Armado de tuberías. FMEC0108

4.2. Tipos de soldadura

En principio, es esencial conocer en general las diferencias fundamentales entre los tipos de soldadura para poder clasificarlas.

Con metal de aportación (oxigás y eléctrica por arco)

En los dos tipos de soldadura se calientan las superficies, efectuando un aporte de material que hace de unión entre las piezas.

La forma de aportar es distinta. En el caso de la soldadura oxigás (oxiacetilénica), se realiza mediante una varilla de material compatible mientras se calientan las superficies con una mezcla de oxígeno y acetileno que mantiene la llama encendida. En el caso de la soldadura eléctrica por arco es el mismo electrodo, que hace de puente para formar el arco, el que se funde, aportando material a la unión.

Sin metal de aportación (por puntos)

Se realiza haciendo pasar electricidad a mucha intensidad por los extremos de las pinzas, fundiéndose las piezas a unir en el punto donde se ha realizado el pinzamiento. El efecto Joule se aplica, además de industrialmente en la soldadura, en el funcionamiento de los electrodomésticos como los hornos, tostadoras y calefacciones eléctricas, por medio del calor que emite la resistencia del aparato.

Nota

El movimiento de los electrones en un cable es desordenado; esto provoca continuos choques entre ellos y como consecuencia un aumento de la temperatura en el propio cable. Es lo que se conoce como “efecto Joule”.

La Ley de Joule relaciona la intensidad (I) de la corriente, la resistencia (R) y el tiempo (t) durante el cual el circuito está cerrado. Se calcula con ella el calor que se desprende en un circuito.

En la fabricación industrial, en los tubos que se construyen curvando la chapa en forma circular, la soldadura se realiza de manera continua en la dirección longitudinal del tubo.

La soldadura por puntos se aplica también en montajes de elementos de automoción, realizándose de manera veloz, con lo que se consigue una gran seguridad y acabado.

Sabía que...

Generalmente se destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas, aplicable normalmente entre 0,5 mm y 3 mm de espesor.

4.3. Defectos en las soldaduras

En estos métodos de unión, aunque se realicen mediante máquinas, siempre existen defectos que hacen que la soldadura quede mejor o peor terminada. Pueden aparecer desde empalmes y remates mal realizados o en defectuosas condiciones, hasta mordeduras y entalladuras, pasando por una falta de adherencia y penetración por parte del material de aportación utilizado. La porosidad y las inclusiones de escoria completan los defectos característicos que pueden aparecer.

Siempre la mano experta del personal que los realiza influye positivamente en el acabado adecuado que se debe conseguir.

Sabía que...

Las actuales técnicas de radiografiado de soldaduras aportan mucha visión para detectar los defectos que pueden aparecer a nivel microestructural.

4.4. Características y utilización

La característica fundamental que tienen las uniones realizadas por soldadura es que no son desmontables (las uniones atornilladas sí), de manera que se consigue la continuidad y estanqueidad de las piezas que se unen.

Su utilización está muy extendida, tanto en la realización de uniones a tope de tramos rectos y curvos, como en los injertos de unión o diversificación de líneas de transporte.

Sistemas de unión soldada empleados

Anteriormente se describieron las formas de unión con elementos atornillados exclusivamente. En la unión de los tubos a las bridas que se atornillarán, se utiliza la soldadura para fijar estos elementos, como paso previo al armado de los diferentes tramos y elementos auxiliares de las instalaciones de tubería industrial.

Dependiendo del acabado en los extremos de los tubos o accesorios y otros elementos a soldar, se pueden encontrar:

De extremo plano

Las caras de bridas se encuentran en contacto, realizándose la soldadura en la parte exterior, normalmente en un reborde que tiene la brida por construcción. Eventualmente se puede colocar una junta elástica en el anillo de unión entre bridas.

De enchufe y soldadura

La brida dispone de un rebaje donde se centra el tubo, realizándose de igual manera la soldadura en la parte exterior, en toda la longitud del reborde de la brida.

Deslizante

Se realizan dos soldaduras, una externa como anteriormente, y otra interna de seguridad, manteniendo un anillo libre en el agujero de la brida.

De cuello para soldar a tope

En este tipo, se mantienen uniformes los diámetros interiores del tubo y de la brida, realizándose la soldadura a tope en un cuello que tiene la brida.

Recuerde

Siempre la mano experta del personal que realiza la soldadura influye positivamente en el acabado adecuado que se debe conseguir.

Brida loca

En uniones que se realizan con extremos de tubos con pestaña, se utiliza un elemento llamado valona, que hace de pieza intermedia para la unión soldada al tubo, y como tope donde se puede desplazar la brida llamada loca. Esta está libre hasta que se realice la unión con elementos roscados.

Brida ciega

Se atornilla al final de un tramo, tapando el canal de transporte (tubería). Su eventual desmontaje se realiza para una limpieza y mantenimiento en la instalación.

Unión soldada a tope sin bridas

En las uniones que requieren estanqueidad, la soldadura es el método más empleado en el armado de tubería industrial, pero además existen en la actualidad pegamentos con los que se consiguen uniones muy potentes.

Importante

En las soldaduras a tope, la preparación de las superficies es absolutamente fundamental para conseguir una buena soldadura.

Dependiendo del espesor de la chapa a soldar, se pueden presentar cinco tipos de preparaciones, según la norma de obligado cumplimiento DIN 2559 para chaflanes de soldadura.

	Símbolo	Dimensiones
		e hasta 3mm: b de 0 a 3mm
		e de 3 a 16mm: b de 0 a 4mm β aproximadamente 60°
		e 12mm o más: b de 0 a 3mm c: 2mm β aproximadamente 10°
		e 12mm o más: b de 0 a 4mm c: aproximadamente 4mm α aproximadamente 10° β aproximadamente 30°
		e 16mm o más: b de 0 a 2mm c: aproximadamente 6mm α aproximadamente 6° β aproximadamente 35°

Tanto en la unión del tubo en su dirección circular como en los injertos de tubos se realizará la soldadura alrededor de todo para asegurar la estanqueidad de la tubería. Los rebordes de más asegurarán la perfecta unión de las partes soldadas.

Herramientas y operaciones de soldeo

La herramienta de soldeo que se utiliza en la soldadura eléctrica por arco es la soldadora, en la que se reduce el voltaje de la corriente eléctrica, aumentando la intensidad, consiguiendo una fusión del electrodo por calor.

El esquema básico de las operaciones de soldeo está expresado en la imagen, en la que se cierra el circuito eléctrico desde el electrodo y la pinza, con el arco eléctrico que hace que se funda y aporte material a la superficie preparada de la pieza.

Sabía que...

No todos los metales son adecuados para la soldadura, y no todos los metales de relleno trabajan bien con materiales base aceptables.

A continuación se van a describir las operaciones básicas para el soldeo de las tuberías:

1 Se toman todos los equipos de protección individual y, una vez realizadas las comprobaciones de seguridad en el equipo, se fijan los tubos a las mordazas de banco y se procede a realizar las soldaduras.

2 Se preparan las superficies a soldar, limpiándolas con el cepillo metálico para que no tengan suciedad o grasas.

3 Se une el electrodo revestido al portaelectrodos, y se acerca a las piezas a unir, teniendo cuidado de no tocar el electrodo ni ninguna parte metálica para no sufrir quemaduras por calor, debido a la gran intensidad en la corriente.

4 Realizar varias pasadas a lo largo del cordón alrededor de los tubos de manera que el cráter que se forma no se haga muy grande y se funda la pieza. Realizarlas uniformemente, a la misma velocidad y no dejando huecos en el cordón.

5 Entre cada una de las pasadas, realizar una limpieza de la escoria para obtener una soldadura en buenas condiciones.

6 Limpiar la superficie del cordón de soldadura, para que no se produzcan oxidaciones.

Sabía que...

La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría la unión.

5. Accesorios y medios auxiliares

Las instalaciones de tubería industrial están compuestas por llaves y válvulas que regulan y diversifican los productos que se transportan, armándose mediante elementos de unión y auxiliares que ayudan en el montaje y disposición de las diferentes líneas de que consta una instalación.

5.1. Tipos, características, montaje e instalación

Se pueden encontrar diferentes elementos que ayudan al armado e instalación de las tuberías, y teniendo en cuenta la variedad, características y formas, se describen los más genéricos e importantes.

Tipos de válvulas

En las instalaciones se encuentran repartidos unos elementos fundamentales llamados válvulas que realizan las funciones de corte, aislamiento, regulación y seguridad para el transporte del fluido (líquido o gas) con el que se está trabajando.

La identificación de cada uno de los tipos de válvulas, de manera general, servirá para conocer el funcionamiento de la instalación, aunque se debe centrar el estudio en el armado de estos elementos dentro del conjunto.

Una clasificación de las válvulas, dependiendo del trabajo que son capaces de realizar, será:

Válvulas interruptoras

Realizan el corte del fluido de la instalación, siendo su trabajo de forma “todo o nada”, dejando pasar o interrumpiendo totalmente el flujo.

Pueden ser de diferentes tipos:

Válvula interruptora de compuerta

Es la más simple. Dispone de una compuerta que corta totalmente o deja pasar el fluido a través de la tubería. Su funcionamiento es muy básico, y se puede utilizar eventualmente como reguladora de flujo cuando no se dispone de otro tipo de válvula reguladora.

Válvula interruptora de bola

Esta válvula tiene una bola con un taladro igual al diámetro de la tubería. No regula el flujo ya que deja pasar el fluido totalmente cuando está abierta, cortando también totalmente cuando está cerrada. El corte es más suave que la anterior de compuerta.

Válvula interruptora de bola

Recuerde

Las válvulas son unos elementos fundamentales que realizan las funciones de corte, aislamiento, regulación y seguridad para el transporte del fluido (líquido o gas) con el que se está trabajando.

Válvula interruptora de macho

Es similar a la de bola, pero dispone de un cilindro con el taladro de la tubería. El corte es menos suave que en la válvula de bola. El paso del fluido es todo-nada, como las anteriores.

Interruptora de mariposa

La pieza de corte es circular. Gira verticalmente, dejando pasar o cortando el fluido. Se produce alguna pérdida de carga al estar la “mariposa” colocada de perfil.

Válvulas reguladoras

Realizan la regulación del fluido de la instalación, dejando pasar un porcentaje determinado, dependiendo de la necesidad de cantidad o de presión requerida. También se pueden utilizar como válvulas interruptoras, aunque este no es su trabajo fundamental.

Existen diferentes tipos:

Válvula reguladora de asiento o globo

El desplazamiento vertical de la pieza hace que se pueda regular el paso, consiguiendo aumentar o disminuir el flujo o la presión del fluido que se transporta. Puede cerrar o abrir totalmente el paso.

Válvula reguladora de husillo en “Y”

Es un caso particular de la anterior válvula de asiento, pero con la ventaja de ocupar menos espacio y conseguir una mayor finura en la regulación, evitando la pérdida de carga o presión en el fluido debido a que este no debe realizar un recorrido enrevesado.

Válvula reguladora de aguja o punzón

De la misma forma que en la válvula de asiento, regula el paso del fluido pero de manera más suave al tratarse de una pieza cónica.

Recuerde

Dentro de las válvulas interruptoras, se distinguen varios tipos: de compuerta, de bola, de macho y de mariposa.

Válvula reguladora de diafragma

Esta válvula dispone de una pieza elástica que regula de manera más suave el paso del fluido, estrangulando el flujo o cerrando total-mente el paso.

Válvula reguladora de manguito elástico

Trabaja de la misma forma que la anterior. Tiene un manguito elástico en todo el paso por la válvula, que sirve para regular el flujo del fluido.

Válvulas retentoras

Realizan la función de impedir que el fluido cambie de sentido de circulación por defectos en la instalación. Disponen de un elemento característico que evita el retroceso de manera automática.

Existen los siguientes tipos de válvulas retentoras:

Válvula retentora de clapeta

La clapeta bascula cuando el fluido pasa en un sentido, cerrándose si este circula en el sentido contrario.

Válvula retentora de pistón

El pistón sube libre cuando el fluido pasa en un sentido, descendiendo por su propio peso cuando circula en el sentido contrario.

Recuerde

Las válvulas reguladoras pueden ser: de asiento o globo, de husillo en “Y”, de aguja o punzón, de diafragma y de manguito elástico.

Válvula retentora de bola

De la misma manera, se eleva la bola en un sentido de flujo, descendiendo por gravedad cuando el fluido circula en el sentido contrario.

Retentora de disco ascendente

En este caso se tiene un disco que sube o baja manteniendo la dirección del flujo en un solo sentido.

Retentora de platillos

Los platillos superior e inferior se vencen cuando el fluido se mueve en un sentido, actuando el muelle para cerrar el paso en el otro sentido.

Todas las demás válvulas no descritas se utilizan para conseguir la seguridad en la instalación en general, montándose de la misma manera que las anteriores, según proyecto e instrucciones de montaje en la obra.

Accesorios y elementos de unión

En el armado de tuberías industriales, teniendo en cuenta la diversidad de instalaciones de tubería, se encuentran accesorios que resuelven muchas de las uniones y diversificaciones en las distintas líneas.

Se dispone de codos, uniones en “T”, codos de reducción de diámetro en los que se consiguen mayores velocidades de circulación, adaptadores de distintos tramos de rosca, casquillos, tapones y purgadores.

Recuerde

Estos son los tipos de válvulas redentoras: de clapeta, de pistón, de bola, de disco ascendente y de platillos.

Todos ellos están adaptados a cada uno de los tipos de instalación y cumplen la función de intercambiabilidad, en caso de ampliación o reforma de las instalaciones ya montadas.

Distintos accesorios de tubería de pequeño calibre

Distintos casquillos de tubería de pequeño calibre

En el armado de las tuberías, los elementos de unión desmontables que se encuentran son tornillos, tuercas, arandelas y pasadores, que realizan también la función de intercambiabilidad, ya que están normalizados.

El conocimiento general del nombre normalizado de los más importantes es un ejercicio muy útil en el trabajo de armado, ya que se trata de una terminología muy extendida y utilizada en el lenguaje técnico de la mecánica.

En los siguientes cuadros se expresan la representación gráfica, la denominación normalizada y la descripción de cada elemento de unión desmontable.

Representación	Denominación normalizada
	DIN-933: Tornillo de cabeza hexagonal con vástago roscado
	DIN-931: Tornillo de cabeza hexagonal con vástago roscado en parte
	DIN-912: Tornillo de cabeza cilíndrica tipo Allen
	DIN-963: Tornillo de cabeza plana
	DIN-913: Perno roscado con cabeza tipo Allen
	DIN-6921: Tornillo de cabeza hexagonal con arandela fija
	DIN-571: Tornillo hexagonal rosca chapa
	DIN-910: Tapón roscado de cabeza hexagonal
	Varilla roscada
	DIN-934: Tuerca de cabeza hexagonal
	DIN-562: Tuerca rectangular
	DIN-315: Tuerca de palomilla
	DIN-985: Tuerca de cabeza hexagonal de seguridad
	DIN-582: Gancho roscado hembra
	DIN-125: Arandela plana
	DIN-6798: Arandela elástica
	DIN-127: Arandela Grower
	DIN-2093: Arandela de muelle (muelle de platillos)
	DIN-435: Arandela cuadrada para perfil
	DIN-94: Pasador de aletas

Elementos auxiliares de montaje e instalación

Para el tendido de las instalaciones según la documentación del proyecto, se utilizan elementos auxiliares y herramientas que facilitan el trabajo.

En el armado de los tramos de tubería, a menudo hay que realizar cortes para adaptarlos a las características peculiares del lugar donde han de ser instaladas. Se utiliza la herramienta cortatubos. Consta de dos cuchillas entre las que se introduce el tubo, de pequeño calibre. Se realiza el corte haciendo girar el cortatubos hasta que las cuchillas cortan el espesor del tubo.

Cortatubos y mordaza para tubos

Para el montaje mecánico o el soldeo en el taller, se debe utilizar el tornillo de banco adaptado para tubos, ya que facilita el trabajo y eleva la seguridad en cuanto a accidentes laborales.

Elementos auxiliares normalizados en el armado de tuberías
Representación	Denominación normalizada
	DIN-6914: Unión de piezas con tornillo y tuerca hexagonal, y arandelas planas
	Unión de perno roscado con arandelas cuadradas
	Unión de perno roscado con arandela y tope

Consejo

Se deberá colocar el cortatubos en posición vertical para lograr un corte limpio que luego permita realizar con facilidad las soldaduras.

Unos elementos que facilitan el armado de las tuberías en obra son las abrazaderas. Están construidas de pletina doblada y taladrada, y se montan unidas dos a dos, ancladas a un soporte en el techo o en la pared.

Los ganchos realizan la misma misión de soporte, pero son abiertos, lo cual facilita en gran medida el eventual desmontaje de la instalación para mantenimiento o reforma.

Están construidos de varilla roscada en el extremo de la fijación del soporte.