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Soldadura con Oxígeno y Acetileno

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Oxiacetileno.

 

Deformaciones en el metal por objeto del calor de la soldadura y como se controla

Soldar con oxígeno y acetileno es una forma barata y eficiente de completar tú mismo tus proyectos. La herramienta necesaria se llamar antorcha oxiacetileno. Además de ser poco costoso, este método tiene la versatilidad de permitir proyectos grandes y chicos. Si bien la antorcha es compacta y simple de usar, se debe tener mucho cuidado con cualquier proyecto de soldado. Se recomienda tener equipamiento de seguridad y supervisión para los soldadores principiantes.

Cuando el material no cumpla con la tolerancia de deformación establecida por la norma NOM-B-252, se podrán corregir las deformaciones mediante la aplicación controlada de calor o procedimientos mecánicos de enderezado, sujeto a las limitaciones descritas, y que deberán realizarse de acuerdo con la norma mencionada, a menos que por requisitos especiales se requiera de tolerancias más estrictas que dicha norma.

Durante la colocación de los miembros por unir, éstos se deberán mantener en contacto entre sí, rígidamente por medio de tornillos provisionales, evitando las deformaciones en el metal y el agrandamiento de los agujeros; una mala concordancia entre agujeros es motivo de rechazo. Con el objeto de evitarle daños a los materiales por montar, se tendrá cuidado con el almacenaje, soporte, manejo y montaje de dichos elementos estructurales; ya que en cualquier etapa de los trabajos, deberán encontrarse dentro de las tolerancias especificadas.

 

Oxígeno y acetileno (Características, formas de obtenerlo, envasado seguridad en el manejo de producción)

 

Características del oxígeno

FórmulaO2
Densidad del gas (aire =1)1,015
Densidad de líquido (agua =1)1,14 a -183° C
Temperatura de licuación-183° C
Temperatura y presión crítica-118,6° Ca 49,77 atm
Estabilidad químicaEstable en condiciones normales
IncompatibilidadesMateriales combustibles e inflamables, asfalto, maderas, restos de productos orgánicos y, en especial, grasas y aceites.
Reacciones peligrosasExplosiones en presencia de grasas y aceites
Condiciones que deben evitarseLa proximidad de materiales combustibles. No utilizar elementos, sustancias o productos que no estén específicamente indicados para el uso con oxígeno a alta presión. Evitar concentraciones superiores al 23,5% e inferiores al 19,5%
Colores de las botellasCuerpo: negro

Ojiva: blanca

Conexión de acoplamientoW 5/8 gas x 14 hilos/pulgadas, derecha

El aire se compone aproximadamente, de un 21 % de oxígeno, un 78 % de nitrógeno y pequeñas cantidades de gases raros, tales como el helio, el argón y el neón. Para obtener el oxígeno, tal como se utiliza en soldadura, es necesario separarlo del resto de gases que componen el aire.

Desde el punto de vista Industrial, pueden seguirse dos procedimientos para la obtención del oxígeno: la electrólisis del agua y la destilación fraccionada del aire.

Para la obtención por electrólisis, se prepara una solución de sosa cáustica en agua, y se introducen en la misma dos electrodos conectados a un generador de corriente continua. Al circular la corriente eléctrica a través de la solución, se produce la descomposición del agua en sus dos elementos integrantes, recogiéndose el oxígeno, en forma gaseosa, en uno de los electrodos, y el hidrógeno, en el otro. Este procedimiento resulta muy costoso y apenas se emplea, por lo que el oxígeno para aplicaciones Industriales suele obtenerse por destilación fraccionada del aire.

El aire atmosférico se recoge en grandes depósitos que se conocen como torres de lavado. A través de estas torres se hace circular una solución de sosa cáustica, que somete al aire a un proceso de lavado, eliminando el anhídrido carbónico.

A la salida de la torre de lavado el aire se comprime y se hace a través de unos depuradoras en los que se eliminan las partículas de aceite y el vapor de agua.

De aquí el agua pasa a los cilindros de secado. Estos cilindros contienen potasa cáustica, que seca el aire y elimina cualquier residuo de anhídrido carbónico y vapor de agua. En el extremo superior de estos cilindros existen nuevos filtros de un algodón especial, que evitan que cualquier sustancia extraña pueda pasar a las líneas de alta presión.

Una vez seco, limpio y sometido a elevadas presiones, el aire pasa a las columnas de rectificación, en las que se enfría y se expande hasta presiones próximas a la atmosférica. Esta gran expansión del aire previamente enfriado provoca la licuación del mismo.

Partiendo del aire en estado líquido resulta sencillo separar el oxígeno y el nitrógeno, debido a la diferencia de temperaturas de ebullición de ambos gases (-195,5º C, para el nitrógeno y —182º C para el oxígeno). El nitrógeno, que tiene una temperatura de ebullición más baja, se evapora primero, dejando un residuo de oxígeno líquido en el fondo del condensador.

A continuación, el oxígeno líquido pasa a través de un serpentín en el que se calienta hasta pasar al estado gaseoso. El gas producido se controla con un caudalímetro y se almacena en grandes tanques. De aquí se recoge para cargar las botellas tal como se utilizan en la Industria.

Dado que constituye aproximadamente el 21% de la atmósfera, se obtiene industrialmente mediante destilación fraccionada del aire líquido. En la parte alta de la columna de destilación se separa el nitrógeno gaseoso que es el componente más volátil, mientras que el oxígeno se recoge líquido por la base de la misma. En la actualidad los procesos de licación y destilación se producen simultáneamente, ya que el nitrógeno gaseoso frio que se recoge en la cabecera del destilador se utiliza para enfriar el aire en intercambiadores de calor, que queda parcialmente licuado con un contenido de oxígeno muy superior al 21%.

Otra forma de obtención del oxígeno es la electrólisis del agua a la que previamente se le añade ácido sulfúrico o sosa con el objeto de hacerla conductora. En este proceso se desprende hidrogeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo.

En el laboratorio, el oxígeno se obtiene por descomposición de algunos de sus compuestos. Los óxidos de plata y de mercurio se descomponen térmicamente para dar oxígeno y el metal correspondiente. El clorato de potasio (KClO3 ) se descompone en cloruro de potasio y oxígeno en una reacción catalizada por el dióxido de manganeso. El peróxido de sodio (Na2O2) se descompone por la acción del agua generando hidróxido de sodio y oxígeno.

Evitar el transporte en los vehículos donde el espacio de la carga no esté́ separado del compartimiento del conductor. Asegurar que el conductor está enterado de los riesgos potenciales de la carga y que conoce que hacer en caso de un accidente o de una emergencia. Debe portar el rombo de señalamiento de seguridad (gas no inflamable) con el número de naciones unidas ubicando en la unidad según NOM-004-STC/2008. Cada envase requiere una etiqueta de identificación con información de riesgos primarios y secundarios. La unidad deberá́ contar con su hoja de emergencia en transportación con la información necesaria para atender una emergencia según NOM-005-STC/2008.

Los cilindros deberán ser transportados en posición vertical y en unidades bien ventiladas, nunca transporte en el compartimiento de pasajeros del vehículo.

No debe cargarse, transportarse o almacenarse junto con sustancias, materiales o residuos peligrosos con clase o división de riesgo 1.1, 1.2, 1.5, en la misma unidad o vehículo de transporte, así́ como el cualquier instalación de almacenamiento.

Los envases deben ser almacenados en un lugar especialmente construido y bien ventilado, preferiblemente al aire libre. Se deben almacenar los envases llenos de tal manera que los más antiguos sean usados en primer lugar. Los envases almacenados deben ser controlados periódicamente en cuanto a su estado general y fugas. Tener en cuenta todas las leyes y requisitos locales sobre el almacenamiento de envases. Proteger los envases almacenados al aire libre contra la corrosión y las condiciones atmosféricas extremas. Los envases no deben ser almacenados en condiciones que puedan acelerar la corrosión. Los envases deben ser almacenados en posición vertical y asegurados para prevenir las caídas. Las válvulas de los contenedores deben estar bien cerradas y donde sea necesario, las salidas de las válvulas deben ser protegidas con tapones. Los protectores de las válvulas o tapones deben estar en su sitio. Mantener los envases herméticamente cerrados en un lugar fresco y bien ventilado. Los envases deben ser almacenados en lugares libres de riesgo de incendio y lejos de fuentes del calor e ignición. Los cilindros llenos se deben separar de los vacios. No permitir que la temperatura de almacenamiento alcance los 50oC. Colocar señales “Se prohíbe fumar y usar el fuego abierto” en las áreas de almacenamiento. Devolver los envases con puntualidad.

Medidas técnicas/Precauciones: Los recipientes deben ser separados en el área de almacenamiento según las distintas categorías (p.e.: inflamable, toxico, etc.) y conforme a la reglamentación local.

Características del Acetileno

FórmulaC2H2
Densidad del gas (aire =1)0.90
Temperatura de licuación-84° C
Temperatura y presión crítica35.2° C a 61.10 atm
Estabilidad químicaInestable. Es estable en las condiciones normales de envasado y utilización
IncompatibilidadesCobre, plata, mercurio y sus aleaciones, agentes oxidantes, ácidos, halógenos.
Reacciones por descomposición y/o polimerización peligrosaEntre 350° y 500° C se produce polimerización formándose hidrocarburos aromáticos. A partid de 500° C se produce descomposición química, formándose moléculas de C, H2 y CH4.

Puede originarse a causa de golpes o calentamiento de la botella y por retroceso de la llama.

El efecto puede aparecer cierto tiempo después de haber cesado la causa.

Temperatura de autoignición299° C
Límites de inflamabilidad en el aireInferior: 2.4%

Superior: 88%

Colores de las botellasCuerpo: Rojo

Ojiva: Marrón

Conexión de acoplamientoW 5/8 gas x hilos / pulgadas, izquierda

En petroquímica se obtiene el acetileno por quenching (el enfriamiento rápido) de una llama de gas natural o de fracciones volátiles el petróleo con aceites de elevado punto de ebullición.

A nivel industrial, el acetileno se obtiene de la reacción del carburo de calcio con el agua, este proceso puede resumirse en dos pasos:

1. El carburo de calcio (acetiluro de calcio), es un material grisáceo con aspecto de roca, se obtiene calentando óxido de calcio y coque (carbón) en un horno eléctrico a unos 3000°C.

2. El carburo de calcio reacciona con el agua a temperatura ambiente produciendo acetileno.

Otro método es por la pirolisis del metano: El CH4 a altas temperaturas, se piroliza dando acetileno e hidrógeno.

El principal uso que se le da al acetileno es como combustible en el soplete oxiacetilénico, para soldar y cortar metales. Otra aplicación importante es en la preparación del etanal.

Medidas de Seguridad del acetileno

  • Manténgase alejado del calor, flama o chispa
  • Almacene y use con ventilación adecuada
  • Nunca transporte el producto en camión de carga o pasajeros sin ventilación
  • El cilindro no debe exceder de 52°C (125°F)
  • Cierre la válvula después de usar el cilindro y cuando este vacio
  • Utilice dispositivos para evitar el retroceso de flujo en la tubería
  • Usar de acuerdo a la hoja de seguridad

Nota: El producto contiene acetona pudiendo producir irritación. Su aroma es parecido al ajo

Los recipientes deben ser separados en el área de almacenamiento según las distintas categorías (p.e.: inflamable, toxico, etc.) y conforme a la reglamentación local. Manténgase lejos de materias combustibles. Todo equipo eléctrico en áreas de almacenamiento debe ser compatible con los materiales inflamables almacenados. Los envases con gases inflamables deben ser almacenados lejos de otros materiales combustibles. Donde sea necesario, los envases de oxigeno y oxidantes deben ser separados de los gases inflamables por una separación resistente al fuego.

Los envases deben ser almacenados en un lugar especialmente construido y bien ventilado, preferiblemente al aire libre. Tener en cuenta todas las leyes y requisitos locales sobre el almacenamiento de envases. Los envases almacenados deben ser controlados periódicamente en cuanto a su estado general y fugas. Proteger los envases almacenados al aire libre contra la corrosión y las condiciones atmosféricas extremas. Los envases no deben ser almacenados en condiciones que puedan acelerar la corrosión.

Los envases deben ser almacenados en posición vertical y asegurados para prevenir las caídas. Las válvulas de los contenedores deben estar bien cerradas y donde sea necesario, las salidas de las válvulas deben ser protegidas con tapones. Los protectores de las válvulas o tapones deben estar en su sitio. Mantener los envases herméticamente cerrados en un lugar fresco y bien ventilado.

Los envases deben ser almacenados en lugares libres de riesgo de incendio y lejos de fuentes del calor e ignición. Los cilindros llenos se deben separar de los vacios. No permitir que la temperatura de almacenamiento alcance los 50oC. Prohibido fumar en las zonas de almacenamiento o durante la manipulación de productos o los envases. Colocar señales “Se prohíbe fumar y usar el fuego abierto” en las áreas de almacenamiento. La cantidad almacenada de gases inflamables o tóxicos debe ser mínima. Devolver los envases con puntualidad.

  1. Proceso de soldadura SMAW (característica, descripción, aplicación, equipos básicos)

El proceso de soldadura por arco es uno de los más usados y abarca diversas técnicas. Una de esas técnicas es la soldadura por arco con electrodo metálico revestido (SMAW, por sus siglas en inglés), también conocida como soldadura por arco con electrodo recubiertosoldadura de varilla o soldadura manual de arco metálico.

Se trata de una técnica en la cual el calor de soldadura es generado por un arco eléctrico entre la pieza de trabajo (metal base) y un electrodo metálico consumible (metal de aporte) recubierto con materiales químicos en una composición adecuada (fundente).  Podemos visualizar el proceso en la siguiente figura:

[image]

Todos los elementos que participan en la soldadura SMAW cumplen una función importante. Veamos por qué:

  • El arco: el comienzo de todo proceso de soldadura por arco es precisamente la formación del arco. Una vez que este se establece, el metal de aporte y el fundente que lo recubre empiezan a consumirse. La fuerza del arco proporciona la acción de excavar el metal base para lograr la penetración deseada. Este proceso continúa a medida que la soldadura se ensancha y el electrodo avanza a lo largo de la pieza de trabajo.
  • El metal de aporte: al derretirse, forma gotas que se depositan sobre la pieza de trabajo dando lugar alcharco de soldadura, que llena el espacio de soldadura y une las piezas en lo que se denomina una junta de soldadura.
  • El fundente: se derrite junto con el metal de aporte formando un gas y una capa de escoria, que protegen el arco y el charco de soldadura. El fundente limpia la superficie metálica, suministra algunos elementos de aleación a la soldadura, protege el metal fundido contra la oxidación y estabiliza el arco. La escoria se retira después de la solidificación.

Equipo de soldadura SMAW

Conocido por su simplicidad y facilidad de uso, el equipo para efectuar soldaduras SMAW es el que se muestra en la figura de abajo.

[image]

Este equipo consta de:

Fuente de alimentación: dependiendo del tipo de electrodo y del tipo y la posición de la pieza de trabajo, la fuente puede ser de corriente continua o corriente alterna. Si es de corriente continua, y nuevamente en función del tipo de electrodo y la naturaleza de la soldadura que se desea obtener, la conexión del electrodo a la fuente se puede efectuar de dos maneras:

  • Conexión al terminal negativo: en este caso se habla de un electrodo negativo o polaridad directa (DCEN, por sus siglas en inglés). Se utiliza cuando  se desean lograr altas tasas de deposición y una baja penetración.
  • Conexión al terminal positivo: en este caso de habla de un electrodo positivo o polaridad inversa (DCEP, por sus siglas en inglés). Se utiliza cuando se desea lograr una penetración profunda.

Portaelectrodo: se conecta al cable de soldadura y conduce la corriente de soldadura hasta el electrodo. El mango aislado se utiliza para guiar el electrodo sobre la junta de soldadura y alimentar electrodo en el charco a medida que se consume. Los portaelectrodos están disponibles en diversos tamaños y se clasifican según su capacidad para transportar la corriente.

Cable del electrodo y cable de masa: ambos son una parte importante del circuito de soldadura. Deben ser sumamente flexibles y tener un aislamiento resistente al calor. Las conexiones al portaelectrodo, lapinza de masa y los terminales de la fuente de alimentación deben estar soldadas o perfectamente efectuadas para garantizar una baja resistencia eléctrica. El área de la sección transversal de estos cables debe ser de tamaño suficiente para transportar la corriente de soldadura con un mínimo de caída de voltaje. Cuanto mayor sea la longitud del cable, mayor debe ser su diámetro, a fin de reducir la resistencia y la caída de voltaje.

Pinza de masa: se utiliza para conectar el cable de masa a la pieza de trabajo. Se puede conectar directamente a la pieza, a la mesa o al portapieza. Como parte del circuito de soldadura, la pinza de masa debe ser capaz de transportar la corriente de soldadura sin riesgo de sobrecalentamiento debido a la resistencia eléctrica.

 

Aplicaciones y utilidades de la soldadura SMAW

Por razones de mayor productividad, calidad y rentabilidad, el proceso SMAW se ha ido reemplazando gradualmente.  Sin embargo, la capacidad del proceso SMAW para lograr soldaduras en zonas de acceso restringido significa que todavía encuentra un uso considerable en ciertas situaciones y aplicaciones.

La construcción pesada, tal como en la industria naval, y la sodadura “en campo” se basan en gran medida en el proceso SMAW. Y aunque dicho proceso encuentra una amplia aplicación para soldar prácticamente todos los aceros y muchas de las aleaciones no ferrosas, se utiliza principalmente para unir aceros, tales como aceros suaves de bajo carbono, aceros de baja aleación, aceros de alta resistencia, aceros templados y revenidos, aceros de alta aleación, aceros inoxidables y diversas fundiciones. El proceso SMAW también se utiliza para unir el níquel y sus aleaciones y, en menor grado, el cobre y sus aleaciones, aunque rara vez se utiliza para soldar aluminio.

Ventajas

  • Equipo simple, portátil y de bajo costo
  • Aplicable a una amplia variedad de metales, posiciones de soldadura y electrodos
  • Posee tasas de deposición del metal relativamente altas
  • Adecuada para aplicaciones en exteriores

Desventajas:

  • El proceso es discontinuo debido a la longitud limitada de los electrodos
  • Por tratarse de una soldadura manual, requiere gran pericia por parte del soldador
  • La soldadura puede contener inclusiones de escoria
  • Los humos dificultan el control del proceso

 

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___________.WEBSCOLAR. Soldadura con Oxígeno y Acetileno. http://www.webscolar.com/soldadura-con-oxigeno-y-acetileno. Fecha de consulta: 22 de mayo de 2019.

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