CONSTRUCCIÓN
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INDUSTRIA
Soldadura & Recubrimientos
Impresa en México €4,00
Publicación Bimensual
México Año 4 No. 15
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COMPOSICIÓN DE LOS ELECTRODOS
Los electrodos están hechos de materiales con una composición similar a la del metal a ser soldado. Hay una variedad de factores que intervienen en la elección del electrodo. Por ejemplo, el proceso SMAW utiliza electrodos consumibles, lo que significa que se convierten en parte de la soldadura; mientras que los electrodos para TIG son de tipo no consumible.
Formulaciones estratégicas La formulación de los recubrimientos de los electrodos de soldadura, se basa en principios bien establecidos de la metalurgia, la química y la física. Por ejemplo, un electrodo de acero inoxidable de tipo E308, debe tener un máximo de 0.08% en peso de carbono (C). Un electrodo E308H sin embargo, debe tener al menos 0.04% C, hasta un máximo de 0,08% de contenido de C, proporcionando una mayor resistencia a la tracción y a la fluencia a temperaturas elevadas.
SEGURIDAD
E HIGIENE LABORAL
CUIDANDO LOS PULMONES Es fundamental comprender que muchos gases y humos emanados del proceso de soldadura, pueden ser invisibles y no desprender olores, pero si ser muy peligrosos. El calor en la llama y su radiación ultravioleta, pueden producir gases como monóxido y dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y ozono, entre otros.
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NUESTRA SALUD
ADEMÁS LOS HUMOS
FIEBRE DEL SOLDADOR
Los daños a la salud pueden ser muy graves, ya que el humo de la soldadura contiene contaminantes que pueden dañar las vías respiratorias, provocando ronquera, dolor de garganta, irritación de los ojos y daños a los pulmones, incluso provocar cáncer.
La soldadura también produce humos que se forman por la presencia de vapores de metales calientes que, al enfriarse, se condensan en partículas muy pequeñas que permanecen suspendidas en el vapor o gas. Las partículas pueden ser menores a un micrómetro.
La fiebre por humos de metal es el trastorno agudo de la respiración más común que afecta a los soldadores. Es una enfermedad similar a la gripe, que dura de 24 a 48 horas y típicamente es causada por exposición a humos de zinc.
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TÉCNICA
CERTIFICACIONES
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS La globalización de los mercados mundiales hace necesario que las industrias homologuen sus estándares, todo para garantizar mayores niveles de calidad en ciertos procesos. En materia de ensayos no destructivos, en México actualmente existen dos asociaciones que pueden contribuir a tan importante tarea.
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IMENDE A.C.
AMEXEND A.C.
¿QUÉ ES EMA?
El Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos A.C., ofrece servicios de capacitación, calificación y certificación de personal en Ensayos no Destructivos (END), Inspección de Soldadura, Metalurgia y otras áreas afines; basados en los requisitos establecidos en las normas NMX-B-482, ISO-9712 e ISO-20807.
La Asociación Mexicana de Ensayos No Destructivos A.C., establece su misión en desarrollar el esquema mexicano de certificación de personal que realiza ensayos no destructivos, mediante los planes y las acciones de varios años de trabajo con las partes interesadas: empresas, instituciones y organizaciones.
La Entidad Mexicana de Acreditación, A.C. es una entidad de gestión privada en nuestro país, que tiene como objetivo acreditar a los organismos de evaluación dez la conformidad, como son los laboratorios de ensayo, de calibración, clínicos, unidades de verificación y organismos de certificación.
www.imende.com
www.amexend.org.mx
www.ema.org.mx
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NÚMEROS
INDUSTRIA ELÉCTRICA
• • MÉXICO
por su capacidad instalada ocupó en 2014 la posición
QUINCE en el mundo, con 63,030 MW (1.1% del total)
LÍDERES
Los en capacidad instalada son: China 1’223,370 (21.5%) Estados Unidos 1’110,020 (19.5%) Japón 311,370 (5.5%) India 270,090 (4.7%) Rusia 226,420 (4.0%) Brasil ocupó el lugar 8 (2.3%), España el lugar 11 (1.8%) Corea el 12 (1.7%) (Cifras en MW)
Fuente: www.tsp-data-portal.org
•
• CAPACIDAD INSTALADA
En México la capacidad instalada para generar electricidad a través de
El total de la
ENERGÍAS LIMPIAS fue de
en todo el país en 2015 fue de
19,265.64 (MW)
68,044.03 MW
en 2015.
Fuente www.gob.mx
• EL PRECIO DE LA ELECTRICIDAD
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El precio de la energía eléctrica de uso industrial varía dependiendo la zona geográfica y el nivel de tensión; pudiendo ser baja, media o alta. El precio actual de la energía de alta tensión, que es el nivel de energía más uti-
lizado en la industria, es igual en el centro, norte y sur del país. En el estado de Baja California es 5% más barato y en el estado de Baja California Sur el costo de la energía base es mayor al 10%.
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NÚMEROS
INDUSTRIA ELÉCTRICA
•En 2014
La capacidad efectiva en operación de la CFE por Gerencia Regional de Producción (GRP) fue: GRP Occidente GRP Sureste GRP Norte GRP Central GRP Noroeste
10,966 MW (27%) 9,781 MW (24%) 6,835 MW (17%) 6,316 MW (16%) 5,995 MW (15%)
Fuente: Dirección de Operación, Comisión Federal de Electricidad. Diciembre 2014. Cifras redondeadas. El total incluye 231 MW de plantas móviles. No incluye 1,400 MW de la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde, ni a los Productores Independientes de Energía (PIE).
• El precio promedio a nivel nacional del
kilowatt-hora (kWh) de 1999 al 2012 registró un incremento
de 260%, contra 82% de aumento en el Índice
• La CFE fue fundada el 14 de agosto de
Nacional de Precios al Consumidor (INPC) en el mismo lapso.
1937
Fuente: Periódico Zócalo Saltillo, con información de Reporte Índigo, agosto 2014.
• TARIFA CON CARGO FIJO
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La CFE agrupa sus centrales en cinco Gerencias Regionales de Producción (GRP): Noreste, Norte, Occidente, Central y Sureste. El esquema de tarifas horarias con cargos fijos tiene como objetivo reducir los costos operativos de la planta productiva nacional
y preservar los empleos, así como fomentar una mayor competitividad. Consiste en fijar los precios de las energías comprometidas en los períodos de punta, intermedio y base, para un lapso de 12 meses, es decir, los precios se mantienen fijos todo un año.
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CONTENIDO
FERREPRO EDICIÓN QUINCE
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CONTROL DE BAÑOS GALVÁNICOS La preparación de la superficie, su limpieza y la creación de las condiciones químicas apropiadas, son esenciales para garantizar que un recubrimiento se comporte conforme a las especificaciones establecidas.
46 CALIBRACIÓN DE LA SOLDADORA
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Se refiere al ajuste de los equipos con respecto a una lectura patrón, para cumplir con los estándares de calidad, si esto no se lleva a cabo, puede afectar todo el proyecto y el soldador tendrá que realizar correcciones innecesarias, si su máquina de soldar no hubiera sido calibrada correctamente.
48 MEDIDOR POR INDUCCIÓN El método de inducción magnética con solenoides se usa especialmente para medir recubrimientos en superficies ferromagnéticas como el hierro y el acero. Mide la variación del campo magnético que se produce entre la superficie y el sistema de solenoides con el que se realiza la prueba.
52 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Los END ayudan a asegurar que los componentes estructurales y mecánicos de un sistema, realizan su función de manera segura, fiable y rentable. Los técnicos de END realizan las pruebas necesarias para localizar los puntos de discontinuidades que pueden causar fallas o paros en el mismo.
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CONTENIDO
FERREPRO EDICIÓN QUINCE
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TECNOLOGÍA DE INVERSORES La tecnología inversora sustenta su funcionamiento en dispositivos electrónicos avanzados, trayendo grandes ventajas a los usuarios, tales como equipos más compactos, versátiles y muy eficientes para los procesos de soldadura.
32 SEGURIDAD EN SOLDADURA
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Los soldadores se enfrentan a una serie de riesgos que pueden ser potencialmente peligrosos, más aún, si no cuentan con conocimiento, experiencia y responsabilidad: descargas eléctricas, humos, gases, incendios y explosiones. En este artículo 5 medidas básicas de seguridad.
50 RETOS EN DESARROLLO La investigación científica y el desarrollo tecnológico deben ser una prioridad máxima para México, el reto está en evitar la fuga de cerebros que se produce cuando los científicos no están en contacto con los problemas reales de sus países de origen, o se enfrentan a un escaso apoyo.
58 CORTE POR PLASMA El proceso fue diseñado para ser utilizado en todos los metales que, debido a su composición química, no podían ser cortados por el proceso de oxicorte, como los aceros de alta aleación y aluminio. Esta la técnica también se utiliza hoy en día, para el corte de aceros no aleados y de baja aleación.
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DIRECTORIO
Director Editorial Enrique Sánchez Co-editor Alice Mora
Presidente y Director General Lic. Enrique Sánchez esanz@bestconcept.mx Dirección de Administración Lic. Angélica Morales administracion@bestconcept.mx Gerente Administrativo Rocío García C. Gerente Comercial Lic. Elvira Santos santos@bestconcept.mx Gerente de Operaciones Ing. Javier Sánchez Publicidad publicidad@bestconcept.mx
Diseñadora Montserrat Gamboa
VENTAS DE PUBLICIDAD
Ilustración Jaime Ruelas Daniel Olivares
publicidad@bestconcept.mx 52 55 5543 4581 5682 4672 Ciudad de México
Fotografía ESANZ Karina Sánchez Jessi Sanmore Colaboradores Adán Hernández, Alicia Paz, Federico Cruz, Alice Mora, Alejandra López, Saúl Linares, Marco Salinas, Guillermo Salas, Leobardo Durán, José Luis Ibarra, Pepe Ochoa, Ignacio Senobio.
Asuntos Editoriales editorial@bestconcept.mx
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Logística Gerardo Arvizu Web Master Eduardo Reyes
Impreso Por: Best Printing Tel. 5682 4672 Distribuido Por: Best Concept
TV ONLINE
Año 4, Número 15. Editor Responsable: Enrique Sánchez. Número de Certificado de Reserva otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor:04-2016-041911474600-102. Número de Certificado de Licitud de Título y Contenido: 16767. Domicilio de la Publicación: Av. Eugenia 701-A Col. Del Valle C. P. 03100, México, D. F. Imprenta: Best Printing Av. Eugenia 701-A Col. Del Valle C. P. 03100, México, D. F. Distribuidor, Despacho Everardo Flores, Serapio Rendón No. 87 Col. San Rafael C. P. 06470, México D. F. Precio: $50. El contenido de los artículos es responsabilidad exclusiva de los autores. Todos los derechos están reservados. Prohibida la reproducción parcial o total incluyendo cualquier medio electrónico o magnético con fines comerciales. Periodicicidad bimensual. Fecha a de impresión: Septiembre de 2016 EDITADA E IMPRESA EN MÉXICO.
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CARTA EDITORIAL
SEGURIDAD Y ÉTICA INDUSTRIAL
H
oy, la carrera por lograr bienes muebles e inmuebles cada vez más atractivos y eficientes para el público consumidor, provoca que diversas industrias manufacturen bellos y sofisticados productos de la mano de procesos industriales tan complejos, como lo son los recubrimientos por electro-deposición o conversión. Y si bien es cierto que la industria automotriz y aeroespacial representan una gran oportunidad de desarrollo para ciertos sectores de nuestra economía, también es muy cierto que implican un severo riesgo para nuestro entorno ecológico, así como para la seguridad de la sociedad; ya que los efluentes, producto de los baños de la industria de recubrimientos, pueden representar serios riesgos, si no se cuenta con el personal calificado, la tecnología y los equipos para reducir su impacto. Es por lo tanto, un gran reto para los ingenieros y técnicos mexicanos, mantenerse actualizados en las técnicas que garanticen eficiencia y productividad, sin olvidar nunca las normas de seguridad y ética industrial. Bienvenidos a Ferrepro, deseamos contribuir con nuestro granito de arena, a través de artículos, entrevistas y reportajes, a fortalecer una cultura de negocios mejor informada y más responsable. Saludos
Enrique Sánchez Editor en Jefe
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NEWS PROYECTOS EN
QUERÉTARO PARA 2016
Para el cierre de 2016, la Secretaría de Desarrollo Sustentable (Sedesu) de Querétaro, tiene prevista una inversión de alrededor de 50 mil millones de pesos, en aproximadamente 40 proyectos empresariales para la entidad. Estas inversiones se ubican principalmente en la actividad industrial, en los sectores automotriz, aeroespacial y de alimentos; así como en servicios financieros, en donde existen dos proyectos en negociación, y en la prestación de servicios, sobre todo en compañías de BPO. La procedencia de las firmas que buscan establecer sus operaciones en Querétaro es diversa, principalmente de Estados Unidos, algunas de Europa y Japón.
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SUBSECRETARÍA DE LA MINERÍA
Por la gran relevancia que representa la industria minera en nuestro país, la Secretaría de Economía habilitará en su estructura administrativa, una subsecretaría especializada en este ramo. Actualmente esta actividad se caracteriza por una estructura oligopólica, por una explotación en poder mayoritario de intereses privados nacionales y extranjeros, sujeta a consideraciones de rentabilidad y orientada a satisfacer los requerimientos del mercado mundial. Es necesario un control en este sector que genera una importante cantidad de divisas para el país, siendo México de los principales productores como plata, zinc, cobre y oro.
EXPORTACIONES DE MÉXICO EN 2015
380,622 mdd
México ocupa el 1er lugar como país latinoamericano en exportaciones de autos, petróleo, televisores de pantalla plana, aparatos electrónicos y tractocamiones
RECUBRIMIENTO PARA ENVASES PLÁSTICOS
Con el objetivo de poder utilizar hasta la última gota de diversos productos, así como para hacer más sencillas las labores de reciclado de los envases, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Colorado en Estados Unidos, ha desarrollado un material antiadherente con capacidad para eliminar hasta los líquidos más pegajosos, dejando la superficie completamente seca. Se trata de un recubrimiento hidrófobo de cera de abejas, que ha logrado su primer objetivo y se estudia optimizar la durabilidad mecánica del mismo, ya que de momento no es capaz de soportar entornos abrasivos.
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NEWS RECUBRIMIENTO
DE NANOPARTÍCULAS DE TITANIO En la Universidad Autónoma de Querétaro han diseñado un recubrimiento para superficies, a partir de nanopartículas de titanio modificadas. El proyecto denominado “Nano Ti02”, actúa a través de un proceso fotocatalítico que limpia y evita que se adhiera la suciedad en las superficies, a la vez que elimina las bacterias y purifica el aire. Según los desarrolladores, su aplicación será óptima en hospitales, ya que mata bacterias, o en empresas donde haya gran afluencia de monóxido de carbono, pues también purifica el aire que entra en contacto con la industria tratada.
75% Entre el
de las exportaciones nacionales están destinadas a Estados Unidos
a 80%
CERILLOS ELÉCTRICOS
SEGURIDAD EN MINAS La empresa zacatecana Hardware and Software Integrated Technologies (HAS-IT), desarrolló un sistema que permite la activación controlada de cerillos eléctricos para aplicaciones en los sectores minero y pirotécnico. Este desarrollo disminuye los riesgos para el personal de minas, en las detonaciones para el proceso de extracción de materiales. El sistema se compone de dos partes: una consola, en donde se monitorean las secuencias de salidas disponibles e intervalos de detonación, según programe el usuario, y la detonadora, en donde se conectan los cerillos eléctricos.
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Autos 21,364 mdd Petróleo 18,779 mdd
DEFINEN CUOTAS AL ACERO IMPORTADO
Mediante un comunicado, los industriales del acero se manifestaron conformes con las recientes medidas de la Secretaría de Economía (SE), al establecer cuotas compensatorias a la lámina galvanizada de China y Taiwán, que pagará hasta 0.563 dólares por kilogramo; así como al alambrón originario de China, que sólo ingresará al mercado nacional si paga 0.49 dólares por kilogramo. Las importaciones en el 2015 provocaron que la industria acerera local operara al 60% de su capacidad y se perdieran más de 10,000 empleos directos.
“Mi trabajo no es ser complaciente con las personas. Mi trabajo es empujar a estos grandes trabajadores que tenemos y hacerlos aún mejores”. Steve Jobs, fundador de Apple.
TECNOLOGÍA PARA CREAR METAL LÍQUIDO
Un grupo de científicos del Instituto Real de Tecnología de Melbourne, en Australia, ha logrado considerables avances en la creación de un metal líquido extremadamente maleable y autopropulsado, una innovación que promete una realidad en la que los mecanismos basados en este material serán más parecidos a los seres vivos, ya que los distintos componentes de los sistemas podrán moverse de manera autónoma y comunicarse entre sí para formar nuevos circuitos como si se tratase de células vivas. Todo esto gracias a la capacidad de cambiar de forma y moverse, contrariamente los dispositivos actuales, fabricados con componentes en estado sólido.
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RIDGID Roscadora compacta El modelo 300, tiene un rendimiento comprobado para servicio pesado. Su diseño liviano y portátil permite transporte y preparación rápidos. Cuenta con sistema autónomo de lubricación con control de flujo ajustable y versatilidad para roscar y ranurar. Diámetro del tubo 1/8” a 2” (3 mm a 50 mm), con control de motor por rotación (avance/apagado/retroceso) y conmutador de pedal integrado. Mandril tipo martillo con inserciones de mordazas reemplazables, de quijada oscilante. www.ridgid.com/mx/es/
SOLUCIONES & PRODUCTOS HOBART Soldadora Mig-Mag Modelo Handler 130, monofásica de corriente continua con tecnología inverter. Lista para soldar sin gas de protección utilizando de 0,030 a 0,035 alambre (0,8 a 0,9 mm) con núcleo fundente. Permite una operación simple con mando único basado en la configuración del espesor del material. El controlador 130 está equipado con una válvula de gas incorporado y con un implemento para la manguera del regulador y gas. Utilizar C-25 de gas (75% de argón / 25% CO2) de calibre 24 - 1/8 en acero, para una soldadura más limpia con menos salpicaduras. www.hobartwelders.com
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OLYMPUS Videoscopio iplex nx Diseñado para la inspección visual remota rápida y completa para la detección de fallas y análisis de daños en menos tiempo, incluso en las zonas más inaccesibles como el interior de las turbinas de gas. Imágenes de alta calidad que revelan defectos ocultos de dos veces la distancia; cuenta con un sensor CCD grande y la iluminación de diodo láser ultra-brillante que permite la inspección detallada de las áreas grandes. Incluye funciones de medición adicionales como análisis de forma de la superficie en tiempo real. www.olympus-ims.com
OTC DAIHEN Soldadora a base de inversor Soldadora MMA, modelo 2000 gen DTX, monofásica con tecnología de inversor. Es un equipo portátil, de tan solo 7.5 kg, para trabajos con soldadura de arco. Opera con una tensión de alimentación de 1/230 V y rangos de corriente de 5-200 A. El consumo de energía es de 6.3 kVA. Funciones anti stick, hot start y arc force. www.otc-daihen.de
GENERAL ELECTRIC Inhibidor de corrosión foodpro FoodPro ST está diseñada para uso en agua blanda, donde la corrosión de los paquetes de alimentos y del esterilizador pueden llevar a problemas serios. Ofrece niveles iguales o mejores de inhibición de la corrosión y la formación de sarro que los productos actuales basados en molibdato. FoodPro no contiene ningún metal pesado ni fosfatos inorgánicos. Formulado específicamente para aplicaciones de baja dureza. Controla la corrosión por aguas blandas, la deposición y la formación de manchas. www.gewater.mx
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NORDSON Encore hd El nuevo sistema manual de recubrimiento en polvo, cuenta con la tecnología de pulverización en fase densa cuarta generación de Nordson. Permite trabajos con alta densidad, para productos de baja velocidad, logrando un control de procesos superior. Ofrece una alta concentración de polvo, pero utiliza muy poco aire. Como resultado, proporciona una mayor eficiencia de la transferencia, menos exceso de pulverización y la calidad del acabado-curado superior para cada tipo de pieza concebible. www.nordson.com
REHM Soldadora invertig.Pro Máquina profesional para soldadura TIG DC con control digital para manejo de 240 amperios de C.C a 450 amperios de AC/DC. Refrigerada por gas o agua opcional. Regulación automática de máquina indicando material y espesor de piezas que va a soldar. Combina la tecnología digital de soldadura para lograr alta calidad de funcionamiento y garantizar las características de la ignición y de soldadura de arco con calidad constante. www.rehm-online.de
PFERD FANDELI Disco de lámina polifan En comparación con los discos de desbaste, los discos de láminas lijadoras POLIFAN® ofrecen al usuario ventajas allí donde se requiere la máxima capacidad de arranque de virutas y una gran calidad de superficie. Dos modelos en esta línea son: POLIFAN®-STRONG de rectificado rápido debido a la agresividad constante de amolado hasta el último grano abrasivo; máximo arranque en material de acero y duración extrema. POLIFAN®-CURVE para el desbaste de cordones en ángulo. www.pferd-fandeli.com.mx
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HAAS Centro de taladrado, roscado y fresado El DM-1 es un centro de mecanizado compacto y de alta velocidad fabricado con componentes y submontajes Haas de calidad contrastada. Gracias a sus elevadas aceleraciones, gran velocidad de los ejes y rapidez en el cambio de herramienta, el nuevo DM-1 es un centro de mecanizado muy productivo y atractivo. Está pensado para tareas de producción ajustada, que además puede colocarse al lado de otras máquinas iguales para aprovechar al máximo los metros disponibles. http://haas.com.mx/
BASF Relest wind lep s Es un Sistema de recubrimiento para las aspas de las turbinas eólicas, el cual ha pasado un test en el que soportó más de 50 horas de erosión provocada por la lluvia y por vientos huracanados. Consiste en una capa de gel, un material de carga, una protección de los bordes y una capa superior basada enteramente en dos compuestos de poliuretano sin disolventes, que cumple con la directiva COV (compuestos orgánicos volátiles). Con su mínimo espesor, su fácil aplicación, y su excelente resistencia a la erosión es la protección ideal para estos sistemas. www.basf.com
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ARTÍCULO
CONTROL DE LOS BAÑOS En procesos galvánicos Por: Guillermo Salas
El revestimiento y acabado de superficies mediante técnicas galvánicas es un proceso muy sofisticado, donde resulta fundamental para lograr elevados estándares de calidad, la etapa de limpieza, consistente en el proceso de eliminación de contaminantes y suciedad que pudieran interferir con la deposición satisfactoria de un acabado adherente.
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Recordemos que la galvanoplastia es el proceso basado en el traslado de iones metálicos desde un ánodo, a un cátodo en un medio líquido; compuesto fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado.
S
ólo es posible obtener la calidad requerida en los productos intermedios y finales si la composición de los baños de proceso es correcta; algunos parámetros, como el desengrasado de la superficie y decapado, nivel de pH y concentración de sal en la bañera, así como
tiempo de inmersión, son ajustados por los ingenieros con el fin de obtener resultados más eficientes. Recordemos que la galvanoplastia es el proceso basado en el traslado de iones metálicos desde un ánodo, a un cátodo en un medio líquido; compuesto fundamentalmente por
sales metálicas y ligeramente acidulado. Desde el punto de vista de la física, es la electro-deposición de un metal sobre una superficie para mejorar sus características. La preparación de la superficie, su limpieza y la creación de las condiciones químicas apropiadas, son esenciales para garantizar que un recubrimiento se comporte conforme a las especificaciones establecidas. Si una superficie no se encuentra limpia, es muy probable que el recubrimiento no se adhiera eficientemente y, por consiguiente, tampoco ejerza la protección esperada contra la corrosión. Es por ello que para garantizar el funcionamiento óptimo de un sistema de pretratamiento y tratamiento, debemos tener la capacidad de medir el nivel de rendimiento de cada elemento en el proceso.
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ARTÍCULO
Complejometría La complejometría es una técnica para la determinación analítica directa o indirecta de elementos o compuestos, por medición del complejo soluble formado. Esta práctica permite evaluar diferentes métodos de detección de los iones metálicos, responsables de la propiedad referida como dureza, en la cual se utiliza el ligando más versátil como lo es el EDTA (Ácido Etilen di amino tetracético), para la determinación de metales en solución acuosa. Las soluciones utilizadas en estos procesos requieren pruebas diarias en un laboratorio de control de calidad interno. La densidad, pH y conductividad se comprueban, mientras que los principales componentes inorgánicos se cuantifican mediante titulación. Los resultados se utilizan de inmediato para hacer las correcciones necesarias a los baños. Muchos pequeños talleres que requieren de procesos galvánicos, dependen
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aún de laboratorios externos para probar y calibrar los baños de galvanoplastia. El desarrollo y crecimiento de las empresas les hace necesario instalar un pequeño laboratorio en el lugar de trabajo, incorporando técnicos para determinar las concentraciones.
Titulación La titulación, en comparación con la mayoría de otros métodos analíticos, pueden alojar una gran variedad de tipos de muestras. Por consiguiente, se pueden utilizar una variedad de métodos para determinar el contenido de iones metálicos, ácidos, bases y otros componentes del baño galvánico. La titulación es una técnica de análisis ampliamente reconocida y empleada para el control de calidad en los procesos de electro-deposición. La titulación combina la máxima precisión a través de un procedimiento muy sencillo. En la mayoría
La titulación es una técnica de análisis ampliamente reconocida y empleada para el control de calidad en los procesos de electro-deposición. de los casos, es posible usar una solución de muestra no diluida, para determinar los componentes de la soluciones de reacción. Esto permite que incluso usuarios con escasa experiencia, puedan efectuar los análisis rápidamente y con precisión. Debido a la gran variedad de posibilidades de automatización, el trabajo necesario para el análisis se limita generalmente a agregar una alícuota de muestra y pulsar la tecla de arranque. Otra ventaja de la titulación es su versatilidad, esta técnica permite efectuar diferentes análisis con un solo instrumento básico: por ejemplo, supervisar el contenido de baños galvánicos, analizar mezclas de áci-
dos en baños cáusticos o controlar la pureza de las soluciones de lavado.
Enjuagues y limpieza Como ya lo hemos abordado en el pasado, la limpieza básica del sustrato puede consistir desde baños abrasivos con arenas a presión, hasta complejos procesos que utilizan mezclas de ácidos para tratar la superficie, todo dependiendo del tipo de sustrato y de recubrimiento utilizar. Recomendamos revisar la edición número doce de Ferrepro, donde justamente presentamos un artículo para establecer los métodos de preparación y tratamiento de superficies, mismos que se clasifican en mecánicos y químicos. Debemos señalar que muchas sustancias que se utilizan en galvanoplastia, tales como soluciones ácidas, metales tóxicos, disolventes y cianuros, pueden terminar como aguas residuales de una industria. Debido a la enorme cantidad de agua utilizada para limpieza de productos, o por derrames, voluntarios e involuntarios, vertiendo los baños del proceso en los drenajes de descarga. Por la naturaleza química y eléctrica de los procesos de galvanoplastia, son fuente de generación de importantes desechos sólidos, líquidos y gaseosos. El impacto ambiental de los metales pesados que provienen, principalmente de fuentes industriales, se ha reducido en los últimos años en muchos países gracias a la estricta legislación para la regulación y eliminación de residuos que contienen metales pesados. Una de las principales fuentes industriales de contaminación, incluye a los procesos de tratamiento de superficie, con elementos tales como Cd, Pb, Mn, Cu, Zn, Cr, Hg, As, Fe y Ni, así como productos industriales que, al final de su vida, se descargan en los desechos.
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ARTÍCULO
Así que el control de los baños de pretratamiento y tratamiento de la superficie, debe empezar por una plena conciencia de los peligros que representan estos desechos industriales para la sociedad y la posible contaminación de los mantos acuíferos. Los disolventes y vapores de baños de galvanoplastia calientes, dan lugar a niveles elevados de compuestos orgánicos volátiles; y en algunos casos, compuestos metálicos volátiles, que pueden contener cromatos. Aproximadamente el 30% de los disolventes y desengrasantes utilizados, pueden ser lanzados como compuestos orgánicos volátiles, cuando los baños no se regeneran.
Pérdida de químicos por arrastre
Como parte inherente de los baños, se da una pérdida de metales al momento de trasladar las piezas de un baño a otro, teniendo un desperdicio económico y generando un foco de contaminación en el suelo. En un baño con fines decorativos se puede perder más del 70% del cromo en el arrastre, incluso en un baño de cromo para fines generales, se pierde al menos el 40% en el arrastre. El tema del agua es fundamental, ya que el 95% del total de agua utilizada en todo el proceso de galvanoplastia, se utiliza en el enjuague. Se puede decir que hay más enjuagues que baños del proceso en sí. Tomar en cuenta que la limpieza o cambio de tanques y tratamiento de aguas residuales de procesos, puede generar también cantidades sustanciales de lodos húmedos, que contienen altos niveles de compuestos orgánicos tóxicos o metales.
Acciones concretas La segregación de los contenidos metálicos en los flujos de residuos, es esencial debido a las reacciones peligrosas que pueden presentarse. Por ejemplo, la reacción de ácidos
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y bases fuertes pueden generar ebullición y salpicaduras de líquidos corrosivos; los ácidos puede volver a actuar con cianuros y generar gas de cianuro de hidrógeno, sumamente letal. Se debe contar con equipo para controlar continuamente el nivel de pH,
para proporcionar una indicación de la fiabilidad general del tratamiento. Para las plantas más grandes (con los vertidos de más de 10,000 litros por día), el efluente se debe muestrear todos los días para todos los parámetros excepto metales. El muestreo de metales debe llevarse a cabo por lo menos mensualmente y cuando
Procesos Galvánicos en Ascenso ■ Los procesos galvánicos en la industria están en crecimiento, un indicador que nos permite ejemplificarlo, es que hoy día, en promedio, en un vehículo automotor podemos encontrar más de 4,000 componentes, con superficies tratadas por electro-deposición, incluyendo los paneles de la carrocería; mientras que un avión Airbus contiene más de dos millones.
hay cambios en el proceso. Para las plantas más pequeñas (que tiene los vertidos de menos de 10,000 litros por día), el seguimiento mensual de todos los parámetros excepto el pH, puede ser aceptable. el muestreo frecuente puede ser necesario durante la puesta en marcha y las condiciones alteradas.
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ARTĂ?CULO
5 Medidas de Seguridad
EN SOLDADURA Por: John Petkovsek
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La soldadura por arco es una actividad segura, siempre y cuando se tomen las precauciones adecuadas. Sin embargo, si no se cuenta con el conocimiento, experiencia y responsabilidad básica, los soldadores se enfrentan a una serie de riesgos que pueden ser potencialmente peligrosos, incluyendo descargas eléctricas, humos, gases, incendios y explosiones.
E
s fundamental que los empleadores se aseguren que todos sus técnicos tengan la oportunidad de leer y entender las instrucciones de los fabricantes de equipos de soldadura, revisar cuidadosamente las hojas de datos de seguridad de materiales y conocer en detalle las políticas de seguridad interna de la empresa. Deben tener el conocimiento pleno de los peligros inherentes al ejercicio de las técnicas de soldadura, y saber cómo evitarlos para asegurar un ambiente de trabajo seguro y productivo para todos.
1. Descarga eléctrica Una descarga eléctrica es uno de los riesgos más graves e inmediatos que enfrenta un soldador. Las descargas eléctricas pueden provocar lesiones graves o la muerte, ya sea desde el propio golpe eléctrico; o debido a una caída, provocada por la reacción a un estado de shock. La descarga eléctrica se produce cuando los soldadores tocan dos objetos de metal que tienen una tensión entre ellos, introduciéndose a sí mismos en el circuito eléctrico. Cuanto mayor sea el voltaje, mayor será la corriente y, por tanto, mayor es el riesgo de la descarga eléctrica para causar lesiones o la muerte.
El tipo más común de descarga eléctrica, es el choque con un voltaje secundario, de un circuito de soldadura por arco, que va de 20 a 100 voltios. Hay que tener en cuenta que incluso un shock de 50 voltios, o menos, puede ser suficiente para herir o matar a un operador, dependiendo de las condiciones. Debido a su constante cambio de polaridad, la tensión de corriente alterna (CA) es más probable que detenga el corazón de los soldadores, que la corriente continua (DC). Para evitar una descarga de tensión secundaria, los operadores de soldadura deben utilizar guantes secos en buenas condiciones, nunca tocar las partes del electrodo o del metal de soporte del electrodo con la piel o ropa mojada; y asegúrese de contar con un eficiente aislamiento en el lugar de trabajo, manteniendo dicho aislamiento seco, entre su cuerpo y el metal que se está soldando. Los operadores de soldadura deben inspeccionar el soporte de los electrodos, que debe estar libre de daños, antes de comenzar a soldar y mantener en buen estado el aislamiento de los cables de soldadura, ya que el plástico o fibra de aislamiento del soporte del electrodo, evita el contacto con las partes metálicas eléctricamente
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2. INCENDIOS Y EXPLOSIONES El arco de soldadura crea temperaturas extremas, y puede suponer un peligro de incendio y explosiones significativas, si las prácticas de seguridad no se siguen. Debido a que el arco de soldadura puede alcanzar temperaturas de 5,800 grados centígrados, el verdadero peligro no es sólo el arco en sí; sino más bien la peligrosa cercanía con el arco y el calor, chispas y salpicaduras creados a partir de él. Las salpicaduras pueden alcanzar hasta 11 metros de distancia, desde el lugar de la soldadura. Para evitar incendios, antes de comenzar a soldar, se debe inspeccionar el área de trabajo para determinar cualquier material inflamable y sacarlo de la zona. Los materiales inflamables se componen de tres categorías: líquidos, como la gasolina, el aceite y la pintura; sólido, tal como madera, cartón y papel; y gases, incluyendo acetileno, propano e hidrógeno. Se debe tener perfecto conocimiento de dónde se encuentran las alarmas contra incendios y los extintores, así como comprobar la verificación de vigencia del extintor, para asegurarse de que está lleno y funcionando. Si un extintor no está disponible, asegúrese de tener acceso a las mangueras de incendios, cubos de arena u otro tipo de equipos que permitan rociar el fuego, y es fundamental conocer la ubicación de la salida de emergencia más cercana. Acondicione el local de soldadura con barreras contra fuego, como piezas de chapa metálica o mantos resistentes al fuego, aplicándolos sobre cualquier material inflamable dentro del área de trabajo. En un lugar elevado, asegurarse de que no existan materiales inflamables por debajo del operador u otros trabajadores, con el fin de evitar que las chispas o salpicaduras de soldadura caigan sobre ellos. Incluso las altas concentraciones de partículas finas de polvo, pueden ser causa de explosiones o incendios.
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La seguridad es una consideración crítica para cualquier proyecto de soldadura. “vivas” en su interior. Siempre asegúrese de reparar o reemplazar el aislamiento dañado antes de su uso. Un choque aún más grave, es el shock por tensión primaria, que se puede producir cuando un soldador toca piezas eléctricamente “vivas” dentro del gabinete de la soldadora, o el sistema de distribución eléctrica a la que el soldador está conectado. Esta acción puede dar lugar a un choque entre 230 y 460 voltios. Cuando no está en uso, pero todavía está encendido, la mayoría de equipos de soldadura tiene un voltaje en el arco que varía de 20 a 100 voltios. Las tensiones dentro del equipo de soldadura puede variar de 120 voltios a más de 575. Sólo los técnicos de reparación calificado, deberán dar servicio o reparar el equipo de soldadura.
3. Humos y gases Es muy sabido que la sobre exposición a los humos y gases de soldadura, pueden ser muy peligrosos para la
salud de los operadores. Los humos de soldadura contienen compuestos de óxido metálico complejo, potencialmente dañinos y originados en los consumibles, metales comunes y los recubrimientos de los metales base; por lo que es importante mantener la cabeza fuera de los humos, utilizando un eficiente sistema de ventilación y escape. Los efectos potencialmente dañinos a la salud del operador, por el uso de productos consumibles de soldadura, se pueden encontrar en la sección de “Peligro para la salud” de la Hoja de datos de seguridad, a disposición de su empleador o con el fabricante de dichos consumibles. Las áreas de soldadura requieren de un sistema adecuado de
ventilación y extracción de gases en el local, para mantener los humos y gases fuera de la zona de respiración y del área general. Todos los operadores de soldadura deben ser conscientes de que hay valores límite permisibles de exposición para las sustancias contenidas en los vapores de soldadura. Estos límites especifican la cantidad de una sustancia en el aire respirable, que los operadores de soldadura pueden estar expuestos todos los días a lo largo de su carrera. Los operadores de soldadura deben usar un respirador aprobado, a menos que las evaluaciones de la exposición estén por debajo de los límites permitidos. Un especialista en seguridad industrial, puede tomar una muestra de aire en la zona de respiración del trabajador, para determinar si la exposición está por debajo de los límites de exposición. Si el aire de su zona de respiración no está claro, o si la respiración es incómoda, empiece por comprobar que el equipo de ventilación está funcionando y reporte la situación
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Las áreas de soldadura requieren una adecuada ventilación y extracción local para mantener los humos y gases de la zona de respiración y del área general. a un supervisor, para que su exposición a sustancias en el humo de soldadura, se pueda corroborar. Esto es especialmente importante cuando se sueldan productos de acero o de temple superficial inoxidable. Para evitar la exposición a los recubrimientos; tales como pintura, galvanizados, o recubrimientos de metal sobre metales base, se debe limpiar el metal base, antes de comenzar a soldar.
4. Las lesiones causadas por insuficiencia de EPP
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Los equipo de protección personal (EPP) ayudan a mantener a los operadores de soldadura, libres de lesiones por quemaduras y a la exposición a los rayos del arco. El EPP adecuado, permitirá la libertad de movimiento sin dejar de ofrecer una protección adecuada contra los riesgos de soldadura. Gracias a su durabilidad y resistencia al fuego, cuero y prendas de vestir de algodón tratado, resistente a las llamas, son los recomendados en ambientes de soldadura. Esto se debe a que el material sintético, tal como poliéster o rayón, se derretirán cuando se expone al calor extremo. Los cueros de soldadura se recomiendan especialmente en la soldadura fuera de posición, como aplicaciones que requieren soldadura vertical, o sobre la cabeza.
pantalones por encima de las botas de trabajo. Siempre use gafas de seguridad con protectores laterales, o gafas para evitar chispas u otros desechos que pueden golpear los ojos. Las botas de cuero del tobillo con una cobertura de 6 a 8 pulgadas, son la mejor protección para los pies; guardas metatarsales a lo largo de los cordones de los zapatos, pueden proteger los pies de la caída de objetos y chispas.
porcionar cierta protección contra descargas eléctricas. El cuero es una buena opción para los guantes. Los cascos con protectores laterales son esenciales para proteger los ojos y la piel de la exposición a los rayos del arco. Asegúrese de elegir la lente con el tono adecuado para su proceso. Comience con una lente de filtro oscuro y cambie gradualmente a un tono más claro, hasta que tenga una buena visibilidad en el charco.
Evite enrollarse las mangas de camisolas o pantalones, ya que las chispas o metal caliente, podrían depositarse en los pliegues y provocando su ignición. Mantenga los
Los guantes gruesos, resistentes a la llama, siempre deben usarse para proteger de quemaduras, cortes y rasguños. Siempre y cuando estén secas, sino que también debe pro-
Para proteger los oídos del ruido, utilice protección auditiva si se trabaja en un área con altos niveles de ruido. Si lo hace, además de proteger sus oídos de los daños, podrá preve-
nir que metal y otros desechos, entren en el canal auditivo.
5. Otras consideraciones de seguridad
Por último, los soldadores deben estar conscientes de otras consideraciones de seguridad en el entorno de trabajo. Por ejemplo, las personas que trabajan en un espacio cerrado, o en zonas elevadas, deberán tomar precauciones adicionales. El buen sentido común es clave: desde la apertura de latas de electrodos, donde debemos mantener las manos lejos de los bordes afilados, hasta eliminar el desorden y la suciedad de la zona de soldadura, para evitar
Use gafas de seguridad con protectores laterales para evitar riesgos por chispas u otros desechos que pueden golpear los ojos. tropezar o caer. Y nunca utilizar el equipo roto o dañado. Para mantenerse al día con las prácticas de seguridad más recientes, los operadores de soldadura deben conocer la normatividad vigente en su país, los manuales de seguridad de su empresa, recomendaciones de la
AWS (American Welding Society), OSHA y fabricantes lideres en el mercado. Se deben instruir constantemente con cursos, libros y revistas especializadas como Ferrepro, o en la Guía de seguridad interactiva, disponible en internet de Lincoln Electric. Siguiendo estas prácticas seguras y usando el valioso sentido común, los operadores pueden mantenerse siempre a salvo; permitiendo que la producción esté en movimiento, sin accidentes y tiempos muertos.
John Petkovsek es Director de Medio Ambiente, Salud y Seguridad de Lincoln Electric Company
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Tecnología de
INVERSORES en soldadura por arco eléctrico En el ámbito de la electrónica de potencia, la función de un “inversor” es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua, a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna; con la magnitud y frecuencia requerida por el usuario.
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as máquinas de soldar tradicionales han basado su funcionamiento en principios eléctricos, a través de transformadores y correctores de corriente eléctrica; mientras que las nuevas tecnologías, conocidas ahora como tecnología inversora, sustentan su funcionamiento en dispositivos electrónicos avanzados, trayendo grandes ventajas a los usuarios; tales como equipos más compactos, versátiles y muy eficientes para los procesos de soldadura. Recordemos que la electrónica es una rama de la física (así como especialización de la ingeniería), que estudia el comportamiento de los electrones en diversos medios, como el vacío, los gases y los semiconductores, sometidos a la acción de campos eléctricos y magnéticos; en contraste con la electricidad que se enfoca al estudio de los sistemas que hacen uso de la electricidad sólo en conductores y resistencias. Es por ello que, para comprender la tecnología inversor, es fundamental tener muy claro los conceptos de corriente, voltaje y resistencia, que son vinculados en la ley de ohm; así como la clara diferencia entre corriente continua y corriente alterna y las propiedades de esta última, sobre todo en lo que se refiere a frecuencia de la corriente.
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Empecemos entonces
¿Sabías qué…? La ingeniería electrónica es una rama de la ingeniería, basada en la electrónica, que se encarga de resolver problemas como el control de procesos industriales, sistemas electrónicos de potencia; así como la transformación de electricidad para el funcionamiento de diversos aparatos eléctricos.
por definir
La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida, se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica produce un campo magnético y el instrumento usado para medir su intensidad es el galvanómetro que, calibrado en corriente continua amperios, se llama amperímetro. Ahora bien, se denomina corriente continua o corriente directa(DC o DC, por sus siglas en inglés) al flujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. No se debe confundir la corriente continua con la corriente constante (que por cierto, ninguna lo es, ni siquiera la suministrada por una batería). Es continua toda corriente cuyo sentido de circulación es siempre el mismo, independientemente de su valor absoluto. Por otro lado, se denomina corriente alterna (CA o AC, por sus siglas en inglés) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente, representada gráficamente como una onda senoidal, donde el ciclo de la onda
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se compone por un semiciclo positivo y uno negativo. La frecuencia es la cantidad de ciclos que se producen en una unidad de tiempo. El número de conmutaciones completas, es decir el número de ciclos por segundo se conoce como Hertz (Hz). En México la corriente alterna es suministrada de 120v a 240v a 60 ciclos por segundo, es decir a 60 hz. Por último, la tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje), es una magnitud que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial, se trasladará a través del conductor eléctrico al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica. La Ley de Coulomb es otro concepto clave para comprender el comportamiento de las cargas eléctricas, a través de su definición podemos analizar el principio que expresa, con respecto a la atracción o repulsión de fuerzas, en proporción a la distancia que las separa. La Ley de Coulomb se enuncia
Las máquinas de soldar tradicionales han basado su funcionamiento en principios eléctricos; mientras que las máquinas inversoras, además utilizan principios electrónicos. de la siguiente manera: “la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”. La unidad Coulomb es una medida que no depende del tiempo, pero es clave para comprender el flujo de la corriente eléctrica, la cual se mide en amperios. Esta es la razón por la que en los procesos eléctricos se utiliza el amperio, siendo una unidad que depende del tiempo expresada en C/s.
LAS MÁQUINAS TRADICIONALES Fundamento básico de una máquina de soldar
Como bien sabemos, la máquina de soldar tiene el propósito de generar la energía eléctrica suficiente, misma que debe cumplir con ciertas especificaciones, necesarias para los distintos procesos de soldadura industrial por arco eléctrico. Las máquinas de soldar generan un arco entre la pieza a soldar y el electrodo, para lo cual requieren de corriente eléctrica que tomarán del sistema de alimentación que exista en el inmueble o predio, o bien podrán contar con su propio generador, utilizando algún tipo de combustible, como gasolina. Para generar el arco de soldadura es imprescindible reducir los voltajes de trabajo hasta un intervalo seguro y, por ende, incrementar la intensidad de corriente. Con este propósito, entre la alimentación eléctrica y el arco
EL TRANSFORMADOR ■ Un transformador es un dispositivo que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro, normalmente con un cambio de voltaje. ■ Están compuestos esencialmente por dos bobinas de cable aislado. En la mayoría de transformadores, los cables están enrollados alrededor de una estructura que contiene hierro, llamado el núcleo. ■ Una bobina, llamada la primaria, está conectada a la fuente de corriente alterna que produce un campo magnético variable, alrededor de la bobina. Sucesivamente, el campo de variación magnética produce una corriente alterna en la otra bobina. Esta bobina, llamada la secundaria, está conectada a un circuito eléctrico separado.
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establecer y mantener el arco (el electrodo se pega al metal a soldar), mostrarán carga irregular de la red y susceptibilidad a las variaciones de voltaje, debiendo conservarse libres de polvo. Para evitar algunas de estas desventajas, en décadas recientes surgieron las máquinas rectificadoras, compuestas por un transformador, que reduce el voltaje de la red; y gracias a un bloque de diodos, se logra convertir la corriente alterna de la red, en corriente continua.
Los inversores
Un rectificador convierte la corriente alterna en corriente directa; mientras que un inversor, convierte la corriente directa en corriente alterna. se requiere de un elemento denominado fuente de poder, diseñado para alterar la electricidad proveniente del inmueble o predio, convirtiendo la energía de la red, a un voltaje entre 7 a 44V y a una intensidad de corriente entre 30 y 1500A; adecuados para el inicio, mantenimiento y estabilización del arco eléctrico.
Tipos de máquinas de soldar tradicionales
Existen diversas máquinas para soldar por arco eléctrico que, teniendo en cuenta sus características de manufactura, pueden suministrar corriente alterna, corriente continua; corriente alterna y continua; corriente constante y voltaje variable o voltaje constante y corriente variable. Todas estas máquinas han utilizado por años los transformadores como elemento fundamental para modificar voltajes e intensidades de corriente. Con el uso de un transformador (bobinas que interactúan electro-magné-
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ticamente), la máquina convierte la tensión y la intensidad de corriente moderada de la red de servicio público (que normalmente va de 120 o 240V), en un suministro de bajo voltaje y alta corriente. Estas máquinas tienen controles que permiten al soldador modificar el voltaje o la intensidad de corriente, modificando el campo magnético de las bobinas. Este tipo de máquinas son relativamente económicas, pero presentan grandes desventajas como su enorme tamaño (para que funcionen correctamente utilizan grandes bobinas en los trasformadores), no es posible utilizar todo tipo y clase de electrodos, se tendrá dificultad para
La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario. Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para controlar alta potencia. Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular. Esta onda rectangular alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más como
onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos similares, como los tiristores, los triac o los IGBT (transistor bipolar de puerta aislada).
¿Cómo funciona una máquina de soldar por inversor? El suministro de energía de la red pública se rectifica y filtra, convirtiendo la alimentación de corriente alterna a corriente continua. El interruptor de potencia del inversor convierte la corriente directa filtrada, de nuevo a una tensión alterna, sólo que ahora a una frecuencia de alrededor de 30 Khz. Para lograr esto, en lugar de emplear un transformador-rectificador, la conversión se efectúa mediante una placa electrónica. Hoy esto es posible, usando dispositivos magnéticos mucho más pequeños que los transformadores y las tecnologías tradicionales. Los semiconductores interruptor de alimentación principal (de conmutación de potencia, que
Los sistemas de tecnología de inversor ofrecen muchas ventajas sobre las máquinas con tecnología de soldadura tradicional otorgan decenas de miles de conmutaciones por segundo) se utilizan para crear la alimentación de corriente alterna de alta frecuencia para el transformador. En seguida, un transformador modesto y pequeño, convierte la tensión alterna de alta frecuencia, a la requerida para la soldadura. El sistema de control supervisa la configuración de entrada, salida y del operador para asegurar las características de soldadura estables. Este tipo de sistema que está totalmente controlada es preciso y ofrece un ahorro energético de hasta un 40% en comparación con las máquinas tradicionales de soldadura. El sistema también ofrece la compensación de voltaje de entrada y capacidades multi-proceso de soldadura.
Todas las máquinas de soldar requieren un transformador para convertir la corriente de entrada a una intensidad de corriente de soldadura adecuado, aunque con un soldador inversor, esto se puede hacer de manera más eficiente, a frecuencias más altas; como resultado, el inversor es capaz de utilizar un transformador mucho más pequeño, logrando una reducción sustancial en el tamaño y peso. El consumo de energía también disminuye a medida que el transformador, más eficiente, pierde menos energía para calentar, teniendo un gran efecto en la reducción de la contaminación medioambiental.
¿Qué tan confiable es la
tecnología de inversores, en el uso de soldadoras industriales?
En la tecnología de inversores en soldadura existe cierta distinción de gama, hay soldadoras desde muy básicas, hasta avanzadas; esta distinción depende del circuito electrónico de control que utilizan. Los avances tecnológicos incluyen circuitos con transistores, dependiendo
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de su complejidad mejoran sus condiciones de operación. La tecnología inversora tiene múltiples ventajas con respecto a las soldadoras tradicionales, por lo que los industriales están optando por este cambio. La tecnología de inversores en soldadura por arco eléctrico, está integrando formas más avanzadas de transistores para su funcionamiento, como son los IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada), tecnología que es recomendada por el ahorro energético que representa. Abordaremos lo referente a este dispositivo para comprender un poco más el detalle del principio que utiliza este sistema. El uso del sistema IGBT es con la finalidad de controlar electrónicamente a una soldadora. El IGBT es un dispositivo semiconductor, que se utiliza como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. El uso de este dispositivo en la tecnología de inversores en soldadura es muy efectivo, ya que el inversor, al transformar la corriente directa a corriente alterna de alta frecuencia, requiere de un dispositivo que pueda controlar intervalos grandes de KHz (30 KHz para esta tecnología); el sistema IGBT cubre ese rango controlando hasta frecuencias de 100 KHz. La principal característica del IGBT es mejorar la calidad de la soldadura, permitiendo la descarga de energía requerida en el momento deseado. El IGBT es un circuito que al detectar la presencia de voltaje en el Gate (la entrada al circuito), se abre y permite el re-
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corrido de la energía a la intensidad requerida en menos de 1 segundo y, debido al control de voltaje, la disipación de potencia en el Gate es muy baja. Una vez que se retira la señal de voltaje en el Gate, la transición de la fase de conducción de la corriente, a la fase de bloqueo; es de solo 2 micro segundos. Esta estrategia de control de la corriente que toma el circuito y usa la soldadora, mejora el proceso volviéndolo mas eficiente, la pérdida de energía por disipación se reduce considerablemente y solo se utiliza la que es requerida en el electrodo. Otra característica de esta tecnología es que al incorporar un circuito electrónico programado, es posible variar las condiciones de operación de la soldadora, solamente cambiando o variando el software, sin la necesidad de cambiar de equipo.
Ventajas de las máquina
de tecnología inversora
Un soldador inversor tiene un peso notablemente menor, mientras que al mismo tiempo consume menos electricidad que una máquina de soldar tradicional. Gracias al efecto de alta frecuencia de la corriente de salida y al control continuo de las propiedades del arco, las máquinas que usan tecnología inversora garantizan una gran penetración y estabilidad del arco. Las máquinas inversoras permiten al operador adaptar el perfil de sus cordones de soldadura
a distintas circunstancias y variables, tan ampliamente como sea necesario, mejorando no sólo la apariencia del cordón de soldadura, sino también proporcionando una calidad constante, ya que este avance ayuda a eliminar el exceso de soldadura y el “re-trabajo” que puede ocurrir con las máquinas de tecnología tradicional. Se logra mayor velocidad de desplazamiento y aumento en la productividad, logrando también una reducción en la entrada de calor y el consumo de metal de relleno. Con la tecnología de inversores, los arranques del arco están regulados a la intensidad de corriente ideal y disponibles al momento exacto que se necesita, sin dañar el material base, logrando un acabado suave para reducir el cráter en el extremo de una soldadura. El operador puede ajustar con precisión las características de salida, de acuerdo a las condiciones específicas de los metales básicos y conseguir mejores resultados. Las máquinas ofrecen controles digitales precisos que proporcionan un mayor rendimiento, precisión y repetibilidad, en comparación con la tecnología tradicional. También es justo decir que las máquinas inverter, por su complejidad electrónica de operación, deben ser mantenidas y reparadas por personal muy calificado, sus reparaciones pueden ser más costosas y los equipos más económicos son sensibles a los golpes y los picos de tensión de entrada.
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MÁQUINA DE SOLDAR
CALIBRACIÓN DE LA MÁQUINA ES TÁ NDA RES DE C A L IDA D
ES EL PROCESO DE AJUSTE PARA SOLDAR CON RESPECTO A UNA LECTURA PATRÓN QUE PERMITE TENER UNA MAYOR CONFIABILIDAD Y CUMPLIR CON LOS ESTÁNDARES DE CALIDAD.
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La certificación implica la creación de un rastro de cada uno de los procesos realizados con el equipo, estableciéndolo en un papel o registro digital, dejando una memoria de los procesos para mostrar que se ha calibrado correctamente y que la máquina puede rastrearse y garantizar que los procedimientos de soldadura realizados, son exactos.
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Foto: Maintenance & Engineering Magazine is an AB
a calibración de la máquina de soldar consiste en ajustar los controles y medidores del equipo, hasta lograr que se apeguen cabalmente a las especificaciones establecidas por el fabricante, con lo anterior se asegura que éste operará en los niveles adecuados. Una vez que se tiene la máquina correctamente calibrada, es posible realizar la certificación, lo que nos otorgará garantías de un proceso de calidad ante terceros interesados.
Las exigencias actuales de las industrias más desarrolladas, requieren el uso de equipos de soldadura debidamente calibrados, con el fin de realizar procesos de alta calidad que, es lo que muchas plantas industriales están buscando. Antes de comenzar a trabajar en un nuevo proceso de soldadura, se debe tener la máquina de soldadura calibrada, permitiendo que el nuevo procedimiento sea registrado, en una bitácora de trabajo, por escrito y en un ambiente controlado. Las calibraciones y certificaciones también permiten establecer una norma de calidad interna para los procesos de soldadura. Se recomienda que las máquinas de soldadura pasen por un proceso de calibración anualmente, debiendo incluirse en las especificaciones de los estándares ISO. Si se ejecutan tareas de soldadura en máquinas que están fuera de calibración, se puede generar un ambiente donde los errores son muy probables para el técnico soldador.
La calibración y certificación es una de las mejores maneras de asegurar que su máquina de soldadura, trabaja a sus mejores capacidades. Los soldadores dependen de sus equipo para funcionar eficientemente y con precisión. Al estar fuera de una fracción de centímetro, pueden echar a perder todo el proyecto y el soldador tendría que realizar correcciones innecesarias, si su máquina de soldar no hubiera sido calibrada correctamente. El trabajo de soldadura, además de riesgoso, es muy estresante; por lo que llevar un registro ordenado, a través de una calibración y certificación constante, es una forma de hacer un trabajo más amigable y seguro.
El dolor de cabeza de una auditoría
Cuando se ejercen auditorías a los procesos de soldadura en una industria, es probable que los auditores se muestren demasiado exigentes, y en algunos casos podrían estar muy enfáticos en el contexto teórico, pero alejados de la realidad y sus diversos contextos; por ejemplo, en las tolerancias de voltaje y amperaje, una auditoría podría establecer un margen de tolerancia máximo del +/-3%, siendo que en la realidad esto es muy difícil de lograr, presentándose tolerancias entre +/- 7%. Sin embargo, pese a las posibles diferencias de apreciación, de lo que ven y exigen los auditores, respecto a lo que ejercen los técnicos y soldadores; debemos reconocer que el contar con una calibración, certificación y auditoría de procesos de soldadura, nos brindará estándares de calidad siempre muy altos, en contraste a procesos que están a la deriva, lejos de cualquier control. La combinación de un programa de mantenimiento preventivo, sincronizado con un programa de calibración, adicionando certificaciones y auditorías externas, serán la mejor manera de mantener los equipos funcionando, a un rendimiento óptimo y logrando los mejores resultados; además de todo, la realidad ha demostrado que con el tiempo los costos de producción tienden a aumentar más en procesos donde las máquinas no han sido calibradas constantemente.
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INGENIERÍA DE SUPERFICIES
MÉTODO DE MEDICIÓN POR INDUCCIÓN M AGNÉ T IC A CON SOLENOIDES
EL MÉTODO DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA CON SOLENOIDES APROVECHA LA CARACTERÍSTICA PROPIA DEL SUSTRATO PARA REALIZAR LA INSPECCIÓN DEL REVESTIMIENTO.
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omo se ha reiterado en distintas ocasiones es importante proteger la interacción del material con el medio en el que va a utilizarse para evitar posibles averías, como pueden ser, desgaste, corrosión, oxidación o incrustación de partículas. En la entrega anterior hablamos de métodos de inspección de recubrimiento en superficies, el espesor del recubrimiento debe tener una cantidad definida de capa protectora para asegurar su calidad.
Foto: The Engenieer
En esta ocasión, abordaremos el tema de los equipos de inducción magnética que utilizan solenoides, y su aplicación, así como el principio teórico con el cual operan; se presentarán fundamentos físicos sobre electromagnetismo para comprender el funcionamiento de estos dispositivos.
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El método de inducción magnética con solenoides se usa especialmente para medir recubrimientos no magnéticos en superficies ferromagnéticas como lo son el hierro y el acero principalmente; el equipo utilizado para determinar el espesor del recubrimiento es un medidor de espesor de revestimiento por inducción magnética con solenoide, dicho equipo mide la variación del campo magnético que se produce entre la superficie y el sistema de solenoides con el que se realiza la prueba. De esta forma el equipo determina el espesor de recubrimiento de la capa protectora. Cabe destacar que este tipo de medición es una prueba no destructiva ya que no es necesario deformar el material para obtener una lectura por parte del equipo. Utilizar un equipo tan fácil de manipular lleva a preguntarnos ¿Cómo es que funciona un equipo para medir recubrimientos por inducción mag-
nética con solenoide? La respuesta a esta pregunta nos lleva a ciertas aplicaciones en electricidad y magnetismo, lo cual se conoce como electromagnetismo y es un campo que ha ido creciendo tecnológicamente en la industria. Sabemos que la corriente eléctrica crea campos magnéticos y estos se maximizan en un solenoide, al aumentar el número de espiras o rodeando un trozo de hierro, lo que se conoce como electroimán. De igual manera es posible realizar lo inverso, conocido como Ley de Faraday. La ley de Faraday dice que, así como la corriente eléctrica fluyendo por un material conductor puede crear un campo magnético, igualmente un campo magnético puede crear corriente eléctrica en un material conductor. Este es el principio de un equipo de inducción magnética, que cuenta con un sistema de sonda de tres bobinas, de las cuales la bobina
Hans Oersted descubrió que una carga en movimiento crea un campo magnético a su alrededor, al mover accidentalmente una brújula cerca de un cable que conducía electricidad y darse cuenta que la aguja de la brújula, se apuntaba perpendicularmente al cable. central recibe alimentación por parte del equipo y las otras dos bobinas detectan el campo magnético resultante. La señal generada por el instrumento es sinusoidal, por lo tanto se forma un campo magnético alterno alrededor de la bobina central. La corriente que fluye por la bobina central forma un campo magnético a su alrededor y éste a su vez, produce corriente eléctrica en las dos bobinas complementarias. El cambio en el valor de la tensión de las bobinas complementarias al utilizar el medidor de revestimiento, es lo que el equipo interpreta y transforma para dar el valor esperado de medición.
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LÍDER DE OPINIÓN
La investigación científica y el desarrollo tecnológico deben ser una prioridad máxima para México, y lo sabemos muy bien. Al abordar nuevamente este tema, el reto se debe establecer en evitar la fuga de cerebros que se produce cuando los científicos no están en contacto con los problemas reales de sus países de origen, o cuando se enfrentan a la indiferencia y el escaso apoyo financiero de sus gobiernos. Por: Enrique Sánchez
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uvimos la oportunidad de entrevistar al Doctor José Mustre de León, Director General del CINVESTAV, quien define a la institución como un organismo público descentralizado, con personalidad jurídica propia, parte de la comunidad politécnica, pero sin ser una dependencia de Instituto Politécnico Nacional. “Somos la institución mexicana que mayor relación tiene con instituciones académicas y de investigación en Alemania, trabajamos con más de diez universidades y diversos centros de investigación, destacando el Instituto Max Planck”, nos señala el Doctor Mustre, en el contexto de la Expo Hecho en Alemania 2016, donde se realizó esta entrevista. ¿Ha cambiado la investigación en México en los últimos 20 años? Sí, radicalmente, hace más de 20 años la industria extranjera nos veía sólo como una oportunidad para la maquila y la manufactura básica, sobre todo por tratarse una mano de obra muy competitiva por precio. Pero esto ha cambiado, ya que hemos tenido una plataforma de desarrollo de ingenieros muy eficiente. Hoy contamos con un número amplio de maestros y doctores en ciencias, lo cual resulta muy atractivo para ciertas industrias, que incluso han traído la parte de diseño a nuestro país. ¿La conexión práctica entre la investigación pura y su aplicación a la realidad de la industria mexicana, se ha mejorado o sigue siendo un reto? Los posgrados que tenemos empiezan a enfatizar mucho más la formación práctica y su relación con la industria, incluso en ciertos casos, nuestros doctores realizan parte de su tesis doctoral, en una industria específica y esto permite que se vinculen con los problemas reales que tiene la industria. Pero sí, reconocemos que aún hay un trecho largo que recorrer en este sentido.
La investigación se define como “el estudio cuidadoso y sistemático en algún campo del conocimiento, para descubrir o establecer hechos o principios”. Llevada a cabo en
La ciencia y la ingeniería de investigación, serán aún más influyentes en este siglo XXI. Es impredecible saber qué tecnologías definirán la segunda mitad del presente siglo instituciones académicas, industria y por instancias de gobierno, juega un papel fundamental en el aumento del nivel de vida de una sociedad, la creación de puestos de trabajo y mejora en la salud pública, entre otras cosas. Los nuevos conocimientos se convierten, rápidamente, en las nuevas tecnologías, los nuevos medios de producción y en nuevas industrias. No podemos quedarnos sólo como consumidores de tecnologías foráneas.
“Los posgrados que tenemos empiezan a enfatizar mucho más en la formación práctica y su relación con la industria, incluso en ciertos casos nuestros doctores realizan parte de su tesis doctoral, trabajando en una industria específica” Dr. José Mustre
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CONTROL DE CALIDAD
Inspecciones con Ensayos No Destructivos (END) Por: Leobardo Durán
Diseñados para descubrir todo tipo de defectos y discontinuidades, los ensayos no destructivos son herramientas fundamentales para controlar la calidad de los materiales, soldaduras, equipos o piezas, sin que éstos resulten dañados o inutilizados.
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e denomina ensayo no destructivo END (NDT por sus siglas en inglés) a cualquier tipo de prueba practicada a un material, que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción, entre otras, de los que se obtienen los resultados necesarios para establecer un
diagnóstico del estado de la calidad del objeto inspeccionado. Industrias como la automotriz, aeroespacial, el transporte ferroviario, la industria electrónica y la industria petroquímica, la ingeniería nuclear, así como los materiales, procesos de construcción y manufactura; dependen del ensayo no destructivo para asegurar el control de calidad y la seguridad. Los END ayudan a asegurar que los componentes estructurales y mecánicos rea-
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lizan su función de una manera segura, fiable, y rentable. Los técnicos de END realizan las pruebas necesarias para localizar los indicadores y las discontinuidades que pueden causar fallas o paros en tales sistemas. Estas pruebas se realizan de manera que no afecten la utilidad que tendrá el objeto o material, de ahí el nombre de “no destructivos”. Los ensayos se pueden realizar antes de la utilización de un componente para el control de su calidad, pero también se emplean mientras los componentes están en uso para detectar condiciones causadas por el desgaste, la fatiga, la corrosión, el estrés, u otros factores que afecten su desempeño. Los ensayos no destructivos emplean 3 criterios principales: • Defectología que permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas. • Caracterización es una valuación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas. • Metrología que abarca un control de espesores; medidas de espesores por un sólo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.
CAMPOS DE APLICACIÓN Los primeros registros de la aplicación de los END, son de 1868, donde los ejes y ruedas de ferrocarril fueron elementos analizados con el propósito de detectar grietas. El proceso se llevaba a cabo sumergiendo estas piezas en aceite, posteriormente se limpiaban y esparcían con polvos,
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dejando en evidencia los defectos. Actualmente con los nuevos materiales de la era espacial y los complejos sistemas, los ingenieros deben estar en condiciones de aplicar sistemas y estructuras que requieren menor peso, mayor resistencia, rendimiento más elevado, menor mantenimiento, por lo que en cada etapa de los procesos de manufactura y construcción, se precisa del control de calidad de los procedimientos con los distintos métodos de ensayos no destructivos.
MÉTODOS DE INSPECCIÓN Los END incluyen diversos métodos de análisis empleados para evaluar las propiedades de un material, parte del producto, soldadura, o el sistema sin causar daños. Algunos de ellos son: La inspección ultrasónica (UT). Su funcionamiento se basa en la generación de ondas ultrasónicas (5 MHz o menos), que atraviesan la estructura inspeccionada. Un transductor recibe la señal que atraviesa el material y, las discontinuidades en el compuesto, se detectan por la variación de la amplitud de esta señal. Este método permite realizar una inspección volumétrica completa, además de que se puede utilizar para medir el grosor, detectar la corrosión y examinar soldaduras de ranura. Así mismo, para la determinación de características físicas, tales como: estructura metalúrgica, tamaño de grano y constantes elásticas; también para definir características de enlaces (uniones). Es portátil para la inspección de campo. Inspección de Partículas Magnéticas (MPI). Se aplica en los materiales ferromagnéticos tales como piezas de fundición, piezas soldadas, piezas forjadas, mecanizado o piezas estampadas. Este es uno de los exámenes no destructivos más rápidos
y más rentables disponibles. Utiliza una corriente eléctrica (directa o indirecta) para inducir un campo magnético en la pieza y, detectar discontinuidades abiertas a la superficie o del subsuelo, utilizando medios como partículas magnéticas fluorescentes, húmedas o secas, visibles o ligeramente visibles. Cuando se aplica, mientras que la pieza está siendo magnetizada, las partículas magnéticas se acumulan en cualquier lugar donde hay una ruptura o una fuga en el flujo magnético.
Líquidos fluorescentes, se inspeccionan con la ayuda de una lámpara de luz ultravioleta (luz negra). Sin ésta, son invisibles a la vista.
Líquidos penetrantes (LP). Se utilizan para detectar e identificar discontinuidades presentes en la superficie de los materiales examinados. Generalmente, se emplea en aleaciones no ferrosas, aunque también se pueden utilizar para la inspección de materiales ferrosos, cuando la inspección por partículas magnéticas es difícil de aplicar. El procedimiento consiste en aplicar un líquido coloreado o fluorescente a la superficie en estudio, el cual penetra en cualquier discontinuidad que pu-
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INGENIERÍA DE SUPERFÍCIES
diera existir debido al fenómeno de capilaridad. Después de un determinado tiempo, se remueve el exceso de líquido y se aplica un revelador, el cual absorbe el líquido que ha penetrado en las discontinuidades y sobre la capa del revelador se delinea el contorno de éstas.
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propiedades de la luz, después de entrar en contacto con el objeto inspeccionado, pueden ser detectados por el ojo humano o por un sistema de inspección visual.
Inspección radiográfica (RT). Se utilizan los rayos X o los Gamma, para atravesar el material, si la estructura de éste no es uniforme, los rayos serán absorbidos en mayor o menor medida por el material. La radiografía implica radiación, que pasa a través de un compuesto y captura una imagen por medio del fenómeno de absorción diferencial. Las aplicaciones más comunes de este método son las inspecciones de soldaduras y el examen de piezas fundidas. Estos métodos se ven limitados porque existen riesgos al manejar dispositivos radiactivos; pueden requerir mucho tiempo de exposición y requiere de mucha experiencia y entrenamiento del operador.
Termografía por infrarrojos. El análisis termográfico consiste en la evaluación gráfica de la temperatura en la superficie que esté inspeccionando. El equipo utilizado para llevar a cabo este análisis es el termógrafo, el cual percibe la radiación infrarroja de la superficie y la convierte en imágenes luminosas en relación con el espectro de luz visible; los objetos más calientes emiten mayor radiación infrarroja que los objetos fríos. De esta manera, esta técnica es muy eficaz al momento de inspeccionar superficies homogéneas, de características semejantes en toda su composición de modo que al observar el gráfico de temperaturas en la superficie se puede detectar fugas térmicas que nos muestren las zonas donde el material pueda estar afectado.
Inspección visual (VT). Es el método más básico y frecuente, ya que se puede obtener información inmediata de la condición superficial de los materiales que se estén inspeccionando, con el simple uso del ojo humano y, en algunos casos, con la ayuda de algún dispositivo óptico, ya sea para mejorar la percepción visual (lupas, lentes, etc.) o para proporcionar contacto visual en zonas de difícil acceso, tal como el interior de tuberías y equipos donde se emplean boroscopios y pequeñas videocámaras rígidas o flexibles. Utiliza la energía en la porción visible del espectro electromagnético; los cambios en las
Prueba de corriente Eddy (ET). El método de las corrientes de Eddy es apropiado para la inspección superficial y la inspección volumétrica de materiales conductores. Se basa en someter a este tipo de materiales a un campo magnético que varía en el tiempo y, observar las variaciones en las corrientes inducidas a éste. Es utilizado para la inspección en servicio de tuberías en centrales nucleares y de combustible fósil, en plantas petroquímicas, submarinos nucleares, inspección de estructuras aeroespaciales, verificación en producción de tubos, alambres y barras.
CERTIFICACIONES Los ensayos no destructivos están regulados por normas y reglamentos internacionales y locales, establecidos por organismos como SAE Internacional, el Instituto Americano de petróleo, la National Aerospace Industries Association, la ASTM (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales), el ANSI (Instituto Nacional Americano de Estándares), ASME (Sociedad Americana de In-
genieros Mecánicos) y AISI (Instituto Americano del Hierro y el Acero) por mencionar algunos. Instituciones que además de efectuar inspecciones, tienen un comité permanente que desempeña funciones como la normalización de las especificaciones y los métodos de prueba. Además, contribuyen al mejoramiento de los materiales de Ingeniería, lo cual se logra a través de investigaciones de miembros del comité y miembros independientes.
En México existen distintas asociaciones que ofrecen los servicios de pruebas de inspección y también llevan a cabo cursos de capacitación para la certificación de técnicos en la materia. Los sistemas de cualificación y certificación se basan en las normas de la Organización Internacional de Normalización (ISO), que establece tres niveles de competencia: • Nivel 1, técnico autorizado para instalar equipo, realizar pruebas según instrucciones escritas, bajo la supervisión de personal de niveles 2 ó 3. Puede clasificar y notificar los resultados bajo esa supervisión. • Nivel 2, personal autorizado para realizar y dirigir los ensayos según procedimientos establecidos o reconocidos. • Nivel 3, profesional autorizado para dirigir cualquier operación en los métodos END, para lo cual ha recibido certificación.
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CORTE POR PLASMA Flujo de gas alterado Por: Eloisa Ontiveros
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El corte de metales en la industria exige, hoy mas que nunca, de altos estándares de calidad y velocidad, así como de costos muy competitivos; deseando del proceso de corte, una exacta precisión dimensional y bordes que no requieran tratamientos adicionales. El corte por plasma, desde su descubrimiento hace ya más de medio siglo, ofrece estas valiosas prestaciones.
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n 1954, científicos descubren que al aumentar el flujo del gas y reducir la abertura de la boquilla, utilizada en la soldadura TIG, se obtiene un chorro de plasma que es capaz de cortar metales. El proceso fue diseñado para ser utilizado en todos los metales que, debido a su composición química, no podían ser cortados por el proceso de oxicorte, como los aceros de alta aleación y aluminio. Gracias a sus velocidades de corte extremadamente altas (especialmente con materiales finos) y la zona afectada por el calor estrecho, la técnica también se utiliza hoy en día para el corte de aceros no aleados y de baja aleación.
en el que determinada proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente. Como es sabido, el incremento en la temperatura provoca cambios en el estado de la materia, pudiendo pasar de sólido a líquido, de líquido a estado gaseoso y de estado gaseoso a plasma. Al calentar un gas en el orden de los 50,000 ºC, los átomos pierden electrones, estos electrones libres se colocan en los núcleos que han perdido sus propios electrones, convirtiéndose así en iones, de esta forma el gas se convierte en plasma y por consecuencia tendremos un conductor eléctrico gaseoso, con alta densidad
El proceso de oxicorte, corta quemando u oxidando el metal que es seccionado. Por tanto, se limita al acero y otros metales ferrosos que soportan el proceso de oxidación. Metales como el aluminio y el acero inoxidable, forman un óxido que inhibe la oxidación adicional, por lo que el oxicorte es imposible.
¿Pero qué es exactamente el plasma? En el ámbito de la ciencia, se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia, un estado fluido, similar al estado gaseoso pero
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Foto: Fabricating and Metalworking
Fue diseñado para ser utilizado en metales que no podían ser cortados por el proceso de oxicorte, como los aceros de alta aleación y aluminio.
¿Sabías que…? El plasma no tiene una forma o volumen definido, a no ser que esté encerrado en un contenedor; pero a diferencia del gas, en el que no existen efectos colectivos importantes, el plasma bajo la influencia de un campo magnético, puede formar estructuras como filamentos, rayos y capas dobles.
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¿Cómo funciona el corte por plasma?
plasma se estrecha a través de una boquilla. Un equipo cortador de plasma utilizará este gas, eléctricamente conductor, para transferir energía desde una fuente de alimentación, a cualquier material conductor. La formación del arco de plasma se inicia cuando un gas, como puede ser oxígeno, nitrógeno, argón o, incluso el aire; es forzado a pasar a través de un pequeño orificio de la boquilla de la antorcha, concentrando extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo, y por polaridad, adquiriendo la propiedad de cortar. Debido a la alta densidad de energía y temperatura, el plasma se expande y mueve hacia la pieza de trabajo a un máximo de tres veces la velocidad del sonido.
El corte por plasma es un proceso de corte térmico, en el que un arco de
El corte por plasma se basa entonces, en la acción térmica y mecánica
de energía. Los átomos en el estado de plasma se mueven libremente; cuanto más alta es la temperatura más rápido se mueven en el gas. El plasma presenta características propias que no se dan en sólidos, líquidos o gases, por lo que es considerado otro estado de agregación de la materia. El corte por fusión de plasma compite hoy día, directamente con otras técnicas, como el oxicorte, corte por láser y corte por chorro de agua. Sin embargo, también puede ser una alternativa a las técnicas de procesamiento mecánicos, tales como: mordiscos, punzonado y taladrado.
Dependiendo de la tecnología de corte por plasma, la capacidad del sistema y el tipo de material a maquinar, se pueden cortar laminas de metal de entre 0,5 y 180 mm de espesor. una tensión suave y constante DC, que va desde 200 a 400VDC. Este voltaje DC es responsable de mantener el arco de plasma a lo largo del corte. También regula la salida de corriente requerida en función del tipo y espesor del material procesado. Consola de alta frecuencia. Contiene un circuito ASC que genera un voltaje de CA de aproximadamente 5000 VAC a 2 MHz, lo que produce la chispa en el interior del soplete para crear el arco de plasma.
del chorro de gas caliente, que por un arco eléctrico de corriente continua, se establece entre un electrodo ubicado en la antorcha (cátodo), y la pieza a mecanizar (ánodo). Las variables del proceso son: los gases empleados; el caudal y la presión de los mismos, la distancia boquilla-pieza; la velocidad del corte y la energía empleada o intensidad del arco. El tipo de gas a utilizar dependerá del material a cortar. Por ejemplo, el argón, gas monoatómico y/o
gases diatómicos, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, y combinaciones de los mismos; así como el aire purificado, se utilizan como gas de plasma y también como gas de corte.
Componentes del sistema de plasma
Fuente de alimentación. Es un generador de alta frecuencia, alimentado por energía eléctrica. La potencia de plasma de alimentación convierte el voltaje de línea de CA trifásica, en
Consola de gases. Regula el gas que genera la llama de calentamiento y que más tarde se ionizará (argón, hidrógeno o nitrógeno). El chorro del gas–plasma se compone de dos zonas: Zona envolvente, que es una capa anular fría sin ionizar que cubre la zona central (permite refrigerar la boquilla, aislarla eléctricamente y confinar el arco). Zona central, se compone por dos capas, una periférica constituida por un anillo de gas caliente no suficientemente conductor y la columna de plasma o el núcleo donde el gas-plasma presenta su más alta conductividad térmica, la mayor densidad de partículas ionizadas y las más altas temperaturas, entre 10,000 y 30,000 grados centígrados. Antorcha de plasma. La función de la antorcha de plasma es proporcionar alineación y la refrigeración de los consumibles adecuadamente.
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Las principales partes consumibles necesarios para la generación de arco de plasma son el electrodo, el difusor y la boquilla. Una tapa de blindaje adicional se puede utilizar para mejorar aún más la calidad de corte, y todas las partes se mantienen unidas por tapones de retención interior y exterior. El electrodo y porta-electrodo a utilizarse dependerán del gas, que puede ser de tungsteno, hafnio o circonio, y claro, de la pieza a mecanizar.
¿Dónde se recomienda su uso? El corte por plasma se puede utilizar para cortar todos los materiales eléctricamente conductores, no tiene rival cuando se trata de cortar láminas gruesas de acero de alta aleación o acero estructural, hasta de aproximadamente 40 mm de espesor, con muy poca distorsión, particular-
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mente en el caso de piezas de trabajo delgadas. Pero también se utiliza para cortar metales no ferrosos tales como aluminio y cobre, y placas de metal recubiertas. Debido a su bajo aporte de calor, también es especialmente adecuado para el corte de aceros de alta resistencia estructural de grano fino. El comienzo del corte es prácticamente instantáneo y produce una deformación mínima de la pieza. Permite cortar a altas velocidades, permitiendo menos tiempos muertos, (no se necesita precalentamiento para la perforación). Permite espesores de corte de 0.5 a 160 milímetros, con unidades de plasma de hasta 1000 ampers. Una de las características más reconocidas en este proceso, es que se consiguen cortes de alta calidad y muy buen acabado.
RECOMENDACIONES AL PROCESO ■ Para optimizar las capacidades de su cortador de plasma, lea el manual del fabricante para familiarizarse con el funcionamiento seguro y correcto de la herramienta. ■ El uso de consumibles incorrectos puede reducir la vida útil del equipo y reducir la calidad del corte. ■ Asegúrese de que todos sus consumibles están en su lugar correcto para iniciar el trabajo, verificando que estén bien ajustados y seguros. El uso de consumibles muy desgastados, puede provocar la formación de un arco no controlado en la cámara de plasma, lo que puede provocar el fallo de la antorcha, así que la sustitución de consumibles regularmente, resultará más rentable que la sustitución de la antorcha. Por ejemplo, si una boquilla muestra signos de residuo de óxido en el interior, o si existen signos de ranurado, ya sea en el interior o en el exterior de la boquilla, debe ser reemplazada. ■ Un corte limpio depende de varios factores: la velocidad de desplazamiento, la técnica, la distancia desde la superficie de trabajo y los consumibles. ■ Siempre haga muestras de corte en el mismo tipo de material con el que se va a trabajar, para asegurarse de que está utilizando la configuración correcta y la velocidad de desplazamiento adecuada. ■ Practique sus movimientos antes de apretar el gatillo para asegurarse de que tiene suficiente libertad de movimientos para hacer un corte continuo. ■ Use puntas extendidas para llegar más lejos o para cortar en las esquinas, se recomienda usar patrones en áreas estrechas. ■ Reiniciar constantemente el arco piloto, mediante la activación de la antorcha, acortará la vida de sus consumibles.
Finalmente El proceso de corte puede ser fácilmente automatizado. A través del uso de diferentes sistemas de guía de corte de plasma, un brazo de acero grueso, superficies de acoplamiento maquinadas con precisión y la ayuda de un riel lineal. También hay una serie de modernos dispositivos periféricos y accesorios disponibles para el corte manual, que permiten un manejo más fácil de las piezas durante el proceso, simplificando el montaje y los trabajos de reparación. La tecnología de corte por plasma moderna se está volviendo cada vez más importante. Especialmente cuando se trata de reducir
■ Muchos cortadores de plasma vienen con un escudo resistente, que se coloca sobre la superficie de corte durante la operación y, mantiene una óptima distancia de 1/8 en punto muerto, ideal para manos temblorosas. ■ Al adquirir un equipo de plasma, el fabricante proporcionará las velocidades de corte para todos los espesores de metales medidos en IPM (pulgadas por minuto).
tiempos de corte. El avance tecnológico y la automatización de los procesos industriales de corte, lleva a mayores beneficios de producción, disminuyendo el tiempo empleado en realizar dichas operaciones.
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Galería LLAMA OXIACETILÉNICA El proceso de soldadura con oxiacetileno (también conocida como autógena, es decir soldadura por combustión), produce una llama de alta temperatura de más de 3,000 grados centígrados, justo por la combustión de oxígeno puro y acetileno. Esta soldadura se realiza, llevando hasta la temperatura de fusión, los bordes de la pieza a unir, mediante el calor que produce la llama oxiacetilénica.
Marcación segura Por seguridad, los cilindros que contienen gases deben tener una etiqueta marcada con el tipo de gas. Para evitar el intercambio de accesorios, entre los cilindros que contienen gases combustibles y no combustibles.