Boletin Técnico #129/2007

R
Publicación periódica de ESAB-CONARCO
Año XXX Nº 129
Diciembre 2007
1
SISTEMA ARISTO
Un siglo de innovación
en soldadura MIG
con la apariencia de TIG
simulación gráfica de la apariencia del cordón con el Aristo SuperPulseTM
Nuevo! Aristo SuperPulseTM
Mínimo calor aportado.
Soldaduras perfectas.
El nuevo proceso de soldadura
Aristo SuperPulseTM maximiza la
productividad en espesores finos y
gruesos de aceros inoxidables y
aleaciones de alumnio.
El control preciso del calor aportado
combinado con la acción del pulso
elimina la distorsión y da terminaciones
perfectas.
Aristo SuperPulseTM permite elegir entre
las combinaciones pulsado/pulsado,
pulsado/corto circuito y spray/pulsado,
además de MIG brazing para los
espesores más finos.
Más fácil soldar en posición
transferencia de calor y penetración
uniformes minimizan los efectos de las
variaciones en la preparación de la raíz.
Combinable con sistemas
automatizados y robotizados.
Extiende el rango de aplicación de los
diámetros más grandes de alambre.
Revolucione la productividad de
sus procesos de soldadura con
Aristo SuperPulseTM.
2
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Registro de la Propiedad Intelectual en trámite.
Director
Eduardo Maraniello
Coordinador General
Eduardo Asta
Colaboradores
Eduardo Asta - G. Della Torre - Juan Castilla
Diagramación e Impresión
Dayan Gerardo - Talleres Gráficos Universal S.R.L.
Contenido Año XXX Nº 128 Diciembre 2007
Nuestra Portada:
Tecnología ESAB en soldadura
y corte
3
Indice
4
Editorial
5
Criterios técnicos básicos para una
adecuada soldadura de los aceros
estructurales.
15
Higiene y Seguridad en procesos de
soldadura.
Riesgo por exposición a ruidos
17
La industria del cemento y sus aplicaciones
para recuperación y protección contra el
desgaste. Parte1
23
Origo™ Tig 3000i TA24 CA/CC
Torcha TXH™ 250w TIG.
Los lectores del Boletín SOLDAR CONARCO pueden, sin cargo, hacer copias de las páginas del mismo para uso personal o para
archivos, o pueden libremente hacer tantas copias como juzguen necesarias para propósitos educativos o de investigación. Este permiso para
producir total o parcialmente artículos incluídos aquí es concebido siempre que se haga expresar mención de los autores y de la fuente.
Queda prohibida la reproducción total o parcial con fines comerciales.
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
3
Estimados lectores
Una vez más nos acercamos a la finalización de otro año y al comienzo de uno nuevo.Es inevitable en
estos momentos el realizar un balance de lo pasado y un análisis de las expectativas que se generan para el 2008.
Se cierra con éste un período de 5 años de fuerte crecimiento del PBI, seguido también por un decrecimiento
del desempleo.
El nuevo período que se inicia se encuentra acompañado de algunas incertidumbres, debido a la presión
inflacionaria y el efecto negativo que puede acarrear el control de precios y de las exportaciones, así como las
potenciales restricciones al consumo energético.
No obstante nuestra Empresa continúa apostando positivamente al futuro como lo ha venido haciendo
durante sus más de treinta años de vida, aún en períodos en los cuales fue necesario superar serias dificultades,
para ser consecuentes con la vocación de continuar fabricando nuestros productos en el País.
Continuando con este espíritu, mantenemos el plan de mejorar gradualmente nuestras sucursales, en las
que se incluyen salas de capacitación, cabinas de soldadura para realizar pruebas prácticas y mayor cantidad de
personal técnico.
Asimismo seguimos cumpliendo con el compromiso asumido de continuar con la edición regular de nuestro
Boletín Técnico, única publicación Argentina de soldadura.
Hemos incrementado también las actividades de la Fundación Latinoamericana de Soldadura en donde
contribuimos a la formación de recursos humanos en distintos niveles de soldadura, así como brindando servicios
de calificación de soldadores y procedimientos de soldadura.
También continuamos abriendo CISCO´s (Centro Integral de Soldadura Conarco) con la finalidad de
encontrar en un solo lugar todos los productos afines a la soldadura y brindar más y mejores servicios.
Es de destacar también el fuerte plan de inversiones en el sistema productivo que seguimos realizando, lo que
permite seguir abasteciendo al mercado de una completa gama de consumibles de alta calidad.
Estamos convencidos que sin lugar a dudas, de esta forma continuamos realizando un aporte al crecimiento de la
Industria Nacional.
Dicho todo esto no quiero dejar de hacerles llegar los mejores augurios para el año que comienza, así como
también los mejores deseos para el nuevo Gobierno que comandará el futuro inmediato de nuestro País.
4
Ernesto E. Aciar
Director General
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Criterios técnicos básicos para una
adecuada soldadura de los aceros
estructurales.
Por: Ing. Eduardo P. Asta, ESAB- CONARCO
Aceros estructurales
El acero es una aleación
relativamente compleja y los aceros
comerciales disponibles no son
aleaciones binarias de hierro y carbono,
dado que contienen otros elementos
secundarios presentes debido a los
procesos de fabricación [1-15]. En estas
condiciones será necesario considerar
dos tipos fundamentales de aceros:
Aceros al carbono: es la
aleación hierro-carbono conteniendo
generalmente0,008%hastaaproximadamente
2 % de carbono,
además de ciertos elementos residuales
resultantes de los procesos de fabricación.
Aceros aleados: es el acero al
carbono que contiene otros elementos
de aleación o presenta los elementos
residuales en contenidos por encima de
los que son considerado normales.
Los aceros al carbono y de baja
aleación presentan una variedad
amplia de composición y propiedades
mecánicas que permiten cubrir un gran
campo de aplicaciones estructurales. Las clasificaciones pueden estar
vinculadas con: formas de suministro,
propiedades mecánicas, composición
química, microestructura, usos o
aplicaciones, etc., y pueden estar
superpuestas en composición química.
Zona afectada por el calor ZAC
Metal base (MB)
Metal de soldadura (MS)
Figura 1 | Zonas de la unión soldada [3]
Una clasificación muy útilizada para
evaluar la soldabilidad de los aceros al
carbono y de baja aleación, basada en la
composición química o procesamiento
es la siguiente:
La tabla 1 resume los distintos efectos de los elementos más comunes de composición del acero.
Tabla 1 |Efectos de los distintos elementos de composición del acero.
Elementos de composición
Aleantes Microaleantes
Formadores Impurezas
de carburos
Controladores Gases
de la forma
Carbono
Aluminio
Molibdeno
Azufre
Silicato de calcio Nitrógeno
Manganeso
Vanadio
Cromo
Fósforo
Tierras raras
Oxígeno
Silicio
Niobio
Vanadio
Plomo
(cerio, lantanio)
Cobre
Titanio
Niobio
Arsénico
Molibdeno
Boro
Titanio Antimonio
Níquel
Tungsteno
Calcio
Cromo
Zirconio
Tungsteno
Tierras raras
Vanadio
Inclusiones
no metálicas
Óxidos
Sulfuros
Efectos generales
Endurecimiento Endurecimiento por solución por precipitación
sólida
y refinamiento de grano
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Endurecimiento Efectos varios Mejora la Efectos varios
Pueden reducir Pueden reducir tenacidad
Pueden reducir
la ductilidad
la tenacidad
la tenacidad
y tenacidad
Deterioro de
propiedades:
Tenacidad
y ductilidad
5
Aceros de bajo carbono.
Aceros de alto carbono.
Aceros de alta resistencia y baja
aleación (HSLA).
Aceros templados y revenidos
(HSQT)
Aceros de baja aleación tratables
térmicamente (HTLA).
Aceros de procesos termo
mecánicamente controlados (TMCP).
Aceros al cromo-molibdeno.
Regiones de la unión soldada: metal
de soldadura y zona afectada por el
calor
La unión soldada se divide en dos
regiones: el metal de soldadura (MS)
y la zona afectada por el calor (ZAC)
en el material base (MB), tal como se
esquematiza en la figura 1.
El metal de soldadura es la región
que corresponde a la pileta líquida de
la soldadura o la que alcanza la fusión
completa. Desde el punto de vista
metalúrgico en esta región ocurre un
proceso de solidificación de relativa
complejidad con la presencia de una
microestructura primaria de granos
columnares cuya morfología dependerá
del modo de solidificación. A partir de la
estructura primaria y como consecuencia
de las subsiguientes transformaciones de
estado sólido aparece una microestructura
secundaria que confiere buena parte de
las propiedades mecánicas del metal
de soldadura y consecuentemente de la
unión soldada. El metal de soldadura
por su parte es resultado de un proceso
de dilución entre el material o metal de
aporte y el metal base [6]. En el acero
al carbono o carbono - manganeso,
particularmente
de
composición
hipoeutectoide, el metal de soldadura
presenta una microestructura secundaria
de ferrita o ferrita y perlita. Dependiendo
del tipo de morfología de la ferrita
6
resultante serán sus propiedades
mecánicas, particularmente la relación
entre resistencia y tenacidad. En
general un alto contenido de ferrita
del tipo acicular resulta en un metal
de soldadura con un buen nivel de
tenacidad. Es necesario señalar que en
pasadas múltiples se produce un efecto
de refinamiento de la microestructura de
la pasada o el cordón como consecuencia
de un calentamiento por encima de la
temperatura de transformación, por
la acción de la pasada siguiente. Este
efecto de tratamiento térmico produce
una recristalización con refinamiento
de grano, mejorando notablemente la
tenacidad del metal de soldadura [2,7].
El metal de soldadura tiene
una composición resultante que es
consecuencia del aporte de metal base
fundido en los bordes de la junta y el
metal de aporte propiamente dicho.
En consecuencia el MS es producto
de la dilución entre ambos materiales;
esta última se define en % como una
relación, en la sección de la junta, entre
el área de metal diferente al de aporte y
el área total de la sección de la junta.
Por su parte la ZAC es una región
del metal base adyacente a la línea de
fusión cuyo tamaño dependerá del
aporte térmico de la soldadura. En la
ZAC se producen transformaciones
metalúrgicas de estado sólido, similares
a las que ocurren en los tratamientos
térmicos. La ZAC se puede subdividir
en zonas diferenciadas desde el punto
de vista microestructural en función del
tipo de transformación que se produce
en el acero. La zona adyacente a la
línea de fusión está caracterizada por
una microestructura de granos gruesos
donde se alcanza una temperatura por
encima del punto crítico superior del
acero (Ac3) produciendo austenitización
con crecimiento de grano. El efecto del
grano grueso deteriora la tenacidad
haciendo que la ZAC, en esa región,
sea más susceptible a la propagación
de una fisura. Además, dependiendo
del aporte térmico, la velocidad
de enfriamiento y la composición
del acero pueden originarse, por
transformación, fases duras o frágiles
sensibles a la aparición de fisuras.
A la región de grano grueso le sigue
una región de transformación de fase
que determina una microestructura
de grano fino, en general, de buenas
propiedades mecánicas. Finalmente
tiene lugar una región subcrítica con
transformaciones parciales, similares
a las del recocido subcrítico de un
acero, cuyo límite es la aparición de
material base no afectado. La figura
2 muestra un esquema de la ZAC en
la soldadura de una sola pasada [8] y la
figura 3 para soldadura multipasada.
Esta última permite un revenido tanto
del metal de soldadura como de la
ZAC, refinando la microestructura y
mejorando las propiedades mecánicas
de la misma.
Soldabilidad
La soldabilidad puede definirse
como la mayor o menor facilidad que
presenta un metal para ser soldado;
permitiendo la obtención de soldaduras
sanas, homogéneas, que respondan
a las necesidades para las que fueron
realizadas, incluyendo los requisitos de
fabricación.
Por su parte la definición
establecida por el Instituto Internacional
de Soldadura (International Institute of
Welding, IIW) dice que: “un material
metálico es considerado soldable, en
un grado dado, para un proceso y para
una aplicación específica, cuando una
continuidad metálica puede ser obtenida
mediante el uso de un proceso adecuado,
tal que la junta cumpla completamente
con los requerimientos especificados
tanto en las propiedades locales como
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
en su influencia en la construcción de la
cuál forma parte”.
En el caso particular de la soldadura
de aceros también la soldabilidad
puede ser definida, simplemente,
como la mayor o menor facilidad que
presentan los aceros para ser unidos
mediante soldadura. De esta forma
podemos decir que la soldadabilidad
de un acero depende en gran medida
de su composición química, tanto por
el contenido de carbono como de otros
elementos de composición que actúan
de manera análoga. Cuanto mayor sea
el porcentaje en peso de carbono y otros
elementos de composición mayor será la
tendencia al aumento de templabilidad
del acero y consecuentemente menor
su soldabilidad. La templabilidad
indica la tendencia a la formación de
microestructuras de temple, martensíta,
cuya susceptibilidad a la fisuración bajo
determinadas condiciones de soldadura
es muy importante. En los aceros las
características de temple se evalúan
a través de las curvas denominadas
temperatura- tiempo- transformación
(TTT) [1,7], figura 4, que permiten medir
la proporción de la transformación
a temperatura constante (curvas
isotérmicas).
En soldadura para evaluar las
transformaciones del acero, en relación
con las características de soldabilidad
que posea, se aplican curvas de
enfriamiento continuo (CCT) [9], figura
5. Dichas curvas miden la proporción
de la transformación en función del
tiempo para una disminución continua
de la temperatura. En las técnicas
de tratamientos térmicos las curvas
CCT son normalmente utilizadas
para analizar las transformaciones
en el acero que permitan establecer
un camino para relacionar proceso
con microestructura y propiedades
mecánicas resultantes. Considerando
que en las uniones soldadas se
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
produce un proceso de enfriamiento
relativamente rápido y continuo, de
forma similar al tratamiento térmico
del acero por aplicación de un medio de
enfriamiento(agua, aceite, aire, sales,
etc), se puede extender la aplicación
de las curvas CCT para evaluar, en
determinadas condiciones de soldadura
y composición química del acero, la
aparición de microestructuras con fases
frágiles (martensita) o las denominadas
zonas locales frágiles (ZLF o LBZ en
nomenclatura inglesa) [10-11].
Una forma práctica de evaluar
la soldabilidad es por medio de un
parámetro denominado carbono
equivalente(CE), el cual se expresa en
un número dado como % de peso, que
vincula al carbono y otras elementos de
aleación que inducen la templabilidad
del acero. Se han desarrollado una gran
ZAC
Metal base (MB)
Metal de soldadura (MS)
cantidad de fórmulas de CE [12], pero
las más utilizadas o tomadas como
referencias son las siguientes:
Fórmula IIW
CE C
(Mn+Si) (Cr+Mo+V) (Ni+Cu)
6
5
15
Fórmula de Ito y Bessyo
Pcm C Si Mn Cu Ni Cr Mo V 5B 30 20 20 60 20 15 10
Cuanto mayor sea el valor del
CE (%) menor será la soldabilidad
del acero y deberán tomarse medidas
de precaución para la soldadura de
manera de evitar el riesgo a la aparición
de fisuras. Con valores de CE (%),
según la fórmula del IIW menores
que 0,30 tendríamos una muy buena
soldabilidad del acero para diferentes
y variadas condiciones de soldadura.
ZAC CG (CGHAZ)
ZAC IC (ICHAZ)
ZAC SC (SCHAZ)
ZAC GF (FGHAZ)
ZAC CG (CGHAZ):
Región de grano grueso o de crecimiento de grano
ZAC GF (FGHAZ):
Región de grano fino o de recistalización
ZAC IC (ICHAZ):
Región intercrítica o parcialmente transformada
ZAC SC (SCHAZ):
Región subcrítica o de recocido subcrítico
Figura 2 | Regiones de la ZAC en la
soldadura de una sola pasada, entre
paréntesis las siglas correspondientes a la
nomenclatura en inglés [3]
ZAC CG IC(ICGHAZ ó IRCGHAZ): Región ZAC de grano
grueso (1a pasada) recalentada intercríticamente (2a pasada)
ZAC CG SC(SCGHAZ ó SRCGHAZ): Región ZAC de grano
grueso (1a pasada) recalentada subcríticamente (2a pasada)
Figura 3 | Regiones de la ZAC en una
soldadura multipasada, entre paréntesis las
siglas correspondientes a la nomenclatura
en inglés [3]
Figura 4 | Diagrama esquemático temperatura/tiempo/transformación, curva TTT [10]
Figura 5 |Diagrama de enfriamiento
contínuo, curva CCT, correspondiente a
un acero del tipo 1,25 Cr - 0,50 Mo
La definición de soldabilidad en
aceros se encuentra íntimamente asociada
7
con la integridad estructural de la unión
soldada de un material en relación con
el riesgo a fisuración en frío asistida por
hidrógeno. Este tipo de fisura implica
la interacción de numerosas variables
tales como: proceso de soldadura,
materiales de aporte y base, nivel de
hidrógeno, tensiones, velocidades de
enfriamiento y temperatura.
Una forma de visualizar este
problema es utilizando el denominado
Diagrama de Graville [13]. El mismo
permite una clasificación de los aceros
en base a su soldabilidad asociada a
problemas de fisuración en frío, en
función del porcentaje de carbono y de
elementos de aleación medidos a través
del carbono equivalente del IIW. El
diagrama agrupa a los aceros de acuerdo
al tipo de curva de templabilidad
(Ensayo de Jominy). La figura 6
muestra el diagrama de Graville en
el cual se distinguen tres zonas: I; II
y III. En la zona I los aceros tienen
bajo carbono, consecuentemente aún
bajo las condiciones más exigidas que
puedan generarse durante la soldadura
(elevado nivel de hidrógeno y alta
restricción) no son muy susceptibles
a fisuración. En la Zona II los aceros
tienen altos contenidos de carbono y
bajos elementos de aleación. Las curvas
de templabilidad indican un amplio
rango de durezas, con lo cual para evitar
microestructuras sensibles a la fisuración
deberá considerarse una disminución
de la velocidad de enfriamiento de la
ZAC, a través de un control en el aporte
térmico y empleo de precalentamiento al
conjunto soldado. En la zona III los aceros
poseen elevado carbono y elementos
de aleación, lo que les confiere un alto
endurecimiento, por lo que la soldadura
produciría microestructuras susceptibles
a fisuración bajo cualquier condición.
Por lo tanto, para evitar la fisuración
en frío asistida por hidrógeno en los
aceros ubicados en la zona III deberían
8
emplearse procesos de soldadura
y consumibles de bajo hidrógeno,
precalentamiento y eventualmente
tratamientos térmicos post-soldadura.
Figura 6 | Diagrama de Graville
Determinación del precalentamiento en la
soldadura de aceros estructurales
Un factor que controla la
microestructura de la ZAC, es su
velocidad de enfriamiento, esta
velocidad depende de los espesores del
material base, la geometría de la unión,
el calor aportado y la temperatura de
precalentamiento.
La velocidad de enfriamiento puede
entonces ser usada, dentro de cierto
rango, para prevenir la formación de
microestructuras peligrosas en la ZAC.
Tal como se ha establecido en párrafos
anteriores, por efecto de la velocidad
de enfriamiento pueden originarse en
el acero estructuras metalúrgicas de
elevada dureza por la transformación
directa de austenita a martensita. Si
calentamos el material, previamente a
la soldadura, disminuimos el desnivel
térmico desde la temperatura de fusión
del acero, desplazando la curva de
enfriamiento hacia la derecha del
diagrama o curva TTT o, para el análisis
de aceros bajo procesos de soldadura, la
curva CCT. De este modo se favorecen
las transformaciones metalúrgicas a
estructuras más blandas que resultan
menos frágiles y propensas a fisuración.
La temperatura de precalentamiento
tiene como principal función disminuir
la velocidad de enfriamiento de la
soldadura. Es la mínima temperatura
que debe ser alcanzada en todo el espesor
y en una zona suficientemente ancha a
ambos lados de la junta del material
base, antes que comience el proceso
de soldadura y que normalmente debe
mantenerse entre pasadas en caso
de soldadura de pasadas múltiples.
Se aplica localmente por resistencia
eléctrica (mantas térmicas) o llama de
gas y su medición se realiza, siempre
que sea posible, en la cara opuesta a la
que se está aplicando la fuente de calor
por medio de termocuplas, lápices
termo-indicadores, termómetros de
contacto, etc. La temperatura de
precalentamiento debe ser balanceada
con el calor aportado durante la
operación de soldadura de acuerdo
al tipo de acero y en función de las
propiedades requeridas para la junta.
La temperatura de precalentamiento
produce también un efecto importante
en la velocidad de difusión del
hidrógeno y previene la formación de
martensita en aceros de alto carbono.
Además tiene un efecto secundario
de reducir las tensiones residuales
disminuyendo los gradientes térmicos
asociados a la soldadura.
El precalentamiento incluye la
temperatura entre pasadas cuando se
trata de soldadura en multipasadas.
En general la temperatura de
precalentamiento
requerida
en
soldadura multipasadas es menor que
para soldadura de simple pasada. En
soldadura de multipasadas el calor de
la segunda pasada disminuye la dureza
de la ZAC que generó la primera
pasada y acelera la migración de
hidrógeno. Esto reduce notablemente
la posibilidad de fisuración en frío en
aceros soldados.
La pasada en caliente realizada
inmediatamente después de la
pasada de raíz, técnica habitual en
la soldadura de cañerías en campo,
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
es muy efectiva para prevenir la
fisuración en frío, dado que puede
reducir la concentración de hidrógeno
en aproximadamente un 30 a 40 %
comparados con los casos de pasada
de raíz solamente. Esta hace que la
temperatura de precalentamiento
necesaria se pueda disminuir entre 30
y 50 ºC aproximadamente. La pasada
en caliente además, puede disminuir
la dureza en la ZAC. Generalmente,
en la práctica las temperaturas de
precalentamiento pueden variar desde
temperatura ambiente hasta los 450
ºC, en casos específicos puede ser aún
mayor.
valoración de la importancia de estos
factores entre los distintos métodos. Por
ejemplo, el efecto de la composición
química difiere de un método a otro en
la evaluación de la importancia de cada
elemento de aleación y por lo tanto
pueden considerar distintos carbonos
equivalentes (CE). Alguno de los
métodos más conocidos y aplicados
para el cálculo de la temperatura de
precalentamiento son los siguientes:
Métodos predictivos para establecer
la temperatura de precalentamiento
Criterio de Suzuki y Yurioka
Existen numerosos métodos de
carácter predictivo propuestos para
determinar o estimar la necesidad
de precalentar en la soldadura de
aceros [13-18]. Estos métodos
consideran algunos o todos
los
factores que influyen en la fisuración
en frío: composición química del
acero, difusión de hidrógeno, calor
aportado, espesor del metal base,
tensiones residuales en la soldadura y
restricción de la junta. Sin embargo,
hay una considerable diferencia en la
a
Norma British Standard BS 5135
Nomograma de Coe
Criterio de Duren
Criterio de Ito y Bessyo
Método de Seferian
Método del Instituto Internacional
de Soldadura
ANSI/AWS D1.1, Código de Estructuras
Soldadas en Acero
Método de la Carta
Ensayos de soldabilidad
El fenómeno de fisuración en frío
es de tal importancia práctica que se han
desarrollado numerosos ensayos para
estudiar la susceptibilidad de un material
a la misma, permitiendo establecer
una temperatura de precalentamiento
Lehigh
Tekken o JIS
Slot
WIC
CTS
TWI
G-BOP
Cruciforme
Ranura circular
Los ensayos en todos los casos
consisten en realizar soldaduras con las
características, materiales y variables
del proceso que se está analizando,
pero bajo condiciones extremas de
restricción física y térmica, que hacen
propicia la aparición de fisuras y otros
defectos.
b
Figura 7 | Esquema de probeta para ensayo CTS, (a) en ángulo a 45º y (b) en baño de enfriamiento
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
adecuada que garantice una soldadura
libre de fisuras [7, 8, 13, 15]. Es por
ello que puede recurrirse a un análisis
experimental mediante ensayos de
soldabilidad a fin de establecer la
temperatura de precalentamiento y el
aporte térmico más adecuados para
evitar la aparición de fisuras y de esta
forma asegurar la integridad estructural
de la unión soldada. Se han desarrollado
diversos ensayos que permiten evaluar
la soldabilidad y particularmente el
riesgo a la fisuración en frío entre los
que podemos mencionar:
Figura 8 | Probeta para ensayo Tekken
9
Normalmente se utilizan varias
probetas que serán ensayadas a diferentes
temperaturas de precalentamiento para
determinar cual será el valor mínimo de la
misma que verifique la no aparición de
fisuras tanto para la ZAC como para el
metal de soldadura. En la figura 7 (a)
podemos observar un esquema del ensayo
CTS donde se trabaja con un ángulo
de 45° y bajo la restricción mecánica
de un tornillo central y dos soldaduras
laterales, previo a aplicar la soldadura
de ensayo. Esta configuración impide la
libre dilatación generando tensiones, que
en caso de no ser óptimas las condiciones
de soldabilidad, provocarán fisuras que
luego serán detectadas mediante métodos
visuales o ensayos no destructivos. Por
su parte la figura 7 (b) muestra un ensayo
similar pero con la placa en posición
vertical y parcialmente sumergida en un
baño de agua, agregando condiciones
térmicas desfavorables.
La figura 8 muestra la probeta
para ensayo Tekken [19] donde la junta
con bisel en Y inclinada provee una
importante restricción; una vez aplicada
la soldadura de ensayo se observa
la presencia de fisuras por medio de
ensayos no destructivos y exámenes
metalográficos.
La influencia del hidrógeno
El riesgo a figuración en frío en
la soldadura de los aceros depende de
varios factores mutuamente relacionados,
no obstante la cantidad de hidrógeno
introducido durante el proceso de
soldadura es de fundamental importancia.
Las
principales
fuentes
de
contaminación con hidrógeno para la
soldadura son: la atmósfera, humedad e
hidrocarburos (aceites, grasas, pinturas)
en la superficie del metal base, solventes,
humedad en el revestimiento del electrodo,
humedad en el fundente o flux, etc.
Los procesos y consumibles de
soldadura pueden ser clasificados en
relación con su contenido de hidrógeno
en: de muy bajo, bajo, medio y alto nivel.
Dependiendo de la cantidad de hidrógeno
introducido en el metal de soldadura, en
ml por cada 100 g de metal depositado,
se establecen los siguientes niveles:
Muy bajo, menor que 5 ml /100 g.
Bajo, entre 5 y 10 ml /100 g.
Medio, entre 10 y 15 ml /100 g.
Alto, mayor que 15 ml /100 g.
También aparece otro nivel
denominado de extra bajo hidrógeno con
valores menores que 3 ml /100 g.
La figura 9 muestra las distribuciones
estadísticas típicas del contenido de
hidrógeno en el metal depositado para
distintos procesos de soldaduras.
Discontinuidades y defectos en
las soldaduras |
A través de técnicas de inspección
visual y ensayos no destructivos (END)
es posible detectar, y en algunos casos
medir, discontinuidades existentes en las
uniones soldadas. Una “discontinuidad”
es una interrupción estructural que
dependiendo del riesgo que signifique
para el objetivo de la pieza soldada se
considera “defecto”.
Un defecto en una soldadura
puede constituir por su naturaleza,
tamaño y concentración un motivo
de no aceptabilidad en si mismo,
pudiendo ser un iniciador de fallas
en servicio. En general los códigos y
reglamentos constructivos establecen
criterios de aceptación y rechazo para
la evaluación de las discontinuidades
y defectos en las soldaduras; en la
tabla 2 podemos observar una síntesis
de las discontinuidades más comunes
de encontrar en uniones soldadas,
clasificados según su origen [20, 21].
Las discontinuidades también se
pueden clasificar por su forma: Las de
tipo plano o bidimensional, que son
particularmente graves porque crean
concentración de tensiones; ejemplos
de este tipo son: las fisuras, falta de
penetración, falta de fusión.
Las discontinuidades volumétricas
o tridimensionales, como poros e
inclusiones, son menos concentradoras
pero pueden afectar seriamente el área o
sección resistente de las uniones soldadas.
Figura 9 | Distribución estadística del contenido de hidrógeno para diferentes consumibles
y procesos [4]
10
Las características a tener en cuenta
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
en una discontinuidad serán: tamaño,
agudeza, orientación y localización
relativa a la soldadura.
Selección y clasificación de
materiales de aporte |
La selección del material de aporte
para una determinada unión soldada se
basa fundamentalmente en dos criterios:
la igualación de la resistencia con el
material base o igualación de resistencia
y similitud de composición química.
La igualación de resistencia
es frecuentemente aplicada en la
soldadura de aceros estructurales en
general, mientras que la igualación
por resistencia y composición química
se aplica en aceros que contienen
elementos característicos de aleación
para conferir propiedades específicas
relacionadas con el comportamiento en
servicio. Este es el caso de los aceros
destinados a aplicaciones tales como:
altas temperaturas, bajas temperaturas
o régimen criogénico, resistencia a la
corrosión (aceros inoxidables), etc.
En algunos casos se puede presentar
una variante a los criterios de selección
mencionados en los párrafos de arriba,
es la utilización de un material de aporte
con una resistencia menor al material
base. Dicha alternativa es definida
cuando se busca que la soldadura actúe
como fusible o cuando la resistencia
de los materiales base excede el nivel
de resistencia admisible y se define un
material de aporte ajustado a la necesidad
de resistencia estructural, privilegiando
un buen nivel de ductilidad y tenacidad
en el metal de soldadura.
Otro caso particular lo constituyen
las uniones soldadas de materiales
disímiles, como es el caso de la
soldadura de dos aceros de diferentes
niveles de resistencia a la tracción o la
soldadura de un acero inoxidable con un
acero al carbono. Por ejemplo: el caso de
dos aceros estructurales del mismo tipo
pero de diferente resistencia mecánica
requiere la selección de un material de
aporte para la unión soldada que iguale al
acero de menor resistencia.
Otros casos de uniones disímiles
requerirán un análisis menos sencillo
que el ejemplo dado para poder definir
adecuadamente el aporte, como es el caso
de la soldadura de un acero al carbono o
de otro tipo con un acero inoxidable.
Una vez definido el material de aporte,
será especificado en un procedimiento
de soldadura o para una solicitud de
compra de acuerdo con la clasificación
de las normas para materiales de aporte
en soldadura por arco. Existen normas
para aportes de soldadura con origen en
diferentes países, tales como:AWS (USA),
DIN, (Alemania) AFNOR (Francia),
IRAM (Argentina), GOST (Rusia), JIS
(Japón), entre otras e internacionales
como Euronorm o ISO.
La clasificación de los materiales de
aporte se realiza por proceso de soldadura;
las normas de materiales de aporte de
uso muy extendido internacionalmente
son las correspondientes a la Sociedad
Americana de Soldadura, AWS
(American Welding Society). La tabla
3 brinda una guía básica de orientación
para la selección de materiales de aporte
para algunos aceros estructurales, tanto
al carbono como aleados. [20]
Tabla 2 | Discontinuidades en uniones soldadas.
Discontinuidades
Referidas al diseño
Originadas en el procedimiento
y/o en el proceso de soldadura
Originadas en relación Fisuras
con el comportamiento
metalúrgico de las uniones
soldadas y el proceso de
soldadura
Porosidad
Producidas o propagadas Fisuras
en servicio
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Cambio de sección
Concentradores de tensiones
Desalineado
Socavado
Concavidad / convexidad
Falta de penetración
Falta de fusión
Solapado
Quemado
Contracción
Inclusiones
Películas de óxidos
Cráteres
En caliente
En frio
De recalentamiento
Desgarramiento laminar
Localizada
Uniforme
Vermicular
Fatiga
Crecimiento estable dúctil
Corrosión
Creep
Fragilización por revenido
11
Tabla 3 | Guía de selección básica de procesos y aportes para aceros estructurales ASTM
Acero
Límite de Fluencia
mínimo (MPa)
ASTM A36
250
ASTM A53
Grado B
250
ASTM A106 Grado B
240
ASTM A131 Grado A, B, CS, D, DS, E
235
ASTM A139 Grado B
241
ASTM A381 Grado Y35
240
ASTM A500 Grado A
228
Grado B
290
ASTM A501
250
ASTM A516 Grado 55
205
Grado 60
220
ASTM A524 Grado I
240
Grado II
205
ASTM A529
290
ASTM A570 Grado 30
205
Grado 33
230
Grado 36
250
Grado 40
275
Grado 45
310
Grado 50
345
ASTM A573 Grado 65
240
Grado 58
220
ASTM A709 Grado 36
250
API 5L
Grado B
240
Grado X42
290
Grado A, B, CS, D, DS
ABS
Grado E
Resist. a la Tracción (MPa)
400-550
415 min
415 min
400-490
414 min
415 min
310 min
400 min
400 min
380-515
415-550
415-586
380-550
415-586
340 min
360 min
365 min
380 min
415 min
450 min
450-530
400-490
400-550
415
415
400-490
400-490
ASTM A131 Grado AH32, DH32, EH32
315
470-585
Grado AH36, DH36, EH36
350
490-620
ASTM A441
275-345
415-485
ASTM A516 Grado 65
240
450-585
Grado 70
260
485-620
ASTM A537 Clase 1
310-345
450-620
ASTM A572 Grado 42
290
415 min
ASTM A572 Grado 50
345
450 min
ASTM A588 (< 100 mm)
345
485 min
ASTM A595 Grado A
380
450 min
Grados B y C
415
480 min
ASTM A6065
310-340
450 min
ASTM A607 Grado 45
310
410 min
Grado 50
345
450 min
Grado 55
380
480 min
ASTM A618 Grado Ib, II, III
315-345
450 min
ASTM A633 Grado A
290
430-570
Grados C, D
345
485-620
(< 65 mm)
ASTM A709 Grado 50
345
450 min
Grado 50W
345
485 min
ASTM A710 Grado A, Clase 2 .
380
450 min
ASTM A808 (2-1/2 in y por debajo)
290
415 min
ASTM A913 Grado 50
345
450 min
API 2H
Grado 42
290
550-430
Grado 50
345
485 min
API 2W
Grado 42
290-462
427 min
Grado 50
345-517
448 min
Grado 50T
345-551
483 min
API 2Y
Grado 42
290-462
427 min
Grado 50
345-517
448 min
Grado 50T
345-552
483 min
API 5L
Grado X52
360
455-495
ABS
Grado AH32, DH32, EH32
315
490-620
Grado AH36, DH36, EH36
350
490-620
12
Especificación de proceso
y material de aporte según AWS
SMAW
AWS A5.1
E60XX
E70XX
AWS A5.5
E70XX-X
SAW
AWS A5.17
F6XX-EXXX, F6XX-ECXXX
F7XX-EXXX, F7XX-ECXXX
AWS-A5.23
F7XX-EXX-XX, F7XX-ECXXX-XX
GMAW y GTAW
AWS A5.18
ER70S-X
AWS A5.28
ER70S-XXX, E70C-XXX
FCAW
AWS A5.20
E6XT-X, E6XT-XM
E7XT-X, E7XT-XM
AWS A5.29
E7XTX-X, E7XTX-XM
SMAW
AWS A5.1
E7015, E7016
E7018, E7028
AWS A5.5
E7015-X, E7016-X
E7018-X
SAW
AWS A5.17
F7XX-EXXX, F7XX-ECXXX
AWS-A5.23
F7XX-EXX-XX, F7XX-ECXXX-XX
GMAW y GTAW
AWS A5.18
ER70S-X, E70C-XC
AWS A5.28
ER70S-XXX, E70C-XXX
FCAW
AWS A5.20
E7XT-X, E7XT-XM
AWS A5.29
E7XTX-X, E7XTX-XM
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Acero
Límite de Fluencia Resist. a la Especificación de proceso
mínimo (MPa)
Tracción (MPa) y material de aporte según AWS
API 2W
Grado 60
414-621
517 min
API 2Y
Grado 60
414-621
517 min
ASTM A572 Grado 60
415
515 min
Grado 65
450
550 min
ASTM A537 Clase 2
315-415
550-690
ASTM A633 Grado E
380-450
515-690
ASTM A710 Grado A, Clase 2 < 50 mm
415-450
495 min
ASTM A710 Grado A, Clase 3 > 50 mm
415-450
485 min
ASTM A913 Grado 60
415
520 min
ASTM A595 Grado 65
450
550 min
SMAW
AWS A5.5
E8015-X, E8016-X
E8018-X
SAW
AWS-A5.23
F8XX-EXX-XX, F8XX-ECXXX-XX
GMAW y GTAW
AWS A5.28
ER80S-XXX, E80C-XXX
FCAW
AWS A5.29
E8XTX-XX, E8XTX-XM
ASTM A709 Grado 70W
485
620-760
ASTM A852
485
620-760
ASTM A709 Grado100, 100W (< 65mm)
690
760-895
ASTM A514 (< 65 mm)
690
760-760
ASTM A517
620-690
725-930
SMAW
AWS A5.5
E9015-X, E9016-X
E9018-X
SAW
AWS-A5.23
F9XX-EXX-XX, F9XX-ECXXX-XX
GMAW y GTAW
AWS A5.28
ER90S-XXX, E90C-XXX
FCAW
AWS A5.29
E9XTX-XX, E9XTX-XM
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
SMAW
AWS A5.5
E11015-X, E11016-X
E11018-X
SAW
AWS-A5.23
F11XX-EXX-XX, F11XX-ECXXX-XX
GMAW y GTAW
AWS A5.28
ER110S-XXX, E110C-XXX
FCAW
AWS A5.29
E11XTX-XX, E11XTX-XM
13
Referencias |
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and selection, Irons and Steels,
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API
Specification
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Plates for Offshore Structures, API
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14
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welding of steels for wide diameter
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steels, Fatigue and Fracture Testing
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Materials, Philadelphia, 1990, p
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and Materials, Philadelphia, 1990, p.
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[13] B.A. Graville, B.A. Welding Society, 2000.
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steels, Proceeding of International [21] AWS Welding Handbook, Vol.
Conference, American Society for 1, 9th edition, American Welding
Metals, 1976, p 85-101.
Society.
[14] Yurioka, N. Comparison of
preheat predictive methods, IIW
Doc. IX- 2025-02.
[15] Vuik, J, Van Wortel, J. C. and Van
Sevenhoven, C. Application of very
low yield strength consumables in
the root pass of weldments to avoid
preheating, Welding in the World,
1994, vol.33, Nº 5, p 362-369.
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Higiene y Seguridad
en procesos de soldadura
Riesgo por exposición a ruidos
Por : G. Della Torre, Jefe de Higiene, Seguridad y Medio Ambiente,Gerencia de Calidad, ESAB-CONARCO
Riesgo por exposición a ruidos
La soldadura semiautomática
MIG/MAG genera un nivel de ruido
considerable, alcanzando los 80 dB.
Por otro lado, en conjunto con la
soldadura, se realizan frecuentemente
trabajos de amolado y remoción de
escoria. Se considera que existe
riesgo de daño permanente al sistema
auditivo cuando el personal está
expuesto a niveles de ruido de 85
dB(A) o mayores, para jornadas de
trabajo de 8 horas. Se puede aplicar
como regla general que el nivel de
ruido es inaceptable cuando se hace
difícil mantener una conversación.
Reducir el nivel de ruido (hasta
en 30-40 dB) mediante el uso de
mesas de corte bajo agua en procesos
de corte por plasma.
Medir el nivel de ruido e instalar
paneles absorbentes para evitar la
reverberancia.
Utilizar la protección auditiva
si existe riesgo de daño al sistema
auditivo.
Deben llevarse a cabo audiometrías
periódicas a intervalos regulares.
Ergonomía
Riesgos ergonómicos
Cuando se llevan a cabo procesos
de soldadura manual con materiales
pesados o durante soldadura de montaje,
las cargas son muy estáticas, los tiempos
de soldadura son largos y el equipo es
pesado.
Adicionalmente, la posición del
soldador depende de la ubicación de la
junta de soldadura. La soldadura sobre
cabeza es inapropiada desde el punto de
Acciones Preventivas
Inicialmente, se debe llevar a cabo
un análisis para evitar las fuentes de ruido
mediante modificaciones al proceso.
Reducir y en ciertos casos hasta
eliminar los procesos de amolado
y remoción de escoria, mediante
la utilización de un proceso de
soldadura
adecuado,
utilizando
gases de protección apropiados y
aplicando una técnica de soldadura
que corresponda.
Utilizar herramientas de amolado
y remoción de escoria mas silenciosas
Figura 1 | Diagrama esquemático niveles de ruido.
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
15
vista ergonómico.
Cuando se llevan a cabo arreglos de
piezas pequeñas con proceso de soldadura
MIG, existe el riesgo de lesiones a raíz de
movimientos repetitivos. La mano que
toma la torcha permanece contra la pieza
de trabajo, sin variar esta condición a lo
largo de la tarea.
Medidas de control –
dispositivos técnicos y equipos
Cuando se planifica un área de
trabajo, la altura de trabajo determina
que la postura a adoptar por el operador
sea la correcta. En este contexto,
plataformas elevadoras y posicionadotes
pueden resultar muy útiles.
Seguridad en los equipos y
protección mecánica
En el momento que comenzamos
a trabajar con máquinas con partes
móviles, como ser soldadoras con
robots o máquinas de corte automático,
debemos conocer los riesgos asociados
con el uso de estos equipos.
Comenzando por el diseño de estos
equipos, el mismo debe minimizar o,
en la medida de lo posible, evitar los
riesgos. Si esto no fuera posible por
razones prácticas, deben implementarse
medidas de protección adecuadas que
garanticen la seguridad del personal.
La posición del soldador está
parcialmente determinada por la
necesidad de mantener la vista en la
pileta líquida mientras suelda. Si la altura
de trabajo es muy baja, el soldador debe
agacharse para ver apropiadamente,
entonces una silla o banquillo puede
resultar muy útil.
Las acciones apropiadas pueden ser
adoptadas a distintos niveles:
Debe evitarse el trabajo con las
manos en alto a la altura o por encima de
los hombros, siempre que sea posible.
Se recomienda el uso de posicionadores
para colocar la pieza a soldar y asegurar
su accesibilidad y altura. De esta
manera se logra una posición adecuada
y se facilita el proceso ya que la junta se
halla en la posición óptima.
Si no es posible la protección directa
por razones funcionales, el operador
debe posicionarse fuera de la zona de
riesgo y alguna clase de división debe
instalarse alrededor del equipo para
reducir los riesgos al personal.
Cuando se sueldan tubos u otros
objetos cilíndricos, se recomienda el
uso de camas de rodillos.
Otra pieza importante durante la
soldadura es el soporte para dejar la
torcha en posición, cuando se hace una
pausa en el trabajo
Protección mecánica o cobertura
que provea protección directa. Estos
dispositivos de protección deben ser
suficientemente robustos sin impedir o
limitar la visibilidad o la operación
El equipo de protección personal,
la capacitación, la información y las
señales de advertencia son a la vez
necesarios para minimizar los riesgos
que persisten luego de adoptar las
acciones anteriores.
Las directivas de la Unión
Europea
Las directivas sobre maquinarias
deben ser cumplidas dentro de la Unión
Europea, a partir del 1ro de enero
de 1995 para toda máquina nueva
producida. De acuerdo con la directiva,
se define una máquina aquella que tiene
una parte móvil y puede operar en forma
independiente.
Las directivas sobre máquinas
establecen las especificaciones básicas de
seguridad para este tipo de equipos. Se puede
consultar Información mas detallada en los
Estándares Europeos (EN). La aplicación
de estos estándares en básicamente
voluntaria, aunque si una máquina está
producida bajo estos estándares, cumple
con la directiva señalada. El sello CE indica
que una máquina cumple con las directivas
de la UE.
El acceso a la zona de trabajo de
la máquina debe poseer dispositivos de
corte de la operación de la máquina en
caso de acceso no autorizado.
El área puede poseer sensores de
detección que monitoreen el ingreso a
la zona de trabajo o detengan el equipo
en caso de existir alguien presente.
Los dispositivos deben ser diseñados
evitando que sean franqueados fácilmente.
La protección debe también
contemplar al operador que debe realizar
la tarea dentro de la zona de riesgo por
cualquier razón
16
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
La Industria del Cemento y sus
Aplicaciones para Recuperación y
Protección contra el Desgaste.Parte1
Por: Ing. Juan Castilla, División Eutectic-Castolín, ESAB - CONARCO
El objetivo de esta serie de artículos
es proporcionar una guía fácil e ilustrada
de la fabricación del cemento, los equipos
que se utilizan y el funcionamiento general
de los mismos. Cada paso estará
acompañado de la identificación, ubicación
y descripción de varias aplicaciones
exitosas de Castolin + Eutectic®.
durante los últimos años.
Introducción
El cemento Portland se fabrica
mediante el calentamiento de una
mezcla muy fina de caliza (o marga)
y pizarra (o arcilla) en un horno
rotativo junto con otros materiales
hasta aproximadamente los 1480ºC,
punto en el que dichos materiales se
convierten en una masa semifundida y
granular al rojo vivo que se denomina
clinker. Aproximadamente el 25 por
ciento del material se funde en el horno,
lo cual ayuda a ligar el resto del material
en la forma de gruesos o nódulos,
así como a potenciar la reacción
química que transforma el material
en el ingrediente básico del cemento
Portland. Cuando sale del horno, el
clinker debe enfriarse rápidamente para
que obtenga la estructura correcta.
Cuando se ha enfriado, el clinker
se pulveriza con aproximadamente
un 6 % de yeso (y/u otros materiales)
para producir varios tipos específicos
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
de cemento Portland y más
específicamente, a fin de ampliar el
tiempo de fraguado del hormigón
con el cemento, de forma que pueda
verterse y trabajarse antes de que
endurezca. Sin yeso, el hormigón
tampoco conseguiría la resistencia
que sólo puede obtenerse por medio
de un fraguado más lento.
es idéntica para los dos, pero también
existen procesos diferenciados que
implican problemáticas específicas
de desgaste. A fin de simplificar el
artículo, hemos dividido el proceso de
fabricación del cemento en cinco fases
consecutivas:
Existen básicamente dos
procedimientos para la fabricación del
cemento. Gran parte de la tecnología
CANTERA
TRITURACION
1) Cantera
2) Trituración
3) Producción
4) Pulverización y
5) Almacenamiento/Envío
PRODUCCION
PULVERIZACION
ALMACENAMIENTO
Fig. 1 | Esquema del proceso de fabricación del cemento
Proceso Seco
contra Proceso Húmedo.
La inmensa mayoría de las
cementeras en España fabrican el
cemento mediante el proceso seco,
o trituración de las materias primas
transfiriéndolas secas al horno, lo que
se describe en el texto siguiente. No
obstante, algunas de las cementeras
fabrican mediante el proceso húmedo.
En el proceso húmedo, las
materias primas son o bien blandas
y húmedas, como la arcilla mojada
o marga, o son secas o casi secas, y
se añade agua durante el proceso de
pulverización. En todo caso, se añade
agua durante el proceso húmedo a fin
de crear una mezcla acuosa o lodo
que puede rociarse en el horno. En
proceso húmedo, el horno debe ser
mucho más largo para secar la mezcla
antes de alcanzar la temperatura de
calcinación de 1480 ºC. Cuando el
material alcanza la temperatura correcta
en el horno, el resto del proceso es el
mismo tanto para el proceso seco como
para el proceso húmedo.
17
Canteras
Trituración
Materias primas
Trituración primaria y secundaria
El primer paso en la fabricación
del cemento es obtener las materias
primas que se necesitan. Entre los
materiales básicos se incluye algún
tipo de caliza o marga, más pizarra
o arcilla. Aunque la mayor parte de
las cementeras suelen estar ubicadas
al lado o cerca de la fuente principal
de caliza, otros materiales (arena,
mineral de hierro, yeso, “piedra muy
caliza” y, más recientemente, escoria
procedente de la fabricación de acero)
se adquieren y transportan por carretera
o por ferrocarril. En todos los casos, la
ubicación original de las cementeras se
hallaba en las proximidades de alguna
fuente abundante de algún tipo de piedra
caliza.
En la parte inferior de la imágen
de la cantera (abajo, izquierda), se
aprecia la nave de trituración primaria.
Si la cantera original se agota, o
si deja de resultar económicamente
viable extraer la caliza, la planta se cierra
o los materiales se transportan desde otro
origen. Dicha decisión normalmente se
basa en factores económicos, tales como
el estado del mercado correspondiente a
la planta, el hecho de que los materiales
puedan ser transportados de una manera
eficaz y rentable, y el estado de la planta
y sus equipos, así como los costes de
energía y mano de obra local.
techo o al menos una nave de grandes
dimensiones semicerrada.
Las trituradoras primaria y
secundaria pueden ser de varios tipos
(rotativa, de garras, de impacto, de
martillos, de rodillos, de dientes
etcétera). Lo importante es que,
aunque todas estas máquinas realizan
la misma función general, cada una
la realiza de un modo diferente. El
tipo y forma de trituradora elegidos
para una aplicación determinada
suele variar en función del tipo de
material en proceso y las propiedades
o características inherentes del mismo,
por ejemplo:
Una cinta transportadora de 425
metros de longitud transporta los
fragmentos de caliza resultantes de
150 mm a la trituradora secundaria
(abajo, derecha), que los reduce a
su vez a fragmentos de 100 mm
máximo.
Anexa a la nave de trituración
secundaria, existe un gran recinto
cerrado con cúpula, donde se almacena
la caliza y se mantiene en estado
seco hasta que pasa a la trituradora
de materia prima para ser mezclada
y pulverizada con otros materiales. A
continuación se almacena antes de
pasar al horno.
No todas las cementeras disponen
de este tipo de almacenamiento
cerrado, si bien dispondrán de algún
dispositivo de protección - por
ejemplo, una gran estructura con
Fig. 2a | (1) Camiones en la cantera
(2) Palas de carga
Capacidad de trituración
Contenido de humedad
Tipos de impurezas
Valor abrasivo
Valor de dureza
Fig. 3 | Plantas de trituración
primaria y secundaria
Normalmente, se extrae el material
de la cantera con explosivos, y es
cargado o transportado por medio
de grúas, ruedas de cangilones,
líneas de arrastre, camiones, cintas
transportadoras, etcétera.
Fig. 2 | Vista de una cantera típica:
(1) Camiones, (2) Palas de carga
18
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Trasporte y Almacenamiento
de Materias Primas
Cuando las materias primas han
sido trituradas a las dimensiones
correctas para su pulverización
definitiva y “calcinación”, se almacenan
en grandes cantidades para asegurar
una alimentación adecuada incluso en el
caso de una posible interrupción de las
operaciones de cantería y trituración.
(3) Revestimiento lateral/chapas de “pared”
(8) Rastrillo apilador/separador
Por tanto, el almacenamiento protegido
constituye un aspecto importante en
la obtención de los mejores resultados
en los procesos posteriores. La razón
principal para cambiar a este tipo de
almacenamiento de la caliza triturada,
es la protección de las materias primas
contra la intemperie y la consiguiente
mejora de la calidad de los materiales
que se transfieren al horno. También
se realiza a fin de eliminar (o cuando
menos reducir al mínimo) el polvo
que se libera al ambiente.
Nave de almacenamiento en cúpula
(4) Martillos
(5) Bandejas y/o tolvas
(6) Trituradora Bedeschi de tipo barras
(7) Trituradoras de tipo rodillos y/o prensa de
rodillos
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
(9) Bordes reparados de las palas de un apiladorseparador
(10) Soporte central/tolva del apilador-separador
(11) Sistemas transportadores
(12) Resbaladeras y tolvas
La caliza se transporta de la
trituradora en una cinta transportadora
equipada con una resbaladera móvil
aérea de descarga, que permite
distribuirla dentro del recinto en una
gran pila circular de unos 12 metros de
altura. En el centro de dicha pila existe
una máquina apiladora-separadora, que
consta de dos componentes básicos.
El primero, un gran “rastrillo” que
recorre toda la superficie de la pila de
caliza, desplazando el mineral de las
diferentes zonas y depositándolo en el
suelo.
El segundo componente consiste
en una serie de rasquetas, montadas en
una cadena rotativa a poca distancia del
suelo. Las rasquetas arrastran la caliza
por el suelo al centro de la nave y hasta
una cinta que la lleva a los silos de
mezclada.
Fig. 4 | Nave de almacenamiento
19
Trituración
de Materia Prima Pulverizada
Almacenamiento
de Materia Prima Pulverizada
A continuación, la caliza
triturada procedente de la zona de
almacenamiento debe ser mezclada o
combinada y pulverizada formando
una “alimentación”, que se “calcina” en
el horno. En el caso ilustrado, una cinta
transporta la materia prima pulverizada
a un gran silo situado junto con otros
silos que contienen pizarra, mineral de
hierro y “caliza de alta concentración”.
Desde las trituradoras, el ventilador
de materia prima crea una gran corriente
que succiona los finos transportándolos
a unos silos de almacenamiento. Dicho
material muy fino se captura en una
nave de ensacado, pasando también a
los silos. Desde los silos, utilizando
bombas Fuller-Kinyon, se mezcla el
material almacenado y se envía a los
silos de alimentación del horno a la
espera de su introducción en el mismo.
Las materias primas se mezclan
en una cinta transportadora móvil y se
transfieren a un elevador Aumund de
cangilones que eleva el material a lo
más alto del sistema de alimentación del
proceso de pulverización y lo deja deposita
en la parte superior de un sistema de
tolvas y resbaladeras. A continuación,
cae a la mesa rotativa vertical del
molino de rodillos (Loesche), donde se
pulveriza a las dimensiones definitivas,
relativamente pequeñas (principalmente
de malla 200 o menor).
En algunas plantas de cemento
la última o tercera trituradora es
de tipo de martillos, pero son cada
vez más las plantas que utilizan el
molino de rodillos o trituradora de
mesa (una gran mesa redonda que
gira bajo unos gruesos rodillos de
fundición que trituran los materiales
contra la mesa). En determinados
casos la tercera máquina también
puede ser una trituradora rotativa.
(13) Silos de mezclado
(14) Transportadores
(15) Resbaladeras y tolvas
Los desgastes sufridos por el
ventilador de materias primas y su
alojamiento pueden resultar muy
agresivos, dependiendo del sistema
que se utilice. Si bien normalmente se
producirá un desgaste anual visible en
los bordes de los álabes del ventilador,
también se producirá desgaste en
mayor o menor medida en la superficie
y en las superficies de salida de los
mismos. Además, puede observarse un
severo desgaste en los laterales y las
superficies principales del alojamiento.
Los silos de almacenamiento de
materias primas pulverizadas, por regla
general, requieren pocas reparaciones.
(16) Martillos de un molino de martillos
(17) Ventiladores de materia prima pulverizada
Fig. 5 | Esquema de triturado de materias primas
20
(18) Alojamiento del ventilador de materia prima
pulverizada
Fig. 6 | Silos de almacenamiento de materias primas pulverizadas
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
Guía de Aplicaciones de
Recuperación y Protección
Cantera
Camiones de cantera
Los camiones de cantería
siempre se desgastan con demasiada
rapidez en la caja y cartelas del
camión. Gran número de canteras
utilizan placas de desgaste CDP-4666
para una mejor vida útil, sobre todo
en el extremo de descarga de la caja.
Palas de carga frontal
Las palas excavadoras sufren
desgastes en el fondo, en los laterales
y en la parte posterior de las palas, y
particularmente en la parte inferior de
las placas o reglas de deslizamiento.
Algunos clientes reconstruyen en
la actualidad las palas con placa de
desgaste CDP-4666, al igual que los
laterales y parte inferior de las placas
de deslizamiento.
Trituración
Placas de revestimiento lateral/ placas de “pared”
Aunque la sustitución de estas
placas puede superar en varias
veces la vida útil de los repuestos
originales, la utilización del
revestimiento antidesgaste R-8811
como medida de protección en las
esquinas interiores aumenta la vida
útil de la placa y del eje, ralentizando
la acumulación de los finos alrededor
del eje.
Martillos
Los martillos de las aplicaciones
de alto impacto se suelen reconstruir
con alambre 3205 recubriéndose
finalmente con alambre 4601 ó DO*10.
En los casos en los que coexistan una
alta abrasión y un bajo impacto, se
ha demostrado que los martillos con
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
revestimiento de R-8811 mejoran la
vida al desgaste hasta el 500 o 600%.
Resbaladeras y/o tolvas
Las resbaladeras o tolvas que
experimenten un desgaste demasiado
rápido se recubren con una placa de
desgaste CDP-4666, o se revisten
con una cubierta de CDP-4666,
habiéndose demostrado una vida de
entre tres o cuatro veces superior
con respecto a soluciones anteriores,
incluyendo las placas anti-desgaste
convencionales.
Trituradoras de barras tipo Bedeschi
Este rotor equipado con barras
fue diseñado para la trituración
de caliza blanda con arcilla, pero
los dientes de tipo barra sufrían
un desgaste de mas de 40 mm tras
la trituración de menos de 30.000
toneladas de mineral. Mediante
la reconstrucción con hilo 4601
y los retoques semanales in situ
con alambre DO*10 se duplicó el
rendimiento, y el desgaste se redujo
en un 80%.
Trituradoras de rodillos
y/o rodillas de prensa
Normalmente, los dientes
de las trituradoras de rodillos se
reconstruyen para prolongar su vida
con el alambre 3205 y la técnica
de molde de cobre, a continuación
se aplica un recubrimiento con uno
de los hilos E+C® específicamente
diseñado para el problema concreto
de desgaste. Se están reconstruyendo
rodillos de prensa de superficie
plana con alambre 4923 y con
unos procedimientos de soldadura
especiales.
Almacenamiento y transporte de
materias primas
Rastrillo apilador/separador
Si bien los rastrillos pueden
21
repararse sin mayores dificultades,
un cordón de un electrodo 5006
en ambos lados del borde inferior
proporcionará una vida útil entre 3 y
5 veces superior.
Bordes reparados de cangilones
de rastrillo apilador/separador
Los cantos de los bordes de
los cangilones estaban desgastados
después de menos de un año por lo
que fue necesario reforzar los mismos
con barras de acero para mantener
la producción, estando a punto de
ser sustituidos por otros nuevos. Sin
embargo, la utilización de bordes
de repuesto formados con placas
de desgaste CDP-4666 y soldados
en su posición, proporcionaron
una solución incluso mejor que un
producto nuevo a un coste mucho
más reducido.
Tolva/soporte central de rastrillo apilador/separador
Se produjeron agujeros en la
cubierta exterior de la tolva/soporte
central después de tan sólo dos años.
Un año después de instalar placas
de desgaste CDP-4666 casi no se
observaba deterioro alguno.
Sistemas transportadores
Los “faldones” protectores que
impiden que los materiales caigan por
los lados de las cintas transportadoras
se desgastan con mucha rapidez.
La construcción de los mismos con
placas de desgaste CDP-4666 puede
proporcionar más de cinco veces la
vida útil de la pieza original.
Resbaladeras y tolvas
Las resbaladeras y tolvas
desgastadas y reparadas o
reconstruidas con placas de desgaste
CDP-4666 multiplican en varias
veces la vida útil de la pieza original.
Pulverización de materias primas
22
Silos de mezclado
Los faldones de la parte inferior
del silo impiden el derrame, pero
se desgastan muy rápidamente. La
sustitución del faldón interior por
placas de desgaste CDP-4666 reduce
los períodos de mantenimiento y
dura más de 3 – 5 veces más que los
revestimientos originales.
Cintas transportadoras
Las cintas transportadoras en
esta zona también pueden disponer
de “faldones” que impiden que los
materiales caigan de la cinta. Dichos
faldones pueden ser sustituidos con
placas de CDP-4666, que multiplican
varias veces la duración del material
original.
Resbaladeras y tolvas
Las ubicaciones de las
resbaladeras y tolvas desgastadas
dificultan las reparaciones internas.
La instalación de un revestimiento
exterior de placas de desgaste
CDP-4666 se ha convertido en una
reparación mucho más fácil y más
económica que prolonga varias veces
la vida útil de dichos componentes.
Martillos de los molinos
Cuando se utilizan molinos de
martillos para triturar la materia
prima, los efectos del impacto
se reducen en gran medida si
se compara con las trituradoras
secundarias o terciarias, sin
embargo la abrasión es mayor en
gran medida ya que los martillos
actúan normalmente con material
mucho más fino. En estos casos el
revestimiento con R-8811 puede
superar el rendimiento de cualquier
otro revestimiento probado con
anterioridad.
Almacenamiento
de materia prima lista para el horno
Ventiladores de materia prima
Los ventiladores de materia
prima crean la succión para mover
toneladas de materia prima desde
la trituradora o molino a los silos
de almacenamiento antes de que se
alimente al horno. La erosión de
estos ventiladores puede ser muy
grave. Las cuchillas pueden dotarse
de placas de desgaste CDP-4666 o
CDP-112 o revestirse con polvo PE3029, dependiendo de su estado y el
metal base.
Alojamientos de los ventiladores de materia prima
El alojamiento de los ventiladores
de materia prima está sujeto a la misma
erosión que el ventilador, pero resulta
incluso más grave ya que cualquier
orificio o fuga del alojamiento reducirá
la eficacia del sistema.
Si bien se emplea la placa de
desgaste CDP-4666 para reparar el
alojamiento al igual que los ventiladores,
también puede ser una aplicación ideal
para el composite AbraCor ® 5.
Este es mucho más simple de
aplicar que la placa CDP-4666, y
los ahorros de mano de obra son
significativos y la esperanza de vida es
excepcional en este tipo de erosión.
SOLDAR CONARCO Nº 129 2007
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SOLDAR CONARCO Nº 129 2007