soldaduras siempre deben ser ventilados y evitando la acumulación de gases.

La humedad es un factor que debe tenerse en cuenta ya que se reduce la resistencia eléctrica y puede producirse una descarga a través del cuerpo del operador. La vestimenta y zapatos del operador deben permanecer completamente secos

Estimación del Consumo de Electrodos

El consumo de los electrodos depende de la cantidad de material depositado y el desperdicio, y viene dado por la ecuación:

 

S: es peso del material depositado en la junta.

L: es el peso de las pérdidas totales de electrodos.

P: es el peso de electrodos requeridos.

El peso del material deposita es el producto del volumen de la junta X la densidad del material depositado (0,283 lb/in3) de acero ó 7,833 g/cm³ .

El volumen de la junta es el producto del área del bisel por la longitud.

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Junta Fieter

La cantidad de material depositado puede variar dependiendo de la referencia citada, para este caso se tomaron las tablas de West Arco:

Tamaño Filete

(plg)

Kg Electrodo Soldadura

Por Metro Lineal

Kg de acero depositado

Por metro lineal

1/8”0,0720,040
3/16”0,1680,094
5/16”0,2820,158
3/8”0,4410,247
½”0,6360,356
5/8”1,1320,633
¾”2,7650,988
1”3,5401,423
1-1/4”4,5152,530

Las pérdidas incluyen: material perdido en salpicaduras y colillas o electrodos no consumido.

El tamaño de la colilla depende de la habilidad y experiencia del soldador, mientras más experimentado es menor será el tamaño de la colilla. 

DIMENSIONES DE LA

JUNTA

(PULGADAS)

Consumo Electrodo

Kg/metro lineal soldadura

Material Depositado

Kg/metro lineal

Espesor

(T)

Ancho

(W)

Separacion

(S)

Sin

Refuerzo

Con

Refuerzo

Sin

Refuerzo

Con

Refuerzo

¼

5/16

0,207

0,311

1/16

3/32

0,224

0,462

0,373

0,685

0,126

0,258

0,213

0,384

3/8

1/2

0,414

0,558

1/8

1/8

0,745

1,129

1,040

1,714

0,420

0,728

0,587

0,955

5/8

3/5

0,702

0,847

1/8

1/8

2,011

2,890

2,50

5,501

1,122

1,609

1,403

1,966

11,1381/85,1415,9602,8763,376

Bisel Tope 2
Bisel a Tope Tipcio

Estimación del Costo por Consumo de Electrodos

Un problema muy común en la soldadura es la estimación del costo del material consumible, entre ellos los electrodos. Hay varios métodos sin embargo recomendamos uno muy fácil

 

 

Donde LC: longitud del cordón de soldadura (m)

Peso Mat Dep: Peso material depositado (kg/m)

CU: Costo unitario $/Kg de electrodo

En soldadura existen otros costos asociados, como por ejemplo costos de preparación de bisel (discos de esmeril, cepillo, etc) costos de mano de obra y depreciación de los equipos.

Los costos de mano de obra varían dependiendo de la legislación laboral de cada país.

La depreciación de los equipos, ocupa otro tema que debe ser tratado por otros especialistas.

Producto recomendado

Te hemos brinda toda la información básica para que conozcas el mundo de la soldadura. A continuación, te compartimos uno de los productos más recomendados para realizar la actividad, muy fácil de usar y con calidad garantizada. 

Inverter soldadora

Equipo soldadora inverter. El equipo perfecto para expertos en soldadura y para quienes se encuentran incursionando en la actividad. Pantalla LED, intensidad de soldar 200 A, incluye accesorios

Bibliografía

[1] Jay Storer and John H Haynes. The Haynes Welding Manual. 1994

[2] Indura. Manual de soldadura

[3] Miller Welds. Guidelines To Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) 2003

[4] Lincoln Electric. Electrodos revestidos. Catálogo

[5] AWS. WELDING ENCYCLOPEDIA Eighteenth Edition Editado por ROBERT L. O’BRIEN. 1997

[6] ASM International. Volume 6 Welding, Brazing and Soldering. 1993

[7] Koell Hoffer. Manual de soldadura. Editorial Limusa. 5ta edición