773 Soldadura con gas combustible (oxiacetilénica IV)

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS MANUAL DE APRENDIZAJE

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉCNICA IV)

Técnico de

Nivel Operativo.

AUTORIZACIÓN Y DIFUSIÓN

MATERIAL DIDÁCTICO ESCRITO

FAM. OCUPACIONAL :

METALMECÁNICA.

OCUPACIÓN

:

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS.

NIVEL

:

TÉCNICO OPERATIVO.

Con la finalidad de facilitar el aprendizaje en el desarrollo de la formación y capacitación en la ocupación del MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS a nivel nacional y dejando la posibilidad de un mejoramiento y actualización permanente, se autoriza la APLICACIÓN Y DIFUSIÓN de material didáctico escrito referido a SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉCNIA IV). Los Directores Zonales y Jefes de Unidades Operativas son los responsables de su difusión y aplicación oportuna.

DOCUMENTO APROBADO POR EL GERENTE TÉCNICO DEL SENATI N° de Página…...........…90.…...........…… Firma …………………………………….. Nombre: Jorge Saavedra Gamón Fecha: ……………2006-04-11.………….

Registro de derecho de autor:

1

SEMANA Nº 05 Tarea: Soldadura a Tope en “V” en posición sobrecabeza Operaciones: • Soldar a tope en “V” en posición sobrecabeza

2

1/8”

3 0º

7 0º

1 1/4”

6”

01 02 03 04 05 06

01

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

ORDEN DE EJECUCIÓN

- Equi po oxiacetiléni co - Alicate y martillo - Sopor te metálico - Chi spero - Par de lent es - Equi po per sonal - Varilla de apo rte 2

Prepare el equipo de soldadura Prepare el material base Apuntale material base Posicione material base Suelde Limpie cordones

01

PZA. CANT.

SOLDAR A TOPE

DENOMINACIÓN

60º -

º -45

Nº

1/8 X 1 1/4 X 6” NORMA / DIMENSIONES

SOLDADURA A TOPE EN “V” EN POSICIÓN SOBRECABEZA

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

St 37 MATERIAL Ht01/ M C M

REF. H O - 0 1 - 0 6

TIEMPO: 8 H r s .

HOJA:

ESCALA: S / E

3

OBSERVACIONES

1 : 1

2006

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) OPERACIÓN SOLDAR A TOPE EN “V” EN POSICIÓN SOBRECABEZA Esta operación consiste en unir dos piezas con juntas en “V” soldadas desde la parte inferior la cual presenta muchas dificultades ya que debe mantenerse una fusión uniforme evitando al mismo tiempo que el metal líquido escurra por efecto de la gravedad. Se ejecuta en trabajos de carrocerías y carpintería metálica. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º Paso: Prepare el equipo. 2º Paso: Prepare el material base. a) Limpie el material base. b) Bisele el material base. 3º Paso: Apuntale el material base. a) Ubique y puntee las chapas. OBSERVACIÓN Guarde una separación de 2 mm entre las juntas.

Fig. 1

b) C o r r i j a l a s p o s i b l e s deformaciones después del punteado.

º -45

a) Incline la boquilla y el metal de aporte (Fig. 2). b) Oscile la boquilla y el metal de aporte (Fig. 3). OBSERVACIÓN Regule correctamente su soplete (llama neutra) Trate de mantener los ángulos indicados para el soplete como para el metal de aporte, de esta forma obtendrá resultados satisfactorios.

6 0º -

30º

5º Paso: Suelde.

7 0º

4º Paso: Posicione la pieza (Fig. 1).

Fig. 2

Movimiento del soplete Movimiento del metal de aporte

Fig. 3

6º Paso: Limpie los cordones. REF. HO.01. 1 / 1

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

4

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) TÉCNICA PARA SOLDAR SOBRE CABEZA Equipo, herramientas y materiales que se requieren: Un dispositivo sujetador para soldadura hacia arriba. Advertencia: El no usar una cubierta apropiada para la cabeza dará por resultado, con toda probabilidad, que se produzcan quemaduras en el pecho y en la cabeza del soldador. Procedimiento 1. Prepare la ranura en V como se indica en la Figura. 2. Coloque las placas sobre el ladrillo refractario, dejando una abertura apropiada en la raíz. 3. Encienda el soplete, y ajústelo a llama neutra. 4. Una con puntos de soldadura ambos extremos de la ranura en V.

5. Apague el soplete. 6. Coloque el conjunto, unido por puntos, en el dispositivo sujetador, en posición para soldar hacia arriba, ver figura.

7. Doble la varilla de soldadura a un ángulo de 45º, aproximadamente a 2” del extremo. 8. Encienda el soplete, y ajústelo a llama neutra.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) 9. Trabajando de derecha a izquierda, si es derecho (a la inversa, si es zurdo), con el soplete formando un ángulo de 20º respecto a la base de la placa de acero, caliente la placa hasta formar un pequeño pocillo de metal fundido, ver figura.

10.Agregue la varilla de metal de aporte, apuntando a 45 grados hacia la base de la placa de acero y respecto al cuerpo del soplete. 11. Manteniendo el pocillo lo más pequeño que sea posible, muévalo hacia la izquierda, en forma lenta y uniforme. 12.Oscile el soplete y la varilla en direcciones opuestas. 13.Si el pocillo de metal fundido, comienza a caer hacia abajo separe momentáneamente el soplete, para dejar que se enfríe el metal fundido. 14.Continúe el cordón a toda la longitud de la palca de acero. 15.Apague el soplete, y limpie la punta usando un limpiador de puntas del tamaño correcto. 16.Quite las placas soldadas del dispositivo de sujeción, y colóquelas sobre la parte elevada del yunque. 17.Golpee la soldadura con el martillo de bola, para probarla. 18.Presente la pieza soldada a su instructor, para su aprobación.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Soldadura en techo La soldadura en techo resulta algo más difícil de realizar, debido a lo incómodo de la posición y a la habilidad que requiere para controlar el baño de fusión y evitar que se caiga. En esta posición, el baño tiene tendencia a caerse, por lo que resulta difícil conseguir penetraciones correctas y cordones uniformes. A pesar de todo con un poco de práctica se puede conseguir soldaduras tan buenas como las realizadas en las otras posiciones. Es necesario disponer de algún dispositivo que nos permita sujetar las piezas en la posición conveniente, ver figura. El soldeo en esta posición es posible gracias a la tensión superficial que presenta el metal fundido, que impide que se caiga siempre que el baño no sea excesivamente grande. Puesto que la aportación de calor influye sobre la fluidez y volumen del baño, debe controlarse cuidadosamente durante toda la operación de soldeo. Para la soldadura oxiacetilénica en posición sobre cabeza, hay que trabajar con una intensidad de calor entre 5 a 10% más baja que la que se utiliza normalmente en otras posiciones. Esta reducción del calor tiene la finalidad de facilitar el control del baño de fusión. La posición del ángulo del soplete y el metal de aporte se indican en la figura (Hoja de tarea). Para reducir el riesgo de descolgaje del baño de fusión por efecto de la gravedad. Conviene depositar pequeños cordones, la aportación de material se realiza metiendo y retirando la varilla como en otras posiciones. En el momento en que se verifica la aportación de una pota de varilla conviene retirar ligeramente el soplete para facilitar la rápida solidificación de la misma.

Precaución: Puesto que hay la posibilidad de que se produzcan desprendimientos del metal fundido, debe cuidarse muy especialmente la protección personal (Fig. 2). Asegurarse de llevar la ropa adecuada y de que ésta esté bien cerrada hasta la garganta. También es recomendable colocarse un casco y además protegerse los pies con botas o botines.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) La soldadura sobrecabeza llamada bajo techo o por encima d ela cabeza del soldador, implica fatiga para el operador, sobre todo si no está familiarizado con el trabajo en dicha posición. La soldadura de techo se realiza hacia el operador, lo que permite una visibilidad perfecta del baño de fusión y evita quemaduras causadas por las chispas o partículas de metal en fusión. Este método de soldadura se puede aplicar para espesores de 5 mm, en una pasada con bordes rectos sin chaflán y para espesores de 5 a 10 mm, en dos pasadas sucesivas en longitud de 60 a 80 mm, interesado cada una la mitad del espesor; los bordes se preparan con chaflán en V de 70 a 80º.

Movimiento de la boquilla 1er Cordón 45º

45 º Movimiento de la varilla (diente de sierra)

<

45 º 70º

45º

< 45

º

45º

Depósito de cordones en techo 1. Coger una chapa de 6 mm y sujetarla convenientemente en el posicionador. 2. Llevar el soplete y el material de aporte y esperar que forme el baño, a continuación desplazar el material de aporte, para conseguir un cordón, mantener el soplete lo más corto posible. 3. Depositar una serie de cordones rectos sin ningún balanceo lateral. Para evitar los desprendimientos del baño. 4. Continuar el depósito de cordones rectos hasta conseguir la habilidad suficiente para controlar correctamente el baño de fusión.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) POSICIONES DE SOLDADURA Soldadura en cornisa 1. Tomar dos chapas de 1,5 a 3 mm de espesor y puntearlas a tope, con separación entre los bordes. 2. Sujetar las piezas en un posicionador, de forma queden en un plano vertical, con la junta en horizontal, ver figura. 3. Iniciar la operación en el extremo derecho de la a, progresando hacia la izquierda y comunicando al soplete un movimiento semicircular. Cuando se suelda en esta posición, el material fundido tiende a caerse sobre el borde de la pieza inferior, produciendo mordeduras en la superior. Para evitar este defecto la llama debe mantenerse más tiempo sobre el borde inferior y la aportación hay que realizarla aplicando la varilla hacia el borde superior. Comprobar cada soldadura sometiéndola a plegado un tornillo de banco. Soldadura en techo La soldadura en techo resulta algo más difícil de realizar, debido a lo incómodo de la posición y a la habilidad que requiere para controlar el baño de fusión evitar que se caiga. El soldeo en esta posición es posible gracias a la a tensión superficial que presenta el metal fundido, que impide que se caiga siempre que el baño no sea excesivamente grande. Puesto que la aportación de calor influye sobre la fluidez y volumen del baño, debe controlarse cuidadosamente durante toda la operación de soldeo. Técnica operatoria. Tomar dos chapas de 1,5 a 3 mm, puntearlas a tope y sujetarlas en el posicionador dejando por debajo suficiente espacio para poder situarse y manejar el soplete con libertad (ver figura). Desplazar el soplete con un movimiento semicircular similar al utilizado en otras posiciones. Para evitar que el baño llegue a ser muy grueso, debe comunicarse a la varilla un lento movimiento de rotación, o de balanceo. Este movimiento de la varilla distribuye el metal de aportación y se opone a la formación de grandes gotas que puedan desplomarse.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Controlar continuamente la llama, y retirarla ligeramente cuando se observe, que el baño tiene tendencia a caerse. Comprobar cada soldadura mediante el ensayo de plegado, y repetir la práctica hasta conseguir resultados satisfactorios. Soldadura en vertical 1. Tomar dos chapas de 1,5 a 3 mm de espesor, puntearlas formando una unión a tope y sujetarlas en un posicionador de forma que la junta quede vertical. 2. Sostener el soplete y la varilla como se indica en la figura, con ángulos similares a los recomendados para la soldadura en horizontal. A medida que va progresando la junta puede ser necesario variar ligeramente los ángulos, para controlar el baño de fusión. 3. Iniciar la operación en la parte inferior de la junta, soldando en ascendente y aplicando al soplete un movimiento semicircular. No permitir que el baño llegue a ser muy grande, ni excesivamente fluido, pues en este caso resulta de difícil control y puede desbordarse sobre las piezas. Cuando se observa que el baño se hace muy caliente debe retirarse ligeramente el soplete, de forma que la llama no incida directamente sobre el metal fundido. 4. Para evitar que el baño llegue a ser muy fluido hay que procurar dirigir la llama hacia el extremo de la varilla. Continuar la práctica hasta conseguir soldaduras de buen aspecto y con penetración correcta. Comprobar cada junta mediante un ensayo de plegado. Puntos a recordar 1. Para la soldadura en vertical, cornisa y techo, dotar al soplete de un movimiento semicircular. 2. Para que el control del baño sea eficaz hay que evitar que alcance un volumen excesivo. 3. Si el baño se hace excesivamente fluido, levantar ligeramente la llama. 4. En la soldadura en cornisa el calor debe dirigirse, principalmente, hacia el borde de la pieza inferior. 5. Para la soldadura en techo, desplazar la varilla con un lento movimiento de rotación o de balanceo.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) ÁNGULOS DE INCLINACIÓN DEL SOPLETE Para soldar a tope en sobrecabeza Esta clase de soldadura es frecuente en piezas que por su tamaño, colocación o montaje no se pueden soldar en otra posición. Debido a la dificultad que presenta su aplicación requiere mucha práctica para lograr la destreza necesaria por parte del soldador. En nuestro país se utiliza la mayoría de las veces en estructuras industriales metálicas, conductos metálicos carrocerías para buses, chapistería, etc.; pero en otros países la usan también en construcción de barcos, puentes, edificios, etc. La soldadura a tope sobre cabeza oxiacetilénica se efectúa en nuestro medio en lámina delgada, aunque puede hacerse también en lámina gruesa, usando naturalmente la técnica respectiva. La calidad de toda soldadura depende también de la preparación de las piezas a soldar y debe tomarse en cuenta el grosor de las piezas para dejar o no la distancia requerida entre bordes, o de terminar el procedimiento de soldadura hacia la derecha o soldadura hacia la izquierda, ver figura. 1.

Talón de la soldadura (un cordoncito de por lo menos 1 cm en el lado opuesto de donde se comienza a soldar).

2.

Punteado de las piezas: puntos de soldadura espaciados.

3.

Movimiento del soplete en forma circular.

4.

Movimiento del material de aporte.

5.

Material de aporte.

6.

Soplete

a) Antes de iniciarse una soldadura debe de cerciorarse de que: las piezas estén limpias los cantos a soldar estén bien rectos. b) Elegir el Nº de la boquilla de acuerdo al grosor del material, luego proceder a puntear, cuidando que los puntos no queden ni demasiado juntos ni demasiado separados. c)

Hacer el talón de la soldadura.

d) Aplicar el cordón efectuando los movimientos indicados y cuidando que la velocidad de los mismos sean de manera tal que se obtengan los resultados deseados. Observación: Asegúrese de que la soldadura quede bien penetrada.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Esta operación presenta muchas dificultades ya que debe mantenerse una fusión uniforme evitando al mismo tiempo que el metal líquido escurra por efecto de la gravedad. Su uso frecuente en trabajos de carrocerías y chapistería.

Oscile la boquilla según la figura.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) DISPOSITIVO PARA POSICIONAR LA PIEZA Para el aprendizaje de la soldadura en techo es necesario disponer de algún dispositivo que nos permita sujetar las piezas en la posición conveniente. El posicionador representado en la Figura. Es muy recomendable, pues permite trabajar en cualquier altura o posición. Precaución: Puesto que hay la posibilidad de que se produzcan desprendimientos de metal fundido, debe cuidarse muy especialmente la protección personal. Asegurarse de llevar la ropa de protección adecuada y de que ésta está bien cerrada hasta la garganta.

Tubo telescópico

El posicionador permite colocar la pieza en cualquier altura o posición.

También es recomendable llevar una gorra o un casco y los pies protegidos mediante botas o polainas. Una vez iniciado el cordón, inclinar el electrodo unos 10º ó 15º en el sentido de avance. La línea de la soldadura puede realizarse en cualquier dirección: hacia adelante, hacia atrás, a la derecha o a la izquierda.

Sujetar el soplete de forma que la palma de la mano quede vuelta hacia arriba. De esta forma, las proyecciones tienen más libertad para correr sobre los guantes y hay menos peligro de que se queden enganchadas y produzcan quemaduras. Aunque el soplete puede sujetarse perfectamente con una mano, algunas veces puede resultar mejor sostenerla con ambas. Para conseguir la máxima protección posible contra las proyecciones es recomendable situarse a un lado de la parte que se esta soldando.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) SISTEMAS TERMODINÁMICOS Un sistema termodinámico está constituido por el material ó materiales que son objeto de nuestro estudio. En Química, y por extensión en Bioquímica estos materiales serán generalmente substancias químicas contenidas en un recipiente (un tubo de ensayo, un matraz, etc). El tipo ó naturaleza de las paredes del recipiente van a detarminar el tipo de sistemas termodinámicos que existen. Los más frecuentes son: Sistemas cerrados: Sus paredes no permiten el paso de materia, pero sí el de energía. Son los sistemas más frecuentes, construidos en vidrio, plástico, metales, etc: tubos de ensayo, matraces, vasos, etc. Las paredes de estos sistemas no permiten obviamente el paso de materia (son paredes impermeables), pero permiten el intercambio de energía, por ejemplo en forma de calor. A estas paredes se las llama diatérmicas (aunque todos tenemos una idea intuitiva de lo que es calor, esta idea suele ser bastante vaga, y a veces alejada de lo que en termodinámica se entiende por calor, de forma que más adelante hablaremos del calor con más precisión). Sistemas abiertos: Además de la energía, sus paredes permiten también el paso de materia. Se trata de paredes permeables. El ejemplo más frecuente es el constituido por una célula. La pared celular permite el intercambio de energía y de materia. Sistemas cerrados adiabáticos: Se trata de sistemas cerrados con paredes que no permiten el intercambio de energía en forma de calor. Estas paredes se denominan adiabáticas. Las paredes de un "termo de café" son adiabáticas. Las propiedades físicas de carácter macroscópico que se pueden medir en un sistema, junto con las propiedades que se definen en el desarrollo de la termodinámica, constituyen las propiedades termodinámicas. Las propiedades termodinámicas serán de carácter macroscópico, como la masa, el volumen, la presión, etc. Se clasifican en extensivas, e intensivas. Las propiedades extensivas dependen del tamaño del sistema, son aditivas (p.e. masa y volumen). Las propiedades intensivas se pueden definir en cada punto del sistema, no dependen de su tamaño, y no son aditivas (p.e. presión y coeficiente de dilatación). A veces los sistemas aparecen divididos en partes, de forma que cada parte es homogénea en sus propiedades. Estas partes se denominan fases. El estado de un sistema viene definido por el conjunto de valores de sus propiedades termodinámicas. Cuando un sistema se encuentra en un estado termodinámico, todas sus propiedades, incluida la composición, tienen un valor definido, que no cambia con el tiempo. Estos son los estados que estudia la termodinámica. También se denominan estados de equilibrio. Las propiedades termodinámicas son funciones de estado: el valor de cualquiera de ellas es función del valor que adquieran unas pocas de ellas (generalmente un par de propiedades intensivas cualesquiera, más la composición, son suficientes para determinar el valor de todas las demás propiedades).

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Este carácter de funciones de estado nos permite definir el equilibrio termodinámico como resultado de tres equilibrios: térmico, mecánico, y químico. Cuando hablamos de equilibrio térmico, estamos asignando un valor de la temperatura al sistema (si afirmamos que la temperatura de un sistema es 20 ºC, es porque se encuentra en equilibrio térmico con otro sistema que se encuentra a la temperatura de 20 ºC). Y lo mismo podemos decir del equilibrio mecánico y químico: estamos atribuyendo el valor de la presión y de la composición del sistema. Una vez establecidas esas propiedades el conjunto de valores de todas las demás quedan establecidas, y por consiguiente el estado de equilibrio del sistema. Primer Principio de la Termodinámica La primera ley de la termodinámica da una definición precisa del calor, otro concepto de uso corriente. Cuando un sistema se pone en contacto con otro más frío que él, tiene lugar un proceso de igualación de las temperaturas de ambos. Para explicar este fenómeno, los científicos del siglo XVIII conjeturaron que una sustancia que estaba presente en mayor cantidad en el cuerpo de mayor temperatura fluía hacia el cuerpo de menor temperatura. Según se creía, esta sustancia hipotética llamada “calórico” era un fluido capaz de atravesar los medios materiales. Por el contrario, el primer principio de la termodinámica identifica el calórico, o calor, como una forma de energía. Se puede convertir en trabajo mecánico y almacenarse, pero no es una sustancia material. Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el trabajo o energía, medidos en julios, eran completamente equivalentes. Una caloría equivale a 4,186 julios. El primer principio es una ley de conservación de la energía. Afirma que, como la energía no puede crearse ni destruirse —dejando a un lado las posteriores ramificaciones de la equivalencia entre masa y energía la cantidad de energía transferida a un sistema en forma de calor más la cantidad de energía transferida en forma de trabajo sobre el sistema debe ser igual al aumento de la energía interna del sistema. El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre sí. En cualquier máquina, hace falta cierta cantidad de energía para producir trabajo; es imposible que una máquina realice trabajo sin necesidad de energía. Una máquina hipotética de estas características se denomina móvil perpetuo de primera especie. La ley de conservación de la energía descarta que se pueda inventar nunca una máquina así. A veces, el primer principio se enuncia como la imposibilidad de la existencia de un móvil perpetuo de primera especie.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DEL SUELO Cada uno tiene sus propias características físicas, químicas y biológicas. El de tu vecino no es igual que el tuyo. Se puede parecer mucho, pero seguro que hay variaciones. Por ejemplo, el contenido en nutrientes: si tú has fertilizado la tierra durante años con compost, será más rica en humus y en nitrógeno que otra que nunca recibió esas aportaciones. ¿Qué tengo que hacer para conocer perfectamente mi suelo? Pues tendrás que analizar unas cuantas características de él. Las fundamentales y las que estudiaremos aquí son estas 6. 1. Textura del suelo 2. Profundidad 3. PH 4. Caliza

5. Humus (materia orgánica) 6. Contenido en nutrientes minerales 7. Salinidad

1. Textura del suelo: La textura se refiere al tamaño de las partículas que tiene un suelo. Hay 5 texturas básicas: A. Textura arcillosa: Un suelo con textura arcillosa es aquel en el que predomina la arcilla. Piensa en un fango como lo más arcilloso que hay. B. Textura arenosa: El suelo de textura arenosa tiene sobre todo arena. La playa sería el ejemplo extremo. Tierra arcillosa

C. Textura franca: Suelo de vega En un suelo con textura franca abunda el limo. Es algo intermedio a los dos anteriores. Ni es arcilloso, ni es arenoso. Son suelos francos típicos los de las vegas de los ríos. D. Textura franco-arcillosa: Entre arcilloso y franco. Tiene bastante arcilla pero también lleva mucho limo. De arena, poca. Tierra arenosa

E. Textura franco-arenosa: Entre franco y arenoso.

La textura de un suelo esta expresada por la distribución del tamaño de las partículas sólidas que comprenden el suelo. En otras palabras por la composición granulométricas del suelo, previa dispersión de sus agregados.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Profundidad Los suelos pueden tener a poca profundidad una roca dura no atravesable por las raíces (por ejemplo a 40 cm.). Esto es muy malo, evidentemente.

A más profundidad, más porte

Un árbol crecerá mucho más y será más frondoso en un suelo que tenga una capa de estas características a 1,5 metros de profundidad que si la tuviera a 40 centímetros, por ejemplo. Esto se ve muy bien en las montañas. Los árboles al pie de las laderas son más grandes que los situados en la zona alta, puesto que han recibido la tierra erosionada durante miles de años.

Al pie de la ladera los árboles son más grandes

Una plantación frutal que pretenda ser rentable, nunca se debería hacer en un suelo poco profundo, con poco espesor explorable por las raíces. De ahí la importancia de estudiar antes el suelo y hacer catas para ver si nos encontramos con capas duras o no. Siempre será bueno que investigues si tu suelo es profundo cavando con la azada, y ver si a poca profundidad das con una capa dura o no. Esta puede ser la causa de que muchos árboles y arbustos no prosperen adecuadamente y se queden empequeñecidos. • Si la capa rocosa está a menos de 80 cm. de profundidad, se dice que ese suelo NO ES PROFUNDO. • Si está a más de 80 cm. hablamos de un suelo profundo. En este segundo caso, las raíces dispondrán de suelo en cantidad para profundizar y desarrollarse libremente. Se trata, en general, de un suelo mucho más fértil. Si resulta que el suelo de tu jardín tiene debajo una capa dura de roca, deberás recrecer echando tierra vegetal. Lo mínimo recomendable a aportar son 20 ó 30 centímetros de espesor.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) El PH El pH es un concepto químico de cierta complejidad. Explicarlo es un poco "rollo" (bueno, un poco no, bastante) y tampoco merece la pena. Fíjate, en la definición se habla de algo así como "la concentración de hidrogeniones", con lo que está claro que será mejor no entrar. Simplemente, que sepas que es una característica que tienen todos los suelos y los sustratos para macetas. El pH se expresa con un número y en el 95% de los suelos está comprendido entre 5 y 8,5. • SUELO ÁCIDO tiene un pH menor de 7 • SUELO NEUTRO tiene un pH más o menos de 7 • SUELO BÁSICO O ALCALINO tiene un pH mayor de 7 Por tanto, si decimos: "Este suelo tiene un pH 6"; significa que es ácido. O: "Este suelo tiene un pH 8"; significa que es básico o alcalino. Bien, ya sabes qué es el pH de un suelo. Ahora, ¿cómo se determina? Hay dos maneras: 1. Llevando una muestra del suelo a un laboratorio especializado en análisis de tierras a que lo analicen. Te dan el valor exacto, con decimales. Por ej.: PH=6,2. 2. Venden en cualquier centro de jardinería kits sencillos y baratos para hacerlo uno mismo. Es menos preciso, aunque a nivel de jardín nos sirve. Caliza La caliza es un tipo de mineral de los muchos que podemos encontrar en cualquier suelo. Ocurre que es especial debido a su abundancia y a su influencia sobre en las propiedades del suelo. La caliza se encuentra en prácticamente todos los suelos, en mayor o en menor cantidad. Caliza en el subsuelo del perfil (manchas blancas) La caliza alcaliniza el suelo, es decir, sube el pH. Un suelo con abundante caliza suele tener un pH alto. Digamos que si un suelo es calizo es de pH alcalino, aunque no siempre es así. A nivel práctico nos quedamos con esto: suelo calizo=suelo alcalino=suelo con pH alto. Por tanto, lo mismo que decía antes: en un suelo así no plantar Camelias, Hortensias, Gardenias, y otras muchas plantas acidófilas. La caliza es malo en este sentido, en cuanto a las carencias de nutrientes, en especial de hierro, pero es buena para la estructura del suelo, que lo vuelve más estable y agregado. De hecho en los suelos ácidos echan en falta esta propiedad que aporta la caliza y que en ellos escasea, provocando un suelo de peor consistencia. 18

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Materia orgánica (humus) Materia orgánica Cuando se dice "la materia orgánica de un suelo" nos estamos referiendo al humus que contiene. En un suelo hay más materia orgánica que no es humus: restos de hojas a medio descomponer, insectos, hongos y bacterias, el compost recientemente incorporado, etc. ¿Qué es el humus? Para entenderlo, un ejemplo. Cuando cae una hoja al suelo esa hoja es inmediatamente atacada por hongos y bacterias e inician su descomposición. El resultado es: • Un porcentaje de la hoja se convierte en nutrientes minerales (nitrógeno, fósforo, potasio, etc.) que pueden ser tomados directamente por las raíces. • Y otra parte de esa hoja se transforma en humus. Lo mismo ocurre con cualquier otra materia orgánica que adicionemos al suelo, por ejemplo, el estiércol, un compost, etc.. Son atacados por los microorganismos y hay producción de humus por un lado y producción de nutrientes minerales para las plantas por otro. Por dar un número y recalcar el tema anterior. Si esa hoja pesa 2 gramos, puede ser que se convierta en humus 0,1 gramos y el resto en minerales. Con los años, ese humus nuevo formado, también se transformará en minerales, pero mucho más lentamente. Terminará por desaparecer como humus, pero después de más de 3 años. El humus es una sustancia muy especial y beneficiosa para el suelo y la planta. Tiene unas cualidades que aporta diversos beneficios: 1. Agrega las partículas y esponja el suelo, mejorando por tanto su estructura. 2. Retiene agua y minerales y así no se lavan y pierden en profundidad; igual que hace la arcilla. 3. Aporta nutrientes minerales lentamente para las plantas a medida que se descompone (nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, etc.). 4. El humus tiene otros beneficios menos estudiados pero muy interesantes. Produce activadores del crecimiento que las plantas pueden absorber y favorece la nutrición y resistencia: vitaminas, reguladores de crecimiento (auxinas, giberelinas, citoquinicas) y sustancias con propiedades de antibióticos. Las raíces, indudablemente, se encuentran mejor en un suelo rico en humus que en uno pobre en esta sustancia.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Contenido de nutrientes minerales del suelo TODAS LAS PLANTAS necesitan tomar del suelo 13 elementos minerales. Son los nutrientes minerales esenciales. De tal manera que si en un suelo no hubiese nada, cero gramos, de cualquiera de ellos, la planta moriría, puesto todos son imprescindibles. Afortunadamente, en los suelos siempre hay de todo, por lo menos algo, aunque en unos más que en otros. No obstante, se pueden presentar carencias. Un ejemplo muy típico es el del Hierro (Fe). En suelos de pH alto, es decir alcalinos (calizos) es frecuente que falte el Hierro que se encuentra insolubilizado, es decir, se encuentra como mineral que no puede ser tomado por las raíces. En plantas que son sensibles a la carencia de hierro la consecuencia de esto es que se vuelven las hojas amarillas. Por ejemplo una Azalea, una Hortensia, un Naranjo, un Roble, etc. plantados en estos suelos sufrirán clorosis férrica. Los 13 elementos esenciales son los siguientes: Macronutrientes: Estos los toma en grandes cantidades, sobre todo los 3 primeros. -Nitrógeno ( N ) - Potasio ( K ) - Magnesio ( Mg )

- Fósforo ( P ) - Calcio ( Ca ) - Azufre ( S )

Fertilizante mineral MICRONUTRIENTES U OLIGOELEMENTOS Estos los toman las plantas en pequeñísimas cantidades. - Hierro ( Fe ) - Cobre ( Cu )

- Zinc ( Zn ) - Molibdeno ( Mo )

- Manganeso ( Mn ) - Cloro ( Cl )

- Boro ( B )

¿Cómo se sabe la cantidad de cada uno de estos nutrientes que tiene un suelo? Mediante un análisis de la tierra hecho en un laboratorio que analicen suelos. En un jardín particular no merece la pena analizar la tierra para esto. Sin embargo, en agricultura comercial o en el mantenimiento de un campo de golf, por ejemplo, sí se mandan a analizar muestras de tierra cada dos años para saber cómo va el suelo en cuanto a nutrientes, y así tener datos para abonar con más criterio: echando más Fósforo, más Potasio, menos, de un elemento más o de otro, etc. En jardinería doméstica no entramos en tanto detalle y nos limitamos a abonar con cantidades medias, aproximadas. Los abonos químicos o minerales lo único que aportan son nutrientes puro y duro, ni humus ni mejora del suelo en otros aspectos como hacen los abonos orgánicos. Eso sí, enriquecen de minerales el suelo y las plantas disponen de alimento en cantidad, pero nada más. Podrías abonar sólo con los orgánicos, tendrían de todo, pero sale caro y en determinados momentos hacen falta grandes cantidades de nitrógeno y de los demás elementos y los abonos orgánicos no pueden suministrarlo ya que ellos van descomponiéndose lentamente, a su ritmo, según el clima y el tipo de suelo.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Salinidad La idea es muy sencilla: un suelo es salino si tiene una cantidad excesiva de determinadas sales (Cloruros, Sulfatos, etc.). No es frecuente, pero puede ocurrir que tu suelo fuera salino. En climas húmedos, donde llueve mucho, es raro que haya suelos salinos, puesto que las sales son lavadas en profundidad y no afectan a la zona de las raíces. En climas secos, son más típicos ya que no existen esas lluvias abundantes que arrastren las sales. El que un suelo sea salino o no dependerá de la geología de ese lugar. También puede convertirse un suelo que inicialmente no lo es si se riega durante muchos años con agua salitrosa. Ojo con las aguas de pozo por tanto. ¿Qué efecto tiene el exceso de sales sobre las plantas? Provoca que las raíces no puedan absorber el agua. Es curioso, pero a pesar de que el suelo está regado, la planta da síntomas de pasar sed. Esto se debe a la ósmosis, fenómeno que por no extenderme más no explicaré aquí. El caso es que tiene humedad pero como si no la tuviera. El agua no puede entrar dentro de los pelos radiculares debido a la alta concentración en sales del agua. ¿Cómo sé si mi suelo es salino o no? Hay varios maneras: 1. Las plantas parece como si les faltara el agua y las puntas están quemadas, marrones. 2. Haz la siguiente prueba práctica: siembra unas cuantas judías. Si salen y se ponen las hojas de color púrpura en lugar de verde, es que es salino. Esta planta es tremendamente sensible a la salinidad y nos sirve muy bien como "indicadora". 3. Si aparecen en la superficie del suelo sales blancas (eflorescencias salinas) es un síntoma muy patente. Sería bastante alta en este caso. 4. Si llevas a analizar la tierra a un laboratorio que hagan análisis de suelos, ellos te dirán con exactitud si tu suelo es salino o no y cuánto es de salino, puesto que puede ser ligeramente salino o fuertemente salino. Por mencionar datos: • Si el análisis del suelo indica menos de 4 milimhos/cm, no hay ningún problema, ese suelo no es salino. • Si está entre 4 y 8 tendrás que poner especies que resistan la salinidad. Mira esta "Lista de plantas resistentes a la salinidad". • Y si tiene más de 8 milimhos/cm, el suelo es fuertemente salino y sólo podrás utilizar árboles o plantas que resistan mucho la sal. Ej: palmeras. En la lista anterior, las plantas escritas en negrita son las que más aguantan la salinidad.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) HOJA DE TRABAJO

1.

¿Qué pasos se consideran para soldar a tope en V en posición sobrecabeza?

2.

¿Qué técnicas se considera para soldar en sobrecabeza?

3.

¿Qué ángulos de inclinación del soplete se utiliza para soldar a tope en posición sobrecabeza?

4.

¿Qué precauciones se deben considerar para soldar en posición sobrecabeza?

5.

¿De qué se trata el sistema termodinámico cerrados adiabáticos?

6.

¿En qué consiste el primer principio de la termodinámica?

7.

¿Qué características se consideran para conocer perfectamente el suelo?

8.

¿Cuáles son las cinco texturas básicas del suelo?

9.

¿En qué consiste la materia orgánica (humus)?

10. ¿Cuáles son los 13 elementos minerales que necesita la planta del suelo?

11. ¿Qué efectos tiene el exceso de sales sobre las plantas?

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SEMANA Nº 06 Tarea: Soldadura a Tope en “V” en posición sobrecabeza Operaciones: • Soldar en ángulo exterior en posición sobrecabeza • Soldar en ángulo interior en posición sobrecabeza

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) OPERACIÓN SOLDAR EN ÁNGULO EXTERIOR EN POSICIÓN SOBRECABEZA Esta operación consiste en unir planchas o piezas que forman un ángulo exterior entre sí y en posición sobre cabeza, utilizando las técnicas adecuadas para el soldeo. Se ejecuta en la fabricación de cajas, tanques, carrocerías, etc. PROCESO DE EJECUCIÓN

45

45º

2º Paso: Prepare el material base.

º

1º Paso: Prepare el equipo de soldadura.

a) Limpie el material base. b) Bisele el material base. 3º Paso: Apuntale el material base. a) Ubique y puntee las chapas de acuerdo al ángulo requerido OBSERVACIÓN Guarde una separación de 2 mm entre las juntas. Ve r i f i q u e l o s á n g u l o s utilizando goniómetro, escuadra y falsa escuadra según lo requerido. b) C o r r i j a l a s p o s i b l e s deformaciones después del punteado.

Fig. 1

4º Paso: Posicione la pieza (Fig. 1). 3º Paso: Suelde la unión. a) Incline la boquilla y el metal de aporte (Fig. 2). b) Oscile la boquilla y el metal de aporte. OBSERVACIÓN La soldadura debe penetrar de tal modo que el cordón se aprecie también por el interior del ángulo.

Fig. 2

REF. HO.01. 1 / 1

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) OPERACIÓN SOLDAR EN ÁNGULO INTERIOR EN POSICIÓN SOBRECABEZA Esta operación consiste en unir planchas o piezas que forman un ángulo interior entre sí y en posición sobre cabeza, utilizando las técnicas adecuadas para el soldeo. Se ejecuta en la fabricación de tanques de formas cilíndricas, paralelopípedos,elípticas, etc, que se necesiten soldar por su interior.

-7

0º

60

30-4

1º Paso: Prepare el equipo de soldadura.

0º

PROCESO DE EJECUCIÓN

2º Paso: Prepare el material base. a) Limpie el material base. b) Enderece las chapas. c) Ubique y puntee las chapas de acuerdo al ángulo requerido OBSERVACIÓN Guarde una separación de 2 mm entre las juntas. Ve r i f i q u e l o s á n g u l o s utilizando goniómetro, escuadra y falsa escuadra según lo requerido. d) C o r r i j a l a s p o s i b l e s deformaciones después del punteado.

Fig. 1

e) Posicione la pieza (Fig. 1). 3º Paso: Suelde la unión. a) Incline la boquilla y el metal de aporte (Fig. 2). b) Oscile la boquilla y el metal de aporte. OBSERVACIÓN Si la soldadura a desarrollar se encuentra al interior de un tanque asegurarse de que exista una ventilación adecuada.

Fig. 2

REF. HO.01. 1 / 1

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) SELECCIÓN Y PREPARACIÓN DE JUNTAS Al preparar el material a soldar con este sistema podemos elegir dos opciones, según nos interese y sea el grosor de las piezas a soldar. 1. Chapa fina. Se puede realizar haciendo una pestaña en las chapas a soldar, como podemos ver en la figura, para unirlas directamente, una con la otra, sin aportación de material (suelda). Primero realizamos una serie de puntos con el soplete para unir una con la otra y conseguir que no se deformen las chapas, para posteriormente realizar la soldadura definitiva.

Preparación de dos chapas con un pequeño espesor con una pestaña y el orden de los puntos para evitar la deformación de las piezas.

2. Chapa gruesa. Se prepara el material separando unos milímetros entre las piezas a soldar para que penetre el material de aportación.

e s

En la figura podemos ver cómo se preparan estas piezas y la separación teórica entre ellas, que será la mitad del espesor de la chapa. Preparación de dos chapas para soldar con aportación de material, donde la fórmula nos indica que la separación aproximada para soldar es el espesor de la chapa partida por dos.

Es necesario puntear las piezas ante de comenzar a realizar la soldadura. Estos puntos de soldadura se deben hacer del interior al exterior, como se indica en la figura, para que no se abra la chapa al calentar.

Forma de puntear dos chapas con aportación de material, debe seguirse el zig-zag que marca el dibujo del punto 1 al 5

Nota: Se debe controlar el estado del tubo flexible de empalme entre el soplete y las botellas. Utilizar un tubo normalizado y respetar la fecha de caducidad, cambiándolo cuando sea necesario por su propia seguridad. 26

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Cuando el material a soldar es de un grosor mayor que una simple chapa y no es posible dejar espacios de separación, pues su grosor nos impide profundizar lo suficiente con la suelda, y mucho menos realizar la soldadura sin suelda por ser imposible realizar pestañas para fundir, se utilizan otras técnicas de preparación de las piezas que a continuación ilustramos en la figura, donde hemos realizado unos chaflanes en las piezas a soldar para conseguir que penetre la suelda.

a)

b)

Podemos distinguir dos formas de achaflanar las piezas: la parte a) una probeta con un achaflanado hasta el final de la pieza, y la probeta b) con un achaflanado parcial.

En la figura también tenemos la posición de las dos piezas preparadas para soldar y la posición en la que debemos hacer el punteado para evitar el movimientos de las mismas y sus deformaciones. La lectura de los datos de la figura 29 es la siguiente:

Posición de punteado

t) Espesor de la pieza = 5 a 1 2 mm. Preparación de dos piezas para soldar

a) Angulo del chaflán = 50º a 70º. s) Separación de los bordes =1,5 a 3 mm. h) Altura del tacón = 1,5 a 2 mm.

Dimensiones de las uniones a tope: Las medidas de los distintos tipos de uniones a tope se indican como sigue:

1. Para uniones en V y en X simétricas, que afectan a todo el espesor de las piezas a enlazar, no es necesario añadir ninguna medida al símbolo correspondiente, ver figura.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV)

2. Cuando el chaflán sólo afecta a una parte del espesor a soldar, se indica la profundidad del mismo a la izquierda del símbolo, ver figura.

3. Cuando se requiere una cierta penetración a partir del fondo de la V, se indica la altura del chaflán y la profundidad de la penetración. Ambos valores se escriben a la izquierda del símbolo de soldadura y el segundo se incluye entre paréntesis, ver figura.

4. La separación de bordes y el ángulo de la V se indican en el interior de los símbolos correspondientes, ver figura.

Soldadura deseada

Símbolo

Soldadura deseada

Símbolo

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) PREPARACIÓN DE JUNTAS Ángulo de adelanto en soldeo hacia atrás y ángulo de desplazamiento Ángulo de retraso en soldeo hacia adelante y ángulo de desplazamiento

Uniones a tope con bordes rectos

de lo g u ajo n Á rab t

nc Ava

ed

e

o ld la s

ad u

ra

Eje de soldadura

(A) Soldadura con chaflán

Uniones a tope con bordes rectos

Uniones a tope con bordes rectos

Uniones a tope Bordes en “V”

Uniones a tope Bordes en media “V”

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) CÁLCULO DE DILATACIÓN TÉRMICA l = longitud inicial, longitud antes del calentamiento. L = longitud final, longitud después del calentamiento. ti = temperatura inicial tf = temperatura final

Dl = variación de longitud 1)

Dt = diferencia de temperatura (tf - ti) en K . a= coeficiente de dilatación lineal en 1/k. 1. Coeficiente de dilatación

Mediante ensayos se determina el coeficiente de dilatación como función de material, temperatura y longitud. Atención

1m

a

La cifra que indica la dilatación por unidad de longitud al aumentar la temperatura 1k se llama a. Correspondencia de las unidades de medida m mm 1 m . k ó mm . k dando por resultado k

2. Variación de longitud

Por ejemplo para acero con a = 0,00 00 12 1/k: 1 m de acero calentado 1 k = 0,00 00 12 m de dilatación.

l

Dl L

1 mm de acero calentado 1 k = 0,00 00 12 mm de dilatación. Conclusión Unidad de longitud calentada 1k = a Longitud inicial calentada

1k = l . a

Longitud inicial calentada

Dtk = l . a . Dt

Resultando por tanto Dl = l. a .Dt Atención Unidad de medida empleada (mm, m) = unidad de medida de variación (mm, m).

3. Longitud final

Longitud final = longitud inicial ± variación de longitud L

=l

30

± Dl

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) 4. Resumen

El coeficiente de dilatación vale para 1 k por unidad de longitud.

5. Ejemplo

Dl

= l . a . Dt

L

= l ± Dl

En la elaboración mecanizada de un árbol de acero de 850 mm de longitud se calienta el árbol de 20ºC a 85ºC. Calcule la variación de longitud en mm. raciocinio previo

buscando Dl dado l

Dl

a vale para l = 850 mm Dt = 85ºC - 20ºC = 65K 1k por unidad de a = 0,00 00 12 1/k longitud

solución Dl = l. a . Dt . = 850 . 0,00 00 12 . 65 . mm . k k Dl = 0,663 mm 1)

Las diferencias de temperaturas han de indicarse en unidades kelvin correspondiendo 1ºC = 1 k

6. Ejemplo

Calcule la variación de longitud en mm de una plancha de acero que mide 550 mm de largo que estando a una temperatura de 20ºC se llega a calentar hasta 620ºC. raciocinio previo

buscando Dl

ti = 20ºC tf = 620ºC

dado acero

l = 550 Dl = [mm]

a vale para l = 550 mm Dt = 620ºC - 20ºC = 600K 1k por unidad de a = 0,00 00 12 1/k longitud

solución Dl = l. a . Dt . = 550 . 0,00 00 12 . 600 Dl = 3,96 mm

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mm . k k

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) APLICACIONES DE LA TERMODINÁMICA Primera ley de la termodinámica Usted no tiene que transferir calor para aumentar la energía térmica de un cuerpo. Si frota sus manos entre sí, se calientan sin necesidad de entrar en contacto con un cuerpo más caliente, debido a que el rozamiento realiza un trabajo sobre sus manos. La energía mecánica del movimiento de sus manos se transforma en energía térmica. Hay otros medios para convertir energía mecánica en energía térmica. Si usted emplea una bomba manual para inflar el neumático de una bicicleta, el aire y la bomba se calientan. La energía mecánica del movimiento del pistón se convierte en energía térmica del aire. Otras formas de energía -lumínica, sonora, eléctrica y mecánicapueden transformarse en energía térmica. La energía térmica de un sistema también puede aumentarse añadiendo calor o realizando trabajo sobre el sistema. Por tanto, el incremento total de la energía térmica de un sistema es la suma del trabajo realizado sobre él y el calor proporcionado al sistema. Este hecho se denomina la primera ley de la termodinámica. La termodinámica estudia los cambios de las propiedades térmicas de la materia. La primera ley es sencillamente una redefinición de la ley de conservación de la energía. Todas las formas de energía se miden en joules. El trabajo, la energía transferida por medios mecánicos, el calor y la energía transferida por diferencias de temperatura, también se miden en joules. Es fácil convertir o transformar energía mecánica en energía térmica, como cuando usted se frota las manos. El proceso contrario, la conversión de energía térmica en energía mecánica es más difícil. Un dispositivo capaz de transformar de manera continua energía térmica en energía mecánica se denomina máquina térmica. Una máquina térmica requiere una fuente a alta temperatura de la cual toma energía térmica y un depósito a baja temperatura al cual entrega energía térmica, ver Figura a.

El motor de un auto es un ejemplo de máquina térmica, ver Figura b.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Una mezcla de aire y vapor de gasolina se enciende produciendo una chispa de muy alta temperatura. El calor fluye de la chispa al aire en el cilindro; el aire caliente se expande y empuja un pistón convirtiendo la energía térmica en energía mecánica. Con el fin de obtener energía mecánica dé manera continua, el motor debe volver a su condición inicial. Para ello expulsa el aire caliente y lo remplaza por aire nuevo, y el pistón regresa a la parte superior del cilindro. El ciclo completo se repite muchas veces cada minuto. El calor producido por la combustión de la gasolina se convierte en energía mecánica, que puede emplearse para mover el auto. No toda la energía térmica producida por la chispa de alta temperatura se convierte en energía mecánica. Los gases expelidos y partes de motor se calientan. A su vez, los gases expelidos calientan el aire exterior y el motor transfiere calor al radiador. El aire exterior también se calienta al pasar a través del radiador. Este calor transferido al exterior del motor, el cual no puede convertirse en trabajo, se denomina calor liberado. Todas las máquinas térmicas liberan calor. En el motor de un auto el calor liberado está a una temperatura más baja que la del calor de combustión de la gasolina. De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, el cambio en la energía total del sistema motoraire es cero, por tanto, la energía térmica es igual a la suma de la energía mecánica producida y el calor liberado (QL). El calor fluye espontáneamente de un cuerpo caliente a un cuerpo frío. Sin embargo, es posible transferir energía térmica de un cuerpo más frío a otro más caliente. Para llevar a cabo esta transferencia se requiere una fuente externa de energía, comúnmente de energía mecánica. Un refrigerador es un ejemplo familiar de un dispositivo que realiza esta transferencia. La energía eléctrica impulsa un motor que realiza trabajo sobre un gas como el freón. Los alimentos en el refrigerador transfieren calor al freón, éste se calienta y los alimentos se enfrían a una temperatura aproximada de 4.OºC. En la parte exterior del refrigerador el freón transfiere calor al ambiente, y el freón se enfría de nuevo. El cambio total en la energía térmica del freón es cero. Entonces, de acuerdo con la primera ley de la termodinámica, la suma del calor transferido por los alimentos y el trabajo realizado por el motor es igual al calor liberado al exterior a mayor temperatura, ver Figura.

Una bomba de calor es un refrigerador que puede funcionar en dos direcciones. En el verano, el interior de la casa se enfría removiendo calor del aire interior caliente transfiriéndolo al exterior.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) En el invierno, se remueve calor del aire exterior frío y se transfiere al interior de la casa, ver Figura. En cualquier caso se requiere energía mecánica para transferir calor de un objeto frío a otro más caliente.

El freón es el nombre de una familia de compuestos químicos inventados para su uso en refrigeradores y sistemas de aire acondicionado. Cada compuesto del freón fue diseñado por los químicos con un punto de ebullición específico. También fueron diseñados para que sean muy estables y no reaccionen con los materiales empleados en los refrigeradores. Trabajan muy bien en una amplia gama de aplicaciones importantes infortunadamente, estas propiedades implican también que cuando los gases escapan a la atmósfera no se descomponen a bajas alturas. Sin embargo, hace pocos años los científicos descubrieron que estos compuestos químicos reaccionan cuando se encuentran en la alta atmósfera, a varios kilómetros sobre la Tierra. Los productos de la reacción pueden destruir la capa protectora de ozono, incrementando la radiación ultravioleta que llega a la Tierra y por tanto aumentando su incidencia en el cáncer de la piel. También incremento el efecto de invernadero con el consiguiente aumento de la temperatura de la Tierra. Actualmente los científicos estudian la creación de nuevas moléculas que remplacen al freón, que sean seguras para el ozono y que no produzcan aumento en el efecto de invernadero.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) DEGRADACIÓN Y EROSIÓN DEL SUELO Uno de los principales factores que influyen en el deterioro de los ecosistemas es la degradación del suelo que se relaciona con los procesos inducidos por el hombre, que disminuyen la capacidad actual y/o futura del suelo para sostener la vida humana. Los fenómenos de degradación merman la calidad de los suelos, entendida ésta como la capacidad de un tipo específico de suelo para funcionar, dentro de los límites de un ecosistema natural o manejado, sosteniendo la productividad vegetal y animal, manteniendo o mejorando la calidad del aire y del agua, y sustentando la salud humana. La degradación de los suelos ocurre como respuesta a múltiples factores ambientales y socioeconómicos. En la figura se presentan algunos de los factores ambientales y socio-económicos más importantes causantes de este fenómeno, aunque es importante acotar que rara vez es un solo factor el que desencadena un problema de degradación. Si bien es cierto que, en ciertos paisajes, los suelos pueden ser más erosionables o la precipitación más erosiva, en prácticamente todos el factor preponderante recae en las actividades humanas. En general, todo uso de la tierra que modifica el tipo y la densidad de las poblaciones vegetales originales y/o que deja al descubierto al suelo, propicia su degradación.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Entre las principales actividades humanas que inducen la degradación de suelos se encuentran las actividades agropecuarias, incluyendo la deforestación, el manejo inadecuado de los recursos forestales, el sobrepastoreo y los sistemas de producción agrícola. El proceso de degradación más importante es la pérdida de suelo por acción del agua, el viento y los movimientos masivos o, más localmente, la acción de los vehículos y el pisoteo de humanos y animales; es decir por la acción de los procesos erosivos. Aunque sólo es grave en algunas áreas, sus efectos acumulativos y a largo plazo ofrecen abundantes motivos para la preocupación. La pérdida de las capas u horizontes superiores, que contienen materia orgánica y nutrientes, y el adelgazamiento de los perfiles del suelo reduce el rendimiento de las cosechas en suelos degradados. La deforestación es la causa principal de la pérdida de protección del suelo y actúa como un detonador del comienzo de los diferentes procesos erosivos. La salinización es una concentración anormalmente elevada de sales, por ejemplo de sodio, en el suelo, debida a la evaporación. Se observa a menudo asociada a la irrigación y conduce a la muerte de las plantas y a la pérdida de estructura del suelo. La perdida de estructura por parte del suelo puede deberse a la pérdida de materia orgánica, a la compactación producida por la maquinaria agrícola y el cultivo en estaciones húmedas, o a la dispersión de los materiales en el subsuelo. Causas frecuentes de contaminación son los residuos de las granjas y el cieno de las aguas residuales, que pueden contener concentraciones elevadas de metales pesados. Los suelos también se han visto contaminados por isótopos radiactivos procedentes de las pruebas nucleares y, a escala restringida, aunque localmente grave, del accidente producido en la central nuclear de Chernóbil en 1986. La contaminación puede deberse también a otros residuos químicos, a subproductos de procesos industriales, o al exceso de abonos químicos o plaguicidas en la agricultura. La pérdida de materia orgánica debida a la erosión y a la oxidación degrada el suelo y, en especial, su valor como soporte para el cultivo. La pérdida de materia orgánica reduce también la estabilidad de los agregados del suelo que, bajo el impacto de las precipitaciones, pueden dispersarse. Este proceso puede llevar a la formación de una corteza sobre el suelo que reduce la infiltración del agua e inhibe la germinación de las semillas. Algunos suelos son naturalmente ácidos, pero también pueden acidificarse por la acción de la lluvia ácida o de la deposición en seco de gases y partículas ácidas. La lluvia ácida tiene un pH inferior a 5,6. La principal causa atmosférica de la acidificación es la creciente presencia en ésta de óxidos de azufre y nitrógeno emitidos por la quema de combustibles fósiles, como ocurre en las centrales térmicas. Se requiere la búsqueda permanente de un enfoque más ecológico con mejores y nuevas formas de preparación y manejo del suelo en las diferentes prácticas y actividades productivas, especialmente en las agrícolas y ganaderas, con el fin de prevenir, disminuir o evitar los procesos de degradación del suelo, que afectan la seguridad alimentaria de una población en constante aumento.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Erosión La erosión (pérdida) del suelo la provocan principalmente factores como las corrientes de agua y de aire, en particular en terrenos secos y sin vegetación, además el hielo y otros factores. La erosión del suelo reduce su fertilidad porque provoca la pérdida de minerales y materia orgánica. La erosión del suelo es un problema nacional e internacional al que se le ha dado poca importancia en los medios de comunicación masiva. La erosión del suelo se está acelerando en todos los continentes y está degradando unos 2.000 millones de hectáreas de tierra de cultivo y de pastoreo, lo que representa una seria amenaza para el abastecimiento global de víveres. Cada año la erosión de los suelos y otras formas de degradación de las tierras provocan una pérdida de entre 5 y 7 millones de hectáreas de tierras cultivables. En el Tercer Mundo, la creciente necesidad de alimentos y leña han tenido como resultado la deforestación y cultivo de laderas con mucha pendiente, lo que ha producido una severa erosión de las mismas. Para complicar aún más el problema, hay que tener en cuenta la pérdida de tierras de cultivo de primera calidad debido a la industria, los pantanos, la expansión de las ciudades y las carreteras. La erosión del suelo y la pérdida de las tierras de cultivo y los bosques reduce además la capacidad de conservación de la humedad de los suelos y añade sedimentos a las corrientes de agua, los lagos y los embalses. Causas La erosión del suelo es un fenómeno complejo, en el que intervienen dos procesos: la ruptura de los agregados y el transporte de las partículas finas resultantes a otros lugares. Además de la pérdida de la capa de suelo, que contribuye a la desertización, las partículas arrastradas pueden actuar como vehículo de transmisión de contaminación (plaguicidas, metales, nutrientes, minerales, etc.). Se trata de un fenómeno natural pero que ha sido acelerado por las actividades humanas. La erosión puede ser causada por cualquier actividad humana que exponga al suelo al impacto del agua o del viento, o que aumente el caudal y la velocidad de las aguas de escorrentía. El riesgo de erosión por acción del agua es máximo en periodos de lluvias intensas en que el suelo se encuentra saturado de agua, con escasa cubierta vegetal y aumenta el movimiento del agua por la superficie del suelo. La incidencia de la erosión por el viento, propia de climas áridos y semiáridos, es casi siempre debida a la disminución de la cubierta vegetal del suelo, bien por sobre pastoreo o a causa de la eliminación de la vegetación para usos domésticos o agrícolas Impactos Los impactos generados por la erosión del suelo son diversos y las consecuencias económicas de ellos derivados son difíciles de estimar. La erosión por el agua supone una pérdida de la capa fértil de los suelos que se estima en varios metros al año.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Es difícil realizar una estimación de la cantidad de abonos y fertilizantes necesarios para reponer las pérdidas de nutrientes y materia orgánica perdidos por la erosión pero desde luego, lo que es seguro es que se traduce en grandes inversiones monetarias. La erosión del suelo afecta también a los ecosistemas, principalmente en las zonas donde se ha eliminado la cubierta vegetal provocando su destrucción total o parcial. Magnitud: Actualmente, la erosión del suelo afecta al 20% de los suelos de la Zona Sur del Lago, (Fuente ICLAM). En base a los resultados obtenidos del proyecto de conservación del Lago de Maracaibo, sobre riesgo de erosión del suelo en las regiones que le rodean, la Comunidad del pie de monte andino sufre mas erosión que cualquiera que se ubicara en la región de estudio, esto quiere decir que se trata de un área en que las condiciones naturales favorecen la erosión y es muy probable que ésta ocurra a menos que una gestión eficaz provea de medidas activas de protección al suelo. Medidas: Uno de los aspectos esenciales en los programas de control de la erosión es la predicción de los lugares y las épocas en que puede presentarse una excesiva erosión. La pérdida de suelo por erosión en un lugar y momento determinado depende de muchos factores que han sido combinados en una sencilla expresión llamada "ecuación universal de la pérdida de suelo". Esta ecuación se utiliza actualmente a nivel mundial para la elaboración de mapas de erosionabilidad. La erosión del suelo también afecta a otros ecosistemas como los ríos, lagos y presas al degradar la calidad del agua, al alterar el hábitat de la flora y fauna que viven ahí. Si los residuos de suelo contienen plaguicidas y fertilizantes contaminan el agua. Cuando se eliminan los bosques para construir una presa hidroeléctrica, la erosión hace que se llene el embalse en un tiempo menor provocando la pérdida de la productividad de electricidad instalada. Aunque la erosión es un proceso natural, una cubierta vegetal suficiente la reduce ya que las hojas y los tallos amortiguan el impacto de la lluvia y las raíces ayudan a mantener el suelo en el sitio. El riego aumenta la productividad agrícola del suelo pero puede causar la salinización (acumulación de sales en el suelo) por las sales que contiene el agua o por las que contiene el suelo en suelos semiáridos y áridos. En condiciones naturales, las precipitaciones pluviales disuelven y arrastran las sales a los ríos y al ser utilizada su agua para riego provoca la acumulación de sales en el suelo. Los suelos salinos son menos productivos y llegan a ser inadecuados para la agricultura, ya que provocan el desequilibrio hídrico en las raíces de las plantas, pierden el agua por el fenómeno de la ósmosis. La mayoría de las plantas no pueden sobrevivir en esas condiciones y sólo algunos vegetales que se han adaptado a vivir en suelos salinos pueden tolerar las altas concentraciones de sales y prosperar en dichos suelos. Actualmente, es probable que mediante la ingeniería genética se puedan cultivar con buena productividad plantas que puedan tolerar altas concentraciones de sales. 38

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Tipos de Erosión Erosión Hídrica: El agua es un erosivo muy enérgico. Cuando el suelo ha quedado desprotegido de la vegetación y sometido a las lluvias, los torrentes arrastran las partículas del suelo hacia arroyos y ríos. El suelo, desprovisto de la capa superficial, pierde la materia orgánica (humus) y entra en un proceso de deterioro que puede originar hasta un desierto.

Consecuencias locales de la erosión hídrica - Pérdida de estructura, ocasiona. • Disminución de inflitración y retención de agua. • Aumenta la susceptibilidad del suelo a la erosión. • Aumenta riesgo de compactación del suelo. - Pérdida selectiva de partículas: partículas finas y materia orgánica. - Pérdida de nutrientes: disminuye productividad y aumenta costos de producción. - Disminución de profundidad del suelo: causa pérdida de función de soporte. - Disminución de la calidad del suelo. • Dificulta el establecimiento de nuevas plantaciones. • Afecta la biodiversidad (interna y externamente). - Disminución de la recarga del manto acuífero.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV)

Erosión eólica: El viento es otro de los agentes de la erosión. El suelo desprovisto de la cortina protectora que forman los árboles, es víctima de la acción del viento que pule, talla y arrastra las partículas de suelo y de roca.

Sin la intervención humana, las pérdidas de suelo debidas a la erosión probablemente se verían compensadas por la formación de nuevos suelos en la mayor parte de la Tierra. En terreno sin alterar, los suelos están protegidos por el manto vegetal. Cuando la lluvia cae sobre una superficie cubierta por hierba u hojas, parte de la humedad se evapora antes de que el agua llegue a introducirse en la tierra. Los árboles y la hierba hacen de cortavientos y el entramado de las raíces ayuda a mantener los suelos en el lugar, frente a la acción de la lluvia y el viento. La agricultura y la explotación forestal, la urbanización, la instalación de industrias y la construcción de carreteras destruyen parcial o totalmente el dosel protector de la vegetación, acelerando la erosión de determinados tipos de suelos. Ésta es menos intensa en zonas con cultivos como el trigo, que cubren uniformemente el terreno, que en zonas con cultivos como el maíz o el tabaco, que crecen en surcos.

El suelo es el sostén de la producción agropecuaria, actividad generadora principalmente de alimentos, fibras de uso textil y maderas de usos múltiples. Todos estos productos son imprescindibles para la vida humana, la actividad agropecuaria es la principal fuente de ingresos, vía exportaciones de granos y carnes. La naturaleza, sin la intervención del hombre está compuesta por los siguientes elementos principales: clima, relieve, suelo, agua, vegetación y fauna, los que se mantienen en un cierto equilibrio dinámico. La ocupación y el uso de la tierra por el hombre siempre originan cambios, generalmente negativos, para la cubierta vegetal y el suelo, al alterar las condiciones en que se desenvuelven los procesos naturales. Estos por lo general se desequilibran y generan fenómenos que perturban más el ambiente. Los procesos que de alguna manera provocan en forma real o potencial una disminución de la capacidad productiva del suelo se denominan procesos de degradación, entre los cuales uno de los más importantes es la erosión, ya sea hídrica o eólica.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) HOJA DE TRABAJO 1.

¿Cuál es el proceso de ejecución para soldar en ángulo exterior en posición sobrecabeza?

2.

¿Cuál es el proceso de ejecución para soldar en ángulo interior en posición sobrecabeza?

3.

¿Cómo se preparan las juntas para chapa fina?

4.

¿Cómo se preparan las juntas para chapa gruesa?

5.

¿Cómo se preparan las juntas a tope en “V”?

6.

Se puede aplicar la primera ley de la termodinámica con soldadura oxiacetilénica

7.

¿Cómo ocurre la degradación de los suelos?

8.

¿Cuáles son las causas frecuentes de la contaminación del suelo?

9.

¿Cuál es la causa e impactos que produce la erosión del suelo?

10. ¿Cuáles son las consecuencias locales de la erosión hídrica? 11. Un riel de ferrocarril de 21 m de longitud ha sido concebido para una oscilación de temperaturas de -15 a +60ºC. ¿Cuál es su margen en la variación de longitud?

11,12

l

12. La dilatación máxima de un riel de ferrocarril de 20 m de longitud es de 9,36 mm a una temperatura de 14º C. ¿Cuál fue su temperatura inicial?

60ºC 0 15

13. Un puente de acero tiene a 20ºC una longitud de 80 m. Para el verano se estima el calentamiento máximo hasta 65ºC. ¿Cuántos mm ha de tener el intersticio debido a la fluctuación de masa? 14. Un listón perfilado de 3 m de longitud aumenta su longitud en 5,05 mm al ser calentado de 15ºC a 85ºC. ¿Cuál es el material del perfil?

41

SEMANA Nº 07 Tarea: Soldadura en Tubería en posición plana Operación: • Soldar tubería en posición plana

42

51

100

Nº

01 02 03 04 05 06

01

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

ORDEN DE EJECUCIÓN

- Equi po oxiacetiléni co - Alicate y martillo - Sopor te metálico - Chi spero - Par de lent es - Equi po per sonal - Varilla de apo rte 2

Prepare el equipo de soldadura Prepare el material base Apuntale material base Posicione material base Suelde Limpie cordones

01

PZA. CANT.

TUBERÍA

DENOMINACIÓN

51 X 100 NORMA / DIMENSIONES

SOLDADURA EN TUBERÍA EN POSICIÓN PLANA

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

St 42 MATERIAL Ht02/ M C M

REF. H O - 0 2

TIEMPO: 8 H r s .

HOJA:

ESCALA: S / E

43

OBSERVACIONES

1 : 1

2006

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) OPERACIÓN SOLDAR TUBERÍA EN POSICIÓN PLANA Esta operación consiste en unir tubos en posición plana mediante el depósito correcto del material de aporte con la soldadura oxiacetilénica. Se ejecuta en instalación de cañerías, ductos, estructuras, etc.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º Paso: Prepare el equipo de soldadura. 2º Paso: Prepare material base. a) Marque la longitud a cortar.

Fig. 1

b) C o l o q u e e l c o r t a t u b o considerando que el rodillo coincida con la marca. (Fig. 1y 2). c) Girar el cortatubo hasta que la cuchilla corte la tubería. (Fig. 3) 3º Paso: Apuntale el material base.

Fig. 2

4º Paso: Posicione el material base. a) Utilice soportes para evitar que la tubería pueda girar. 5º Paso: Suelde. a) Encender el soplete y graduar la llama. b) Soldar inclinando la boquilla y el metal de aporte. (Fig. 4). c) Avance con un movimiento de oscilación introduciendo y sacando la varilla de aporte, del baño de fusión.

Fig. 3

45º

40º

6º Paso: Limpie los cordones. a) Utilizando el cepillo de metal, limpie los cordones. Fig. 4

REF. HO.01. 1 / 1

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) TÉCNICA PARA SOLDAR TUBERÍAS EN POSICIÓN PLANA La calificación de procedimiento para las soldaduras de ranura en tuberías requiere que se solde un conjunto de prueba para cada posición de las que se ilustran en la figura. En la posición 1G, el eje del tubo está horizontal, y se hace girar al tubo durante la soldadura. El metal de soldadura se deposita desde arriba (soldadura plana). En la posición 2G el eje del tubo está horizontal, y el tubo no se hace girar (es una combinación de soldadura plana, vertical y de sobrecabeza). La calificación en las posiciones horizontal, vertical y hacia arriba califica también para la posición plana. La calificación en la posición horizontal fija, 5G, califica para las posiciones plana, vertical y de sobrecabeza. La calificación en las posiciones horizontal, vertical y de sobrecabeza califica para todas las posiciones. La calificación de procedimiento en tubería califica también para la posición plana. La calificación en la posición horizontal La calificación de procedimiento para soldaduras de ranura en placa requiere que se solde un conjunto de prueba para cada posición. Las calificaciones de posición se ilustran también en la figura.

Posiciones de prueba que se emplean para calificar el procedimiento para soldaduras de ranura en tubo y placa

Soldadura de Tubos • Alineamiento y apuntalado - Características de una buenas uniones de apuntalamiento • Entradas: Esmeriladas , delgadas al inicio y con una pendiente hasta el espesor final. • Salidas: Ojo de cerradura de tamaño pequeño. Para ello usar técnica adecuada: Cuando se este llegando al final de la aplicación del cordón de apuntalamiento ,incrementar la presión en el electrodo y al mismo tiempo “tirar” el electrodo fuera de la junta manteniendo el arrastre.

45

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Soldar tuberías en posición plana Aprender a hacer una pasada de fondo aceptable en posición horizontal fija (5G), utilizando la técnica de pendiente hacia abajo, en tubo de acero común de 8” de diámetro, número 40 de catálogo con 0,322” de espesor de pared. Equipo, herramientas y materiales que se requieren: 1. Dispositivo para colocación, ver figura. 2. Suficientes tramos de tubo de acero común, de 3 ½”de longitud, preparados como se ve en la figura. 3. Suficiente metal de aporte de acero al carbono de 0.035” de diámetro. 4. Suficiente gas de protección (75% Ar y 25% CO2). 5. Un equipo para soldadura de arco metálico y gas. Procedimiento 1. Consulte su tabla para determinar los ajustes de la máquina de soldar, ver figura.

Tubo por soldar

2. Haga los necesarios ajustes de operación en la máquina de soldar. 3. Coloque una pieza de tubo de desperdicio sobre la mesa de soldar. 4. Ajuste el alambre electrodo a una separación de aproximadamente 1/4”.

Dispositivo colocador

5. Baje su careta de protección, oprima el gatillo del aplicador de soldadura, y haga una soldadura de prueba. Inspeccione la soldadura, y haga los ajustes necesarios. 6. Coloque un tramo corto de tubo, o niple en posición vertical, con la ranura hacia arriba, sobre la mesa de trabajo, ver figura.

Alambre desnudo de 3/32” de diámetro

Alambre 3½ desnudo de 3/32” de diám.

1 16

3 32

3½ Detalle de la junta A = 60º a 75º

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) 7. Tome un trozo de electrodo de acero dulce, de 3/32” de diámetro, y de suficiente longitud, y dóblelo para formar una V, como se ilustra en la figura anterior. 8. Coloque el electrodo doblado de acero dulce transversalmente al tubo, de manera que el alambre toque el niple de tubería en cuatro puntos. 9. Coloque el segundo niple de tubería, con la ranura hacia abajo, encima del primer niple, ver figura anterior. 10. Baje su careta de protección y una con puntos de soldadura los dos niples en cuatro lugares separados por espacios iguales. Nota: Las soldaduras de puntos deben tener entre 3/4 y 1” de longitud. 11. Coloque los niples unidos por puntos de soldadura en posición horizontal (5G) fija, ver figura del punto 1, y apriete las prensas de sujeción del dispositivo de colocación. 12. Comience a soldar la pasada del fondo en posición vertical y hacia abajo, y continúe hasta que llegue a la posición que indica las 6 horas en un reloj. a. Si tiene que detenerse antes de llegar a la posición indicada en la pasada del fondo, pare en una de las soldaduras de puntos, ver figura. Soldadura por puntos

La detención, en cualquier otro punto, de la soldadura del fondo puede ocasionar contracción, agrietamiento, cavidades o formación de cráteres.

Soldadura por puntos 45º-55º

20º-25º

Dirección de avance

Tubo

b. Si tiene que detenerse en la ranura abierta mientras está haciendo la pasada del fondo, lleve el pocillo de metal fundido de la soldadura hacia arriba hasta la mitad del bisel del tubo, ver figura.

47

Dirección de avance

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV)

c. Antes de continuar soldando, limpie a cincel o con esmeril el cordón y el área circundante, hasta quitar toda la escoria y las incrustaciones. d. Para reiniciar la soldadura, utilice la técnica de “liga”. e. Cuando llegue a la posición de sobrecabeza puede necesitar aumentar el ángulo de arrastre del aplicador (soplete) y volver a aplicar el movimiento de ondeado angosto. Gire el tubo 180º, regrese a la posición de las 12 del reloj, y repita los pasos 12 y 13 hasta que haya completado el cordón de fondo en toda la periferia. 14. Usando anteojos de seguridad y un cepillo, una rasqueta, un cincel y/o un esmeril, quite toda la escoria de la superficie de la pasada de fondo. 15. Consulte su tabla para las situaciones de soldadura recomendadas, y en caso necesario vuelva a ajustar la máquina de soldar. 16. Baje su careta de protección y usando un ligero ángulo de inclinación hacia atrás en el soplete (de 15 a 20º), inicie la pasada de rellenado. a. Para asegurar un buen contorno del cordón, y una buena liga en la orilla, manipule el soplete de un lado al otro, al ancho exacto d ela pasada de fondo, ver figura. b. Una regla importante para la soldadura de rellenado y de cubierta consiste en mantener el arco por delante del pocillo de metal fundido. La formación de defectos “en frío” es común y ocurre casi con seguridad si se reduce la velocidad de la soldadura, en un intento por depositar más metal en una pasada dada. Mantenga delgado el cordón. La falta de observación de esta regla es la razón por la que algunos soldadores no pueden cumplir con las normas de calidad de la ASME relativas a la técnica de pendiente hacia abajo. c. Para evitar un engruesamiento excesivo, cuando se hace el cordón de rellenado, detenga la pasada de rellenado en la posición de las 5 horas del reloj en un lado del tubo, y en la posición de las 7 en el otro lado. 17. Estudie las figuras siguientes y repita los pasos 15 al 16 para la pasada de cubierta. 18. Repita los pasos 6 al 17, hasta que pueda producir soldaduras aceptables.

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Tubo en posición fija

Las líneas punteadas indican el movimiento del aplicador

Los puntos indican las posiciones de aplicación del alambre de aporte

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) LEY DE HESS En termodinámica, la ley de Hess, propuesta por Germain Henri Hess en 1840 establece que la energía no puede ser ni creada ni destruida; solamente puede ser cambiada de una forma a otra. La ley de Hess se utiliza para predecir el cambio de entalpía en una reacción ΔHr. El cambio de entalpía de una reacción química que transforma los reactantes en productos es el mismo independientemente de la ruta escogida para la reacción. Esto se llama la función de estado. Es decir, el cambio de entalpía que va desde los reactantes a los componentes intermedios A y luego hasta los productos es el mismo que el cambio cuando se va de los mismos reactantes a los componentes intermedios B y luego a los mismos productos. La suma de ecuaciones químicas puede llevar a la ecuación neta. Si la energía se incluye para cada ecuación y es sumada, el resultado será la energía para la ecuación neta. La ley de Hess dice que los cambios de entalpía son aditivos. ΔHneta = ΣΔHr. Dos reglas: Si la ecuación química es invertida, el signo de ΔH se invierte también. Si los coeficientes son multiplicados, multiplicar ΔH por el mismo factor. Ley de Hess, ley que afirma que la variación de entalpía asociada a una reacción química es la misma tanto si la reacción se verifica en una sola etapa, como si tiene lugar en varias; sólo depende del estado inicial y del estado final del sistema reaccionante, y no de los posibles estados intermedios. Fue enunciada en 1840 por el químico ruso Germain Henry Hess. También se conoce como ley de aditividad de las entalpías de reacción. Como la entalpía es una función de estado, depende solo de las sustancias iniciales y finales, pero no de los pasos intermedios o camino de la reacción. Esto tiene una gran utilidad práctica, pues parmite calcular lass entalpías de muchas reacciones que no pueden medirse directamente. En este diagrama entálpico se muestra la obtención de unos productos por dos caminos diferentes, y como la variación entálpica por el camino uno es igual a la suma de las variaciones entalpicas por el camino 2. A este hecho se le conoce como aditividad de las entalpías de reacción o ley de Hess.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Cuando una reacción química puede expresarse como suma algebraica de otras, su calor de reacción es igual a la misma suma algebraica de los calores de las reacciones parciales.

Esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía y es muy útil para determinar la variación de entalpía de una reacción que sea difícil de llevar a cabo en una sola etapa. En estas circunstancias se pueden tratar las ecuaciones termoquímicas (ecuaciones químicas en las que se específica el intercambio energético) como ecuaciones algebraicas; estas ecuaciones permiten hallar el valor de la entalpía de reacción correspondiente tras sumarlas o restarlas, multiplicadas en todo caso previamente por algún número, de forma que se puedan cancelar algunos términos y dar lugar a la ecuación termoquímica deseada. Así, a partir de las ecuaciones termoquímicas: S(rómbico) + O2(g) → SO2(g) - 296,53 kJ/mol S(monoclínico) + O2(g) → SO2(g) 296,86 kJ/mol se puede calcular el valor de la entalpía para la transformación: S(rómbico) → S(monoclínico) Restando la segunda ecuación de la primera y reagrupando términos, la entalpía para esta transformación es 0,33 kJ/mol.

50

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) DIBUJO DE TUBERÍAS Las tuberías se emplean para la conducción de fluidos. Normalmente están formadas por varios elementos, enlazados entre sí con uniones apropiadas. Las tuberías están construidas por diversos materiales que esencialmente, dependen de: A. La naturaleza del fluido que ha de pasar por ellas. B. De las condiciones físicas (temperatura, presión, etc) del fluido. Símbolos para instalaciones de tuberías DIN 2429 y UNE 1062

Estas normas determinan los símbolos a emplear en los planos de tuberías. Los símbolos son representaciones simplificadas de las piezas que componen las tuberías. Al idear los símbolos se tuvo en cuenta la forma real de la pieza, para conseguir signos y figuras de fácil comprensión.

Vapor

Condensados

En los planos se pueden intercalar los símbolos en cualquier posición que corresponda al curso de la tubería.

Forma de los símbolos Su forma es sencilla, a fin de poderlos representar con toda facilidad y claridad. Todos los símbolos se pueden realizar por medio de los útiles de dibujo, plantillas o también a pulso, dependiendo ello del tipo de trabajo. Hay una gran variedad de plantillas con las que se pueden realizar los símbolos de las tuberías, siempre con gran exactitud y rapidez. Las diversas exigencias planteadas en los planos de tuberías, han obligado a añadir a los símbolos fundamentales otros símbolos derivados: símbolos de grupo y símbolos de detalles. Grupos de símbolos Los símbolos correspondientes a las tuberías y a los elementos que concurren para formar las diversas instalaciones, abarcan los siguientes grupos fundamentales: tuberías, uniones, órganos de cierre, juntas de dilatación, accesorios y sujeción de tubos. 51

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Tuberías y sus símbolos UNE 19 001 al 1910 y DIN 2448 Las tuberías pueden ser de diversos materiales. Los más comunes son: acero, hierro dulce forjado, hormigón armado, fibrocemento o Uralita, polivinilo, etc. Se representan como indica la figura y las tablas 1 y 2.

´Símbolo fundamental En corte

Tabla 1

Símbolos derivados Símbolos de grupo Símbolos de detalle

Tubería de impulsión

Tubería principal con indicación de la dirección de paso

Tubería efectiva Tubería de ampliación

Tubería con tubo de envolvente

Tubería móvil

Calefacción excesiva

Tabla 2 Símbolos derivados

Símbolos de grupo

Unión de bridas Unión de bridas con discos de agujero ciego Brida ciega Unión de manguito Manguito esférico Manguito de enchufe Unión de grapas Unión roscada Acoplamiento Unión soldada Cordón de manguito Manguito esférico soldado Manguito de enchufe soldado Accesorio soldado

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Símbolos de detalle

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Uniones y sus símbolos Existen diversos tipos de unión de tubos, que a continuación se explican, para así poderlos representar más fácilmente. Los tubos se acoplan para formar tuberías, en instalaciones fijas o desmontables. Las tuberías fijas se ensamblan, casi exclusivamente por soldadura. En los tubos de extremos lisos, la soldadura a tope es el tipo más sencillo y seguro de unión, ver figura.

Símbolo fundamental En corte

Los tubos acoplados pueden unirse con soldadura angular, como muestra la figura a o con soldadura a tope, como en la figura b.

Figura a

Figura b

Las uniones desmontables que más se emplean son: uniones por pletinas o bridas, uniones de enchufe retacadas, uniones de enchufe obturadas por anillos de goma, uniones roscadas. Uniones por pletinas o bridas: Estas uniones pueden absorber grandes esfuerzos longitudinales, en buenas condiciones de obturación. Tienen el peligro de la oxidación de los tornillos en tuberías cubiertas de tierra o en ambiente húmedo. Los tubos de fundición llevan siempre pletinas soldadas, ver figura c. Los de acero las llevan separadas. Se unen al tubo por soldadura, remachado o roscado, ver figura d.

Figura c

Figura d

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Uniones de enchufe retacadas: Se emplean en trabajos de reparación. La estanqueidad se obtiene introduciendo con fuerza, en la cámara de obturación, cuerdas de fibra y rellenándola con plomo líquido; una vez solidificado, se calafea.

Empaquetadura de fibra

Plomo

Cónico

En los tubos de acero usuales, las cabezas de unión deben reforzarse a fin de conseguir la necesaria reciedumbre para el calafeado. A la cámara de obturación se le da forma cónica, para evitar la salida del elemento obturador, debido a la presión inferior, ver figura. Uniones de enchufe obturadas por anillos de goma: Son particularmente apropiadas para conducciones de agua. La estanquidad se consigue por deformación de un anillo de goma blanda, que es comprimido en una cámara cerrada, ver figura.

Anillo de goma

Generalmente se emplean los enchufes roscados con obturación de goma. En tubos de fundición gris la rosca se ejecuta con el mismo molde; en los tubos de acero se sueldan manguitos roscados. El anillo de goma tiene un perfil cuneiforme.

Las uniones de enchufe roscado obturadas con goma, permiten desviaciones angulares de los tubos y pueden absorber pequeños desplazamientos longitudinalmente. Uniones roscadas UNE 19 040-4 Los tubos roscados DIN 2439 (ligeros) 2441 (pesados) y 2442 (sin costura con prescripción de calidad) se unen por medio de manguitos roscados. La rosca interior del manguito es cilíndrica, ver figura a. En la figura b se indica la unión de dos tubos por un manguito cónico. Manguito

Manguito

Figura a

Figura b

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Accesorios y símbolos Accesorios son elementos que tienen por objeto desarrollar diversas funciones en una instalación de tuberías. Ver Tabla 1 y figura

Filtro

Tabla 1: Accesorios DIN 2429 Símbolos derivados

Símbolo funcional

Separador Derivación de agua de condensación Tamiz Filtro Sombrerete para lluvia Embutido de desagüe Mirilla del paso Derivación de agua de condensación Colector de agua de condensación y derivación

Sujeción de tubos y sus símbolos Se usan diversos tipos de soleras o flejes metálicos para juntar o unir tubos a columnas, paredes, techos, etc, ver figura y tabla 2.

Abrazadera

Tubo

Sujeción del tubo: A, en vista; B, símbolo fundamental

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) QUÍMICA DEL SUELO El suelo ha sido comparado con un laboratorio químico muy complicado, donde tienen lugar un gran número de reacciones que implican a casi todos los elementos químicos conocidos. Algunas reacciones se pueden considerar sencillas y se comprenden con facilidad, pero el resto son complejas y de difícil comprensión. En general los suelos se componen de silicatos con complejidades que varían desde la del sencillo óxido de silicio —cuarzo— hasta la de los silicatos de aluminio hidratados, muy complejos, encontrados en los suelos de arcilla. Los elementos del suelo más importantes para la nutrición de las plantas incluyen el fósforo, el azufre, el nitrógeno, el calcio, el hierro y el magnesio. Investigaciones recientes han mostrado que las plantas para crecer también necesitan cantidades pequeñas pero fundamentales de elementos como boro, cobre, manganeso y cinc. Las plantas obtienen nutrientes de los coloides del suelo, partículas diminutas parecidas a la arcilla que se mezclan con el agua, aunque no se disuelven en ella. Se forman como producto de la meteorización física y química de minerales primarios. Consisten en cantidades variables de óxidos hidratados de hierro, aluminio y silicio y de minerales cristalinos secundarios como la caolinita y la montmorillonita. Los coloides tienen algunas propiedades físicas marcadas que afectan fuertemente las características agrícolas de los distintos suelos. Los suelos de las regiones con precipitación escasa y poca agua subterránea están sometidos a lixiviación moderada y, por tanto, contienen gran cantidad de compuestos originales, como calcio, potasio y sodio. Los coloides de este tipo se expanden en gran medida cuando se mojan y tienden a dispersarse en el agua. Al secarse toman una consistencia gelatinosa y pueden, tras un secado adicional, formar masas impermeables al agua. Donde el terreno queda cubierto por bosques, los coloides inorgánicos y orgánicos penetran en la tierra transportados por agua subterránea después de lluvias o inundaciones; forman una capa concentrada en la parte inferior del suelo y consolidan otras partículas de él para producir una masa densa y sólida. Una de las características importantes de las partículas coloidales es su capacidad para participar en un tipo de reacción química conocida como intercambio de bases. En esta reacción un compuesto cambia al sustituir uno de sus elementos por otro. Así, los elementos que estaban ligados a un compuesto pueden quedar libres en la solución del suelo y estar disponibles como nutrientes para las plantas. Cuando se añade a un suelo materia fertilizante como el potasio, una porción del elemento requerido entra en la solución del suelo de forma inmediata, y queda disponible, mientras que el resto participa en el intercambio de bases y permanece en el suelo incorporado a los coloides. Uno de los ejemplos de intercambio de bases más simple y valioso para la agricultura es la reacción que se produce cuando la caliza (CaCO3) se utiliza para neutralizar la acidez. La acidez del suelo, que puede definirse como la concentración de iones de hidrógeno, afecta a muchas plantas; las legumbres, por ejemplo, no pueden crecer en un terreno ácido.

56

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) HOJA DE TRABAJO

1.

¿Qué proceso de ejecución debe considerar para soldar tubería en posición plana?

2.

¿Qué técnicas se utilizan para soldar tubos?

3.

¿Qué procedimientos se utilizan para soldar tubos en posición plana?

4.

¿Qué posiciones se emplean para soldar tuberías?

5.

¿Qué precauciones se deben considerar al soldar tuberías?

6.

¿Cuál es el principio de la Ley de HESS?

7.

¿Cómo se representan las tuberías según DIN 2448?

8.

¿Cómo se representan los accesorios de tuberías DIN 2448?

9.

¿Cómo se representan tuberias roscadas?

10. ¿Cuáles son los elementos más importantes del suelo?

57

SEMANA Nº 08

58

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) SELECCIÓN Y PREPARACIÓN DE JUNTAS 45º

Procedimiento 1. Seleccione la boquilla de soplete del tamaño correcto para cortar placa de acero de 1/4” de espesor. 2. Corte dos tramos de tubo de acero de 2” de diámetro y aproximadamente 3” de longitud.

Abertura de raíz biselada

3. Usando el soplete de corte, corte un bisel de 45º en uno de los extremos de cada tramo de tubo. Ver figura.

Tubo de acero de 2” Æ

4. Limpie los extremos biselados con un esmeril de banco, manteniendo el ángulo de 45º en el tubo. 5. Cambie el soplete de corte por un solete de soldadura.

Varilla de metal de aporte Puntos de soldadura Tubos de acero de 2”

6. Seleccione la boquilla de soplete del tamaño correcto para soldar placa de acero de 1/4” de espesor. 7. Coloque las dos piezas de tubo con sus extremos biselados enfrentados, pero separados por una distancia de 1/16”, entre dos ladrillos refractarios, ver figura.

Soplete

Ladrillo refractario

8. Encienda el soplete y ajústelo a llama neutra. 9. Una con puntos de soldadura las dos piezas de tubo, en cuatro lugares separados por distancias aproximadamente iguales.

Abertura de raíz

Puntos de soldadura

10. Apague el soplete, y deje enfriar los puntos de soldadura. 11. Coloque el conjunto soldado por puntos en posición vertical sobre un ladrillo refractario, ver figura. 12. Encienda el soplete, y ajústelo a llama neutra.

Tubo de acero de 2”

Ladrillo refractario

13. Comenzando en el frente, en uno de en uno de los puntos de soldadura, y avanzando hacia la izquierda, si es derecho, sitúe el soplete de manera que el cono de la llama quede apuntado en la dirección de aplicación de la soldadura, con inclinación de 5 a 10 grados respecto a la vertical, y con un ángulo lateral de a 10º. Forme un pocilllo de metal fundido. (Invierta el procedimiento si es zurdo).

59

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) 14. Agregue metal de aporte, con la varilla apuntada hacia el pocillo de metal fundido a 45º por arriba de la horizontal, y con una ángulo lateral de 45º en oposición al cono de la llama, ver figura. 45º

45º

Varilla de metal de aporte 5º - 10º Soplete

Vista lateral

5º - 10º Vista frontal

15. Oscile tanto el soplete como la varilla de metal de aporte en direcciones contrarias, y mantenga el primer cordón lo más pequeño que sea posible, ver figura. 16. Complete el primer cordón alrededor del tubo.

Varilla de metal de aporte

Soplete en oscilación Varilla de metal de aporte

17. Apague el soplete, y deje que se enfríe el tubo. 18. Limpie con cepillo de alambre el primer cordón, y coloque de nuevo el tubo de acero sobre el ladrillo refractario, en la misma posición que antes.

Ladrillo refractario

Soplete

19. Encienda el soplete, y ajústelo a llama neutra. 20. Manteniendo el soplete y la varilla en la misma posición que antes, forme el segundo cordón en torno al tubo de acero, comenzando al frente de usted y avanzando hacia la derecha, ver figura.

Segundo cordón

Primer cordón

21. Complete el segundo cordón, y apague el soplete. 22. Limpie la boquilla del soplete, usando un limpiador de boquillas del tamaño correcto. 23. Presente la soldadura al instructor, para su aprobación.

60

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Preparación de tuberias Paso 1: Mida el diámetro o circunferencia de la tubería seleccionada en el lugar deseada del corte para confirmar la dimensión. El diámetro aceptable de la tubería debe caer dentro de los rangos de la tabla 1. Cualquier corte de tubería con una redondez fuera de tolerancia debe ser redondeado temporalmente con un gato mecánico y maderos moldeados, y después apuntalado en la forma redonda para realizar el procedimiento de soldadura de campo. El madero o puntal para redondear, normalmente deberá dejarse dentro de la tubería hasta después de ensamblar la junta en la obra. Una vez conectado se retira el madero para poder dar servicio. Æ exterior nominal de tubería

Æ de tubería 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1200 400 1500 1600

Æ exterior mínimo de tubería

118 170 222 274 326 378 429 480 532 635 738 842 945 1048 1255 1462 1565 1668

Æ de Tubería (mm)

Æ exterior máximo de tubería

17 169 221 273 325 377 427 478 530 633 737 840 943 1046 1252 1459 1562 1665

L (Mm)

Circunferencia mínima

120 171 224 276 327 379 430 481 533 636 740 844 947 1050 1256 1463 1566 1669

Largo de Soldadura A (mm)

Circunferencia máxima

368 531 694 858 1021 1184 1341 1502 1665 1989 2314 2640 2964 3288 3935 4585 4908 5232

Altura de Soldadura B (mm)

376 539 702 866 1029 1192 1352 1512 1675 1999 2325 2652 2975 3299 3946 4596 4919 5243

Peso de Soldadura Kg

100

97

6

5

0.1

150

97

6

5

0.1

200

100

6

5

0.2

250

114

6

5

0.2

300

114

6

5

0.2

350

98

13

5

0.6

400

98

13

5

0.7

450

105

13

5

0.8 0.8

500

105

13

5

600

105

13

5

1

700

127

16

6

1.8

800

127

16

6

2.1

900

127

16

6

2.3

1000

127

16

6

2.6

1200

162

22

8

5.2

1400

162

22

8

6.1

1500

162

22

8

6.5

1600

162

22

8

6.9

61

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Paso 2. Corte la tubería en la sección deseada, biselando después el corte en el extremo para poder ensamblar la junta. Es imperativo que los cortes en el campo para soldadura de juntas con cerrojo queden con bordes libres de obstáculos, regulares y lo más perpendicular posible respecto al eje de la tubería, dado que el extremo cortado es usualmente usado como un plano de referencia para colocar los anillos soldados del extremo de la tubería. Paso 3. Limpie y raspe bien la zona que se va a soldar de la tubería hasta obtener metal brillante antes de colocar el anillo. Se deberá remover el revestimiento exterior en el área de la soldadura con soplete o solventes antes de raspar. También el metal del anillo que se va a soldar deberá limpiarse a metal brillante. Los anillos de aseguramiento flojos (si se requieren en la junta) deben ser colocados en el cuerpo de la tubería más allá del lugar actual del anillo soldado. Paso 4. Asegure el anillo soldado a la junta en la tubería en la posición correcta. Esto puede hacerse con una guía especial para soldar. Un ejemplo de la guía para soldar el anillo que se recomienda a través de ACIPCO se muestra en la Figura. Si los elementos de fijación no son proporcionados por ACIPCO, estos deberán ser capaces de sostener firmemente el anillo en la posición correcta y alineado con el eje de la tubería hasta que toda la soldadura sea terminada.

Nota: Si se usan abrazaderas, se debe cuidar que se usen empaques acolchonados al hacer contacto con el interior de la tubería para minimizar el daño al revestimiento. Los revestimientos de cemento normalmente provistos por ACIPCO no son, en general afectados por los procedimientos de soldar descritos en este manual. Si el revestimiento de cemento sufre algún daño por cualquier causa, deberá ser reparado de acuerdo con los procedimientos recomendados en este manual. Contacte a ACIPCO para procedimientos relacionados con la soldadura en el campo de tuberías con revestimientos especiales.

62

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Tipos y estilos de juntas de aislamiento de PSI Juntas Tipo "E" Las juntas del tipo "E" se extienden hasta el diámetro exterior de la brida. Muestran unos agujeros o taladros pasantes de sujeción muy precisos, para centrar automáticamente la junta y ofrecen la máxima protección contra materiales extraños que pudiesen "cortocircuitar" la brida. Las juntas del tipo "E" pueden pedirse en cualquiera de las siguientes configuraciones: • LineBacker® • GasketSeal® • Fenol Recubierto de Neopreno • Fenol Simple • Red Devil • Yellow Jacket • Garlock • Teflón® Cuando se configura como LineBacker, el elemento de estanqueidad puede colocarse en cualquier lugar entre el D.I. de la junta y el D.I. del circulo de los agujeros de los tornillos. Juntas del Tipo "F" Las juntas del tipo "F" han sido hechas para ajustarse dentro del circulo de agujeros de los tornillos de la brida. El D.E. de la junta se extiende fuera del D.I. del circulo de agujeros de tornillos para lograr una buena protección contra materiales extraños que pudiesen "cortocircuitar" a la brida. Cuando se configuran como LineBacker, el elemento de estanqueidad puede colocarse en cualquier lugar entre los Diámetros Interiores y Exteriores de la junta. Las juntas del tipo "F" pueden pedirse en cualquiera de las siguientes configuraciones: • LineBacker® • GasketSeal® • Fenol Recubierto de Neopreno • Fenol Simple • Red Devil • Yellow Jacket • Garlock • Teflón® Juntas del Tipo "D" Se dispone de juntas del tipo "D" para bridas RTJ pero las LineBacker son una excelente alternativa a las juntas del tipo "D" porque el elemento de estanqueidad puede colocarse en cualquier lugar entre el D.I de la Junta y el D.I. de la ranura o la garganta del segmento.

63

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA A medida que se desarrolló la máquina de vapor comenzó a surgir la duda (muy natural por lo demás), de cual sería el máximo rendimiento que se podría obtener con una máquina de vapor. Definiremos el rendimiento como: En que W es el trabajo mecánico producido por la máquina y Q el calor absorbido por la máquina. La primera investigación sistemática sobre los rendimientos se debió a Sady Carnot. Reunió gran cantidad de información sobre las máquinas a vapor existentes en Europa a comienzos del Siglo XIX. Después de un proceso de análisis llegó a la conclusión que lo que más influía en mejorar el rendimiento de una máquina de vapor era la presión en la caldera y la temperatura en el condensador. En buenas cuentas el salto térmico disponible en la máquina. Esto dio lugar a los trabajos de Carnot que culminaron con la formulación de sus principios en 1839. La formulación del segundo principio parte del siguiente postulado básico (hemos tratado de respetar la formulación histórica): "No es posible construir una máquina cíclica y motriz que solo haga subir un peso y enfriar una fuente única de calor". Este enunciado amerita algunas aclaraciones: En resumen dice que no es posible construir una máquina mótriz cíclica que funcione con una fuente única de calor. Esto implica (y de hecho es así) que uno sí puede construir una máquina motriz no cíclica que opere con una fuente única de calor. Un buen ejemplo es el caso de una expansión isotérmica en un cilindro. En este caso uno usa la atmósfera como fuente de calor y sí sería posible hacerlo. El que no exista la limitación del segundo principio para los procesos no cíclicos abre muchas perspectivas en cuanto a forma muy eficiente de hacer cosas. Más sobre ello en otros párrafos. Si no es posible construir una máquina cíclica motriz que opere con una fuente única de calor, entonces será posible si opera entre 2 fuentes de calor (de hecho así es), una fuente caliente y una fuente fría. Veamos cual es el sentido de los intercambios térmicos. Sea S1 una fuente de calor a T1 y S2 una segunda fuente a T2. Además T1 >T2. Sea M una máquina térmica cíclica motriz que intercambia la cantidad de calor Q1 con S1 y Q2 con S2. La máquina M genera la cantidad de trabajo W (W es >0, es decir la máquina entrega trabajo al exterior). Los signos de Q1 y Q2 podrían ser: Q1 y Q2 < 0

Q1 < 0 y Q2 < 0

Q1 > 0 y Q2 > 0

Q1 >0 y Q2 < 0

64

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Estas cuatro situaciones las podemos analizar del siguiente modo: El primer caso se ilustra en la figura y es facilmente descartable pues se trata de una máquina cíclica motriz que produce el trabajo M y además entrega calor a la fuente caliente y a la fuente fría. Al ser cíclica (es decir después de una sucesión de estados, vuelve al estado inicial), obviamente contradice el principio de conservación de la energía (1er Principio). En el segundo caso tenemos una situación algo más compleja. Esto se ilustra en la figura. La máquina absorbe el calor Q1 de la fuente caliente, entrega el trabajo W al exterior y absorbe la cantidad Q2 de calor de la fuente fría. Esto no contradice el primer principio. Sin embargo podemos intercalar una resistencia térmica R entre S1 y S2 tal que R permita fluir la cantidad de calor Q2 desde S1 a S2, sacando la cantidad de calor Q2 de S1 a la temperatura T1 y entregando Q2 a la temperatura T2 a S2. Esto siempre lo podemos hacer con una resistencia térmica. Al hacer esto reducimos el sistema inicial que opera con dos fuentes a una máquina cíclica motriz que opera con una sola fuente de calor. En efecto, al recibir la fuente S2 de calor (desde S1) la misma cantidad Q2 de calor que le entrega a la máquina, equivale a que la fuente S2 no exista. Por lo tanto se contradice el postulado de partida. El tercer caso tiene analogías con el segundo. Este lo ilustramos en la figura. La máquina absorbe el calor Q2 de la fuente fría, entrega el trabajo W al exterior y entrega la cantidad Q1 de calor a la fuente caliente. Esto no contradice el primer principio, pues es perfectamente posible que la magnitud de Q2 sea mayor que la magnitud de Q1. Sin embargo podemos intercalar una resistencia térmica R entre S1 y S2 tal que R permita fluir la cantidad de calor Q1 desde S1 a S2, sacando la cantidad de calor Q1 de S1 a la temperatura T1 y entregando Q1 a la temperatura T2 a S2 . (análogo al caso anterior). Al hacer esto nuevamente reducimos el sistema inicial que opera con dos fuentes a una máquina cíclica motriz que opera con una sola fuente de calor. En efecto, al recibir la fuente S2 de calor (desde S1) la misma cantidad Q2 de calor que luego le entrega a la máquina, equivale a que la fuente S1 no exista (la fuente S1 recibe Q1 a T1 desde la máquina y luego esta misma cantidad de calor es devuelto a S2 vía la resistencia térmica). Por lo tanto se contradice nuevamente el postulado de partida.

65

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV)

Por lo tanto solo queda como viable la opción que se ilustra en la figura . En este caso la máquina M absorbe la cantidad de absorbe el calor Q1 de la fuente caliente, entrega el trabajo W al exterior y entrega la cantidad Q2 de calor a la fuente fría. Por muchas resistencias térmicas que imagine, no es posible (físicamente en forma espontánea) hacer fluir el calor en forma espontánea desde S2 a S1. Por lo tanto esta es la alternativa viable.

Por consiguiente podemos enunciar: "La máquina térmica cíclica motriz más sencilla que se puede construir opera entre dos fuentes de calor. Absorbe calor de la fuente caliente y entrega calor a la fuente fría". Se define como rendimiento de una máquina motriz el cuociente entre el trabajo obtenido y el calor absorbido de la fuente caliente, es decir: h=

W Qabs

Uno, en principio, podría pensar de que el rendimiento máximo obtenible es función del ciclo empleado, del fluido de trabajo u otras propiedades técnicas. Sin embargo esto no es así, el rendimiento del ciclo es solo función de la Temperatura absoluta de las fuentes. Por lo tanto se puede enunciar: "Todas las máquinas cíclicas, motrices y reversibles que operan entre las mismas dos fuentes de calor tienen el mismo rendimiento. Este rendimiento es un máximo en el sentido de que si la máquina es cíclica, motriz y no reversible, su rendimiento será inferior". Demostración: Antes de demostrar el enunciado precedente es necesario reflexionar un poco sobre el mismo. La percepción de Carnot fue sumamente poderosa, pues implica que el máximo rendimiento posible de obtener de una máquina no es función de la máquina, ciclo o fluido de trabajo empleado, solamente depende de la temperatura termodinámica de las fuentes de calor utilizadas. Lograr esta percepción en la primera mitad del Siglo XIX, cuando la máquina de vapor aun estaba en pleno desarrollo, es notable. Primero veremos el caso de reversibilidad y luego el caso en que hay un proceso no reversible. Para demostrarlo imaginemos dos máquinas M y M'. Estas dos máquinas son totalmente diferentes en ciclo de trabajo, fluido empleado, velocidad de operación etc. Lo único en común que comparten es que ambas operan usando las mismas fuentes térmicas S1 que está a T1 y S2 que está a T2 con T1 > T2.

66

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) La máquina M absorbe Q1 de la fuente caliente y entrega Q2 a la fuente fría, produciendo el trabajo W . Esto está ilustrado en la figura 5. Llamemos m a la máquina espejo de M ; es decir es la máquina que opera según el ciclo inverso. Es decir absorbe Q2 de la fuente fría y entrega Q1 a la fuente caliente. Para operar debe absorber la cantidad de trabajo W .

La situación con la máquina m frente a la M la vemos ilustrada en la figura. Obviamente si acoplamos M con m ocurrirá que el trabajo que absorbe m es exactamente igual al trabajo que produce la M . También los calores se equilibran y todo vuelve a estar en el estado inicial, como si las máquinas acopladas no existieran, cumpliéndose la condición de reversibilidad.

La máquina M' absorbe Q’1 de la fuente caliente y entrega Q’2 a la fuente fría, produciendo W' . La situación de la máquina M' (con su máquina espejo) la podemos ver en la figura.

Ahora ponemos frente a frente la máquina M con la máquina espejo de M' (es decir m' ) . La situación se ilustra en la figura. Mientras las máquinas operan por separado no hay problema, pero es interesante el acoplar una con la otra. Esto lo hacemos según se ilustra en la figura de abajo. Se hace cumpliendo la siguiente exigencia: Primero, por cada p ciclos que describe M , la máquina m' describe r ciclos de forma que: p |Q2| = r |Q’2| Lo anterior se hace para igualar el calor que se entrega a la fuente fría por la máquina M con el calor que se extrae de la misma por parte de m' . Hemos reducido el sistema completo a una máquina única (producto del acople) que opera con una fuente única de calor S1 . Esto ocurre pues se han igualado los calores entregados y absorbidos de la fuente fría. Ahora bien, con respecto al trabajo total producido, puede ocurrir que: pW + r W' > 0 pW + r W' < 0 pW + r W' = 0 67

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) No puede ocurrir que pW + r W' > 0 pues implica que la máquina acoplada entrega un trabajo neto al exterior. Como opera con una sola fuente de calor (la fuente fría absorbe tanto calor como el que se extrae de ella), esto contradice el punto de partida. Tampoco puede suceder que pW + r W' < 0 . En efecto, esto implica que el sistema absorbe trabajo para seguir funcionando. Sin embargo esto implica que ese trabajo necesariamente se convierte en calor. Pero esto implica roce, lo cual contradice la hipótesis inicial de que ambas máquinas son reversibles (sin roce). Por consiguiente solo cabe la alternativa pW + r W' = 0 . Esto implica que pQ1 + rQ’1 = 0, lo que a la vez implica que los rendimientos de las dos máquinas son iguales. Como estas son absolutamente genéricas, con la única condición de que ambas son reversibles, se tiene que: “Todas las máquinas cíclicas, motrices y reversibles que operan entre las mismas dos fuentes de calor tienen el mismo rendimiento." En conclusión: El segundo dice que solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura. Al respecto, siempre se observa que el calor pasa espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos hasta quedar a la misma temperatura. La segunda ley afirma que la entropía, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio. La naturaleza parece pues ‘preferir’ el desorden y el caos. Puede demostrarse que el segundo principio implica que, si no se realiza trabajo, es imposible transferir calor desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta. El segundo principio impone una condición adicional a los procesos termodinámicos. No basta con que se conserve la energía y cumplan así el primer principio. Una máquina que realizara trabajo violando el segundo principio se denomina “móvil perpetuo de segunda especie”, ya que podría obtener energía continuamente de un entorno frío para realizar trabajo en un entorno caliente sin coste alguno. A veces, el segundo principio se formula como una afirmación que descarta la existencia de un móvil perpetuo de segunda especie.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) HOJA DE TRABAJO

1.

¿Cómo se preparan las juntas para soldar tubos con oxiacetilénica?

2.

¿Qué procedimientos se utilizan para soldar tuberías en posición plana?

3.

¿Qué procedimientos se utilizan para soldar tuberías en posición horizontal?

4.

¿Cómo se preparan las juntas para soldar tuberías?

5.

¿Cuáles son los diámetros que corresponden a la tubería de Æ nominal 100, 200, 250 y 350?

6.

¿Cómo se sujetan las tuberías para ser apuntaladas?

7.

¿Cuál es la conclusión del segundo principio de la termodinámica?

8.

¿Cómo analiza usted las cuatro situaciones de la segunda ley de la termodinámica?

69

SEMANA Nº 09 Tarea: Soldadura en filete en posición horizontal Operaciones: • Soldar en filete en posición horizontal

70

50

3,2

50

3,2

152

50

45º

Nº

01 02 03 04 05

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

ORDEN DE EJECUCIÓN

- Alicate y martillo - Esc uad ra - Chi spero - Par de lent es - Equi po per sonal - Equi po oxiacetiléni co - Varilla de apo rte 3, 2

Prepare equipo de soldadura Prepare el material base Apuntale Posicione el metal base Suelde

01

01

PZA.

CANT.

SOLDAR EN ÁNGULO

DENOMINACIÓN

45º

1/8 X 50 x152

St 37

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

SOLDADURA EN FILETE EN POSICIÓN HORIZONTAL

HT

OBSERVACIONES

03/MCM

TIEMPO: 0 4 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

71

ESCALA: 1 : 2

REF. H.O 1-6 HOJA: 1 / 1 2006

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) OPERACIÓN SOLDAR EN FILETE EN POSICIÓN HORIZONTAL Tiene por objeto soldar dos o más piezas que forman un ángulo entre sí, por medio del depósito correcto del metal de aportación manteniendo una fusión uniforme evitando que el metal líquido escurra por efecto de la gravedad. Su aplicación es frecuente en la fabricación de cajas, carrocerías y chapistería metálica. PROCESO DE EJECUCIÓN 1° PASO: Prepare el equipo de soldadura. 2° PASO: Prepare el material base. a) Esmerile las piezas hasta formar un ángulo de 90º sin holgura o juego. 3° PASO: Apuntale el material base. a) Coloque puntos alternados al lado opuesto al cordón.

Fig. 1

b) Verifique con escuadra el ángulo correspondiente. (Fig.1). 4° PASO: Posicione el material base. a) Sujete el material base mediante el tornillo. (Fig. 2). 5° PASO: Suelde.

Fig. 2

a) Incline la boquilla y la varilla a 45º. (Fig. 3). b) Avance dando movimiento la boquilla y varilla de soldar. OBSERVACIONES

Movimiento del soplete

1. Cuando oscile la varilla, evite que salga de la zona de fusión. Movimiento de la varilla

2. Avance el soplete según el espesor del material. Fig. 3

REF. HO.03. 1/1

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) JUNTAS SOLDADAS La duración por fatiga de las soldaduras depende no sólo del tamaño del defecto inicial, sino también de la configuración geométrica de la junta y del intervalo de esfuerzos. Los defectos y la forma del cordón de soldadura se controlan mediante la técnica o procedimiento utilizado y, para obtener resultados aceptables, debe seguirse un procedimiento aplicable y adecuado. El AWS (Welding Handbook) y otras referencias proporcionan información en cuanto a los detalles importantes para trabajo común, mientras que para otros casos, especialmente secciones gruesas, son de utilidad. En comparación con el soldamiento manual, los procesos de soldadura semiautomáticos con gas y automáticos (de arco sumergido y por electroescoria (electroslog), por lo general proporcionan mayor resistencia a la fatiga, debido a que producen soldaduras con menos discontinuidades internas y superficies más lisas. Se ha observado que la soldadura por electroescoria produce soldaduras a tope transversales que tienen hasta el 90% de la resistencia a la fatiga del metal base, pero este valor es sensible a condiciones del procedimiento. El diseño general de las juntas soldadas, como presa a continuación, supone un procedimiento n adecuado que resulta en un contenido "normal" de defectos. También debe llevarse a cabo un análisis de la mecánica de las fracturas para asegurar la más alta integridad. Los tipos de juntas y cordones de soldadura usuales. La soldadura de filete o en esquina es una de las más utilizadas, debido a que no requiere la preparación de ranuras; sin embargo, frecuentemente carece de la integridad otorgada por la penetración de la soldadura. Siempre debe diseñarse el tamaño de la soldadura con respecto al elemento de menor espesor.

Ángulo de retraso en soldeo hacia adelante y ángulo de desplazamiento

Eje de soldadura

n Ava

d olda la s e ce d

Ángulo de trabajo Ángulo de adelanto en soldeo hacia atrás y ángulo de desplazamiento

ura

No es posible hacer más fuerte una junta mediante la utilización del elemento más grueso como referencia para el tamaño de la soldadura, además de que se emplea más material de aporte de soldadura. La soldadura de filete se caracteriza mediante el largo del lado o cateto del mayor triángulo rectángulo que pueda inscribirse en el área de la sección transversal. La garganta, que es un mejor índice de la resistencia, es la distancia más corta entre la raíz o fondo de la junta y el frente del cordón triangular. El tamaño del lado que se utiliza puede ser menor que el lado real del cordón. Con cordones convexos, como so debe tener siempre en una soldadura de filete, la garganta real puede ser mayor que la hipotenusa del triángulo inscrito.

73

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) JUNTAS EN POSICIÓN HORIZONTAL Equipo, herramientas y materiales que se requieren. El equipo, las herramientas y los materiales que se requieren para efectuar este ejercicio son los mismos que para el ejercicio 16-4. Procedimiento: Cuando se unen dos piezas de lámina metálica en esquina, puede emplearse uno cualquiera de los dos métodos comunes utilizados para designar la junta, con objeto de producir una soldadura de las características deseadas en cuanto a su resistencia y hermetismo. La junta que aparece en la figura (b) puede hacerse sin metal de aporte, fundiendo las orillas, aunque es mejor para el operador en entrenamiento usar una varilla de soldadura, y formar el cordón necesario para rellenar la esquina. 1. Tome dos de las placas de acero y colóquelas sobre el ladrillo refractario en ángulo recto, como se ilustra en la figura (a), o bien, si así lo dispone el instructor, como se indica en la figura (b).

Use un bloque de refractario para conseguir el ángulo de 90º

Metal laminado

Ladrillo refractario

Nota: En espesores de 1/16”, sin separación En espesores de 1/8”, con separación de 1/16” Figura a

Figura b

a. Si se va a usar metal de aporte, separe los bordes que va a soldar 1/16 de pulgada. b. En todo caso, asegúrese de que las placas formen entre sí un ángulo de 90 grados. Si el ángulo que forman es menor de 90 grados, la prueba del martillo dará origen a esfuerzos graves los que podrán hacer que falle el ensamble. Si se sueldan las placas a más de 90 grados, la soldadura no estará sujeta a suficiente esfuerzo al probarse. 2. Encienda el soplete y ajústelo a llama neutra. 3. Trabajando de derecha a izquierda (a la inversa, si es zurdo), caliente los bordes que forman la esquina, hasta formar un pocillo o punto de metal fundido. 4. Asegúrese de que el cono interior de la llama no toque el pocillo de metal fundido. 5. Corra el pocillo aproximadamente ¼ de pulgada hacia la izquierda, formando un punto de soldadura. 6. Separe el soplete, y una con otro punto de soldadura el extremo opuesto.

74

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) 7. Deje enfriarse los puntos de soldadura, y coloque el conjunto sobre la mesa de soldar, como se indica en la figura c. Soplete Metal laminado

Soldado por puntos

Ladrillo refractario

8. Trabajando de derecha a izquierda, forme un pocillo de metal fundido a lo largo del borde de la esquina, hacia la izquierda. Nota: Un avance demasiado rápido hará que se funda sólo la parte alta de los lados de la V. (La figura señala los resultados de las velocidades de avance correcta e incorrecta.)

Incorrecto

Incorrecto

Correcto

Avance demasiado lento

Avance demasiado rápido

1/32” máx en placa de 1/8” 1/64” máx en placa de 1/16” Todo está correcto

9. Haga una soldadura completa a lo largo de los bordes de la esquina, asegurándose de lograr una buena penetración. No sobrecaliente el metal. 10.Apague el soplete, y limpie la punta usando un limpiador de puntas del tamaño correcto.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Soldadura de una junta en T en posición horizontal Equipo, herramientas y materiales que se requieren. El equipo, las herramientas y los materiales que se requieren para efectuar este ejercicio son los mismos que para el ejercicio 16-4. Procedimiento: 1. Coloque una placa de metal en posición horizontal sobre un ladrillo refractario. 2. Coloque la segunda placa metálica sobre un reborde, en posición vertical, a lo largo del centro de la placa horizontal, ver figura. Abertura de raíz

Placa de acero

Ladrillo refractario

3. Calce la placa vertical hacia arriba, separándola de la placa horizontal aproximadamente 1/32 de pulgada, para la abertura de la raíz. 4. Encienda el soplete, y ajústelo a llama neutra. 5. Caliente ambas placas de acero en la parte inferior de la placa vertical y su base sobre la placa horizontal, hasta que se forme un pocillo de metal fundido. 6. Mantenga el cono de la llama apuntado hacia el pocillo de metal fundido, a un ángulo de 45º. Teniendo cuidado de que el cono Interior de la llama no toque al pocillo, suelde las partes con puntos, avanzando de izquierda a derecha (si es derecho). 7. Agregue la varilla de metal de aporte, manteniéndola entre el pocillo y el cono de la llama, y una por puntos las dos piezas de placa metálica en ambos extremos. 8. Deje que se enfríen los puntos de soldadura. 9. Comience a soldar por la izquierda, y caliente ambas piezas de metal, formando un pocillo de metal fundido ver figura.

Varilla de metal de aporte Abertura de raíz Placa de acero

Ladrillo refractario

Soplete

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) 10. Meta la varilla de metal de aporte entre el pocillo y el cono de la flama, dejando la varilla en el pocillo hasta que esté completa la soldadura. 11. Oscile lentamente el soplete y la punta, haciendo rodar la varilla de metal de aporte de lado a lado en dirección contraria a la de oscilación del soplete y mueva la soldadura de izquierda a derecha a lo largo de la abertura de la raíz. 12. Avance con la lentitud suficiente para permitir que se funda el metal de base antes de que la varilla de metal de aporte acumule material en la abertura de la raíz. 13. Continúe soldando hasta que ambas placas de acero estén completamente unidas por fusión. 14. Apague el soplete y limpie la punta, usando un limpiador de puntas del tamaño correcto. 15. Pruebe la soldadura, colocando la pieza soldada sobre la porción elevada del yunque y golpeándola con un martillo de bola. 16. Presente la pieza soldada a su instructor, para su aprobación. Procedimiento para soldadura en filete La calificación de procedimiento para soldaduras de filete requiere un conjunto de prueba en cada una de las posiciones 1, 2, 3 y 4F. (F significa de filete), ver figura. La calificación en la posición horizontal, la vertical, o la de sobrecabeza califica también para la posición plana. La calificación en las posiciones horizontal, vertical y de sobrecabeza califica para todas las posiciones. Garganta de la soldadura (Vertical)

Eje de la soldadura (Horizontal)

Posición plana 1F de prueba para soldadura de filete

Posición horizontal 2F de prueba para soldadura de filete Eje de la soldadura (Horizontal)

Posición vertical 3F de prueba para soldadura de filete

Posición de sobrecabeza 4F de de prueba para soldadura de filete

El material de base, el material de aporte y el procedimiento de soldadura para la junta de prueba deben cumplir con la especificación del trabajo. El material de base puede ser placa o tubo. El tamaño de tubo recomendado es de 5 pulgadas de diámetro y 3/8 de pulgada de espesor de pared, aunque puede usarse tubo de mayores dimensiones. Puede usarse también un tubo de menores dimensiones (el tamaño de trabajo), pero en tales casos debe calificarse el procedimiento por espesores comprendidos entre la mitad y el doble del espesor de pared del tubo de prueba, sin exceder de 3/4 de pulgada.

77

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Necesidad y ventajas de simbolización El conocimiento, por parte de los soldadores, y de todo el personal involucrado en construcciones soldadas, de la forma de efectuar las soldaduras es de la mayor importancia para que éstas sean del tipo y dimensiones adecuadas al material a soldar y a las condiciones de servicio previstas. La información necesaria debe figurar en los planos o documentos de fabricación, de forma que su interpretación sea única. Una información del tipo expresado en la figura a puede conducir a las interpretaciones que figuran en los croquis (b, c y d) de la misma figura, lo cual, obviamente supone que la misma unión pueda ser llevada a cabo de forma distinta por diferentes soldadores, cosa que en el contexto de la “buena práctica” de fabricación es inaceptable.

Necesidad de simbolización

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Comparando las representaciones a,b de la figura puede que parezca más “expresiva” la información en el croquis a, pero las dificultades de esta manera de informar sobre preparaciones de bordes y soldaduras terminadas pueden ser insuperables en muchas ocasiones por problemas de escala gráfica y espesores tal como se observa en el croquis c, de la misma figura. Las ventajas de disponer de un sistema de simbolización como el que figura en b y d que nos facilite toda la información necesaria para la correcta ejecución de la soldadura, son obvias.

Para representar una soldadura se señalará con una flecha una línea del plano que identifique la unión, la flecha conectará con una línea de referencia donde se sitúa el símbolo de soldadura y los símbolos suplementarios que indican la forma de preparar las piezas y el tipo de soldadura. Se tiene que tener en cuenta que los símbolos indican la forma, las dimensiones, la situación y otros parámetros importantes de las soldaduras, sin embargo no se indica otros datos como electrodo a utilizar o temperatura de precalentamiento para lo que habrá que consultar el procedimiento de soldeo o las horas de trabajo.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) SOLDAR EN FILETE EN POSICIÓN HORIZONTAL La soldadura en ángulo llamada también de rincón o soldadura en I puede efectuarse sobre cabeza de acuerdo a la clase de trabajo que se deba realizar. Esta soldadura permite la unión de dos piezas una sobre la otra en un ángulo que generalmente es, de 900, siendo soldadas arriba de la cabeza del soldador debido a la altura o posición en que se encuentren las piezas de trabajo. La dificultad que presenta el lograr una buena penetración y un cordón uniforme se soluciona graduando el soplete con una llama que mantenga una fusión adecuada, evitando al mismo tiempo que el metal líquido escurra por efecto de la gravedad. Su uso es frecuente en trabajos de carrocerías, conductos metálicos y chapistería en general, ver figura.

1 2

3

4 6 5

1. Punteado: Este se efectúa en ambos extremos de las piezas y cuando se trata de piezas muy largas puntos espaciados conforme sea necesario. 2. El Talón 3. Movimiento del Soplete 4. Movimiento del material de aporte. 5. Material de aporte 6. Soplete La llama a usarse será necesariamente la neutral y antes de introducir la varilla se deberá controlar que la zona a soldar haya absorbido el calor necesario y se empiece a formar el charco, de lo contrario se derretirá material de aporte sobre material frío, dejando sobre la superficie del metal base, protuberancias de forma irregular.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) APLICACIONES DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Nunca se ha observado que ocurran espontáneamente muchos procesos aunque éstos no violen la primera ley de la termodinámica. Por ejemplo, la primera ley no prohíbe que el calor fluya de un cuerpo frío a otro caliente, Figura a. Sin embargo, cuando un cuerpo caliente se pone en contacto con un cuerpo frío, nunca se ha observado que el cuerpo caliente, se caliente aún más, y el frío se enfríe más. El calor fluye espontáneamente de los cuerpos calientes a los fríos. Como otro ejemplo, las máquinas térmicas podrían convertir completamente la energía térmica en energía mecánica sin violar la primera ley, Figura b. Sin embargo, siempre hay calor liberado.

En el siglo XIX el ingeniero francés Sadi Carnot (1 796-1832) estudió la capacidad de las máquinas para convertir calor en energía mecánica. Desarrolló una prueba lógica para mostrar que aún una máquina ideal produce cierta cantidad de calor liberado. Las máquinas reales generan una cantidad mayor de calor liberado. Los resultados de Carnot se describen mejor en términos de una cantidad denominada entropía. La entropía, al igual que la energía térmica, está contenida en el objeto. Si aumenta el calor de un objeto, aumenta su entropía. Si el calor disminuye, la entropía es menor. Sin embargo, si un objeto realiza trabajo sin cambio de temperatura, la entropía no cambia si se desprecia el rozamiento. A nivel microscópico, la entropía se describe como el desorden en un sistema. Cuando se añade calor a un objeto, las partículas se mueven de manera aleatoria. Algunas se mueven muy rápidamente, otras lo hacen más lentamente y muchas se mueven con rapidez intermedia. Cuanto mayor sea el rango de velocidades de las partículas, mayor será el desorden, y a mayor desorden mayor entropía. Aunque teóricamente es posible que todas las partículas tengan la misma rapidez, las colisiones al azar y los intercambios de energía entre las partículas hacen que esta posibilidad sea muy improbable. La segunda ley de la termodinámica establece: los procesos naturales ocurren en la dirección en la cual aumenta la entropía total del universo. La entropía y la segunda ley pueden interpretarse como la manifestación de la probabilidad de que un evento ocurra. La Figura nos ilustra un incremento en la entropía cuando las moléculas de color para alimentos, originalmente separadas del agua pura, después de un tiempo se mezclan completamente con las moléculas de agua.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) La segunda ley predice que el calor fluye espontáneamente sólo de un cuerpo caliente a un cuerpo frío. Considere una barra caliente de hierro y una taza de agua fría. En promedio, las partículas en el hierro se mueven muy rápidamente, mientras que las partículas en el agua s mueven más lentamente. La barra se sumerge en el agua. Cuando se alcance el equilibrio térmico, la energía cinética de las partículas en hierro y en el agua será la misma. Este estado final es menos ordenad que el de la primera situación. Las partículas rápidas ya no están confinadas principalmente en el hierro y las lentas en el agua, sino que las energías cinéticas de las partículas están igualmente distribuidas tanto en el hierro como en el agua. Damos por hecho muchos eventos de la vida diaria que ocurren de manera natural o espontáneamente en una dirección, y si sucedieran en la dirección contraria indudablemente nos asombrarían. Usted no se sorprende si al calentar una cuchara metálica en uno de sus extremos rápidamente adquiere un calentamiento uniforme; o si el humo que sale de una fritadora se difunde a través de la cocina. Sin embargo considere su reacción si repentinamente una cuchara que está sobre una mesa, espontáneamente aparece al rojo vivo en uno de sus extremos y helada al otro 3 extremo; o si todo el humo se concentrara en un volumen de 9 cm en el centro de la cocina. Ninguno de los procesos en dirección contraria violan la primera ley de la termodinámica. Los eventos son simplemente ejemplos de los innumerables procesos que no son reversibles de manera espontánea debido a que los procesos en dirección contraria violarían la segunda ley de la termodinámica. La segunda ley y la entropía dan también un nuevo sentido a lo que comúnmente se denomina la "crisis energética". Cuando utiliza una fuente como el gas natural para calentar su casa, usted no gasta toda la energía del gas. La energía potencial contenida en las moléculas del gas se convierte en energía térmica de la llama, la cual es entonces transferida como energía térmica al aire de su casa. Aun si este aire caliente se escapa al exterior, la energía no se pierde. La energía no ha sido consumida totalmente, pero la entropía ha aumentado. La estructura química del gas natural es muy ordenada. En contraste, el movimiento térmico del aire caliente es muy desordenado. Aunque matemáticamente es posible restablecer el orden original, la probabilidad de que esto ocurra es casi nula. Por esta razón, la entropía se usa a menudo como una medida de la no disponibilidad de energía. La energía del aire caliente de una casa no es aprovechable para realizar trabajo mecánico o para transferir calor a otros cuerpos como las moléculas del gas original. La falta de energía utilizable es realmente un exceso de entropía. Un ejemplo familiar de la segunda ley de la termodinámica. Si no se realiza trabajo sobre un sistema, la entropía llega espontáneamente a un máximo. Ver figura. 82

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) REPRESENTACIÓN DE JUNTAS

Junta en L

Junta en T

Junta Solapada

Junta en borde

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) EFECTO INVERNADERO La atmósfera de un planeta puede, a veces, funcionar como una trampa de energía. Un fotón de energía puede entrar, pero no puede facilmente encontrar la manera de salir de nuevo. Como se indica en el diagrama, las moléculas de aire interactúan con la energía absorbiéndo y emitiendo la energía. Típicamente, estas moléculas envían la energía hacia la atmósfera en vez de hacia el espacio. De esta manera, la energía puede entrar la atmósfera desde afuera, pero puede ser "re-enviada" hacia la atmósfera por un tiempo largo. Esta característica de las atmósferas es buena ya que re-enviar la energía ayuda a mantener estable las temperaturas de la atmósfera, de la misma manera que un invernadero mantiene temperaturas cálidas dentro del invernadero. El efecto invernadero es uno de los principales factores que provocan el calentamiento global de la Tierra, debido a la acumulación de los llamados gases invernadero Co2, H2O, O3 , CH4 y CFC´s en la atmósfera. El efecto invernadero es un fenómeno natural que ha desarrollado nuestro planeta para permitir que exista la vida y se llama así precisamente porque la Tierra funciona como un verdadero invernadero. ¿Como los invernaderos que se usan para ayudar a crecer a las plantas? ¡Tal cual! El planeta está cubierto por una capa de gases llamada atmósfera . Esta capa permite la entrada de algunos rayos solares que calientan la Tierra. Esta, al calentarse, también emite calor pero esta vez la atmósfera impide que se escape todo hacia el espacio y lo devuelve a la superficie terrestre. Este mecanismo (que no es nada simple) permite que el planeta tenga una temperatura aceptable para el desarrollo de la vida tal como la conocemos. ¿Esto quiere decir que sin el efecto invernadero no podríamos vivir? Muy probablemente. Pero tu escuchaste que el efecto invernadero era un problema ambiental... ¿que hay de malo en todo esto? La atmósfera de la Tierra está compuesta de muchos gases. Los más abundantes son el nitrógeno y el oxígeno (este último es el que necesitamos para respirar). El resto, menos de una centésima parte, son gases llamados "de invernadero". No los podemos ver ni oler, pero están allí. Algunos de ellos son el dióxido de carbono, el metano y el dióxido de nitrógeno. 84

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) El efecto de calentamiento que producen los gases se llama efecto invernadero: la energía del Sol queda atrapada por los gases, del mismo modo en que el calor queda atrapado detrás de los vidrios de un invernadero. En el Sol se producen una serie de reacciones nucleares que tienen como consecuencia la emisión de cantidades enormes de energía. Una parte muy pequeña de esta energía llega a la Tierra, y participa en una serie de procesos físicos y químicos esenciales para la vida. Prácticamente toda la energía que nos llega del Sol está constituida por radiación infrarroja, ultravioleta y luz visible. Mientras que la atmósfera absorbe la radiación infrarroja y ultravioleta, la luz visible llega a la superficie de la Tierra. Una parte muy pequeña de esta energía que nos llega en forma de luz visible es utilizada por las plantas verdes para producir hidratos de carbono, en un proceso químico conocido con el nombre de fotosíntesis. En este proceso, las plantas utilizan anhídrido carbónico y luz para producir hidratos de carbono (nuevos alimentos) y oxígeno. En consecuencia, las plantas verdes juegan un papel fundamental para la vida, ya que no sólo son la base de cualquier cadena alimenticia, al ser generadoras de alimentos sino que, además, constituyen el único aporte de oxígeno a la atmósfera. En la fotosíntesis participa únicamente una cantidad muy pequeña de la energía que nos llega en forma de luz visible. El resto de esta energía es absorbida por la superficie de la Tierra que, a su vez, emite gran parte de ella como radiación infrarroja. Esta radiación infrarroja es absorbida por algunos de los componentes de la atmósfera (los mismos que absorben la radiación infrarroja que proviene del Sol) que, a su vez, la remiten de nuevo hacia la Tierra. El resultado de todo esto es que hay una gran cantidad de energía circulando entre la superficie de la Tierra y la atmósfera, y esto provoca un calentamiento de la misma. Así, se ha estimado que, si no existiera este fenómeno, conocido con el nombre de efecto invernadero, la temperatura de la superficie de la Tierra sería de unos veinte grados bajo cero. Entre los componentes de la atmósfera implicados en este fenómeno, los más importantes son el anhídrido carbónico y el vapor de agua (la humedad), que actúan como un filtro en una dirección, es decir, dejan pasar energía, en forma de luz visible, hacia la Tierra, mientras que no permiten que la Tierra emita energía al espacio exterior en forma de radiación infrarroja. En lo que respecta al efecto invernadero, se está produciendo un incremento espectacular del contenido en anhídrido carbónico en la atmósfera a causa de la quema indiscriminada de combustibles fósiles, como el carbón y la gasolina, y de la destrucción de los bosques tropicales. Algunos de los gases que producen el efecto invernadero, tienen un origen natural en la atmósfera y, gracias a ellos, la temperatura superficial del planeta a permitido el desarrollo de los seres vivos. De no existir estos gases, la temperatura media global seria de unos 20ºC bajo cero, el lugar de los 15ºC sobre cero de que actualmente disfrutamos. Pero las actividades humanas realizadas durante estos últimos siglos de revoluciones industriales, y especialmente en las ultimas décadas, han disparado la presencia de estos gases y han añadido otros con efectos invernadero adicionales, además de causar otros atentados ecológicos. 85

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Las consecuencias del recalentamiento global Las consecuencias no serán uniformes geográficamente. El ciclo hidrológico se vera alterado por la mayor evaporación del agua (que a su vez refuerza el calentamiento), se prevé un aumento de las lluvias en las latitudes altas durante el invierno, e intensificación de las sequías del 5% de frecuencia actual a un 50% para el 2050. Una subida semejante significaría la contaminación de acuíferos, la recesión de costas y tierras húmedas, hasta el 15% de la tierra fértil de Egipto y el 14% de la de Bangladesh serian inundadas con la subida máxima prevista. Posiblemente se afecte la estabilidad de los bosques tropicales y su diversidad biológica, debido a su alto grado de vulnerabilidad a cambios en el equilibrio ambiental, siendo sustituidos por ecosistemas más degenerados. Los arrecifes de coral contienen la mayor diversidad genética después de los bosques tropicales, incluyendo un tercio de todas las especies de peces que se conocen. La mayor parte se encuentran en aguas cuyas temperaturas promedios se aproximan al máximo tolerable sin que se presenten cambios en su equilibrio simbiótico. Si la temperatura del mar aumenta en 2 0 3 °C, la estabilidad de algunos corales se vería amenazada. Los aumentos previstos en el nivel del mar también afectarían su capacidad de sobrevivencia, pues la estabilidad de los arrecifes de coral se encuentra asociada al mantenimiento de una cierta distancia de la superficie del agua. El calentamiento esperado excede con mucho la capacidad de migración de comunidades naturales, resultando una destrucción sin reemplazo y un empobrecimiento de los ecosistemas, perdida de especies y en definitiva perdida de la capacidad de la Tierra para soportar vida. Quizá la agricultura industrializada pueda responder a la nueva situación con suficiente rapidez (aunque en EEUU la ola de calor del año 1988 significó un descenso del 30% en la cosecha de grano), pero la agricultura de los países en desarrollo no tiene medios para una adaptación semejante. Hay muchos fenómenos de gran alcance cuya evolución frente al cambio climático es incierta, por ejemplo, las consecuencias de un Océano Ártico sin hielo sobre las corrientes marinas y su influencia en la pesquería, o el probable desplazamiento de enfermedades tropicales hacia otras zonas de la Tierra. Ejemplos como la malaria y el dengue podrían extenderse sobre una mayor proporción de la superficie de la tierra, afectando a millones de personas que hoy se encuentran fuera de sus áreas de influencia. El efecto invernadero ha sido así transformado por el hombre en una amenaza a su propia seguridad. Los mas afectados serán los más pobres, los que son víctima de la injusticia social, los marginados económicos, los que soportan mas directamente el impacto de la degradación ambiental. Esto es, la mayor parte de la humanidad. Probablemente se acentuarían tanto la intensidad como la frecuencia de huracanes y ciclones en la zona tropical, y se extenderían a latitudes hoy poco afectadas o fuera del alcance de estos fenómenos naturales. 86

SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV)

El clima en la Tierra es muy difícil de predecir, porque existen muchos factores para tomar en cuenta: lluvia, luz solar, vientos, temperatura... Por eso, no se puede definir exactamente qué efectos acarreará el Calentamiento Global. Pero, al parecer, los cambios climáticos podrían ser muy severos. Una primera consecuencia, muy posible, es el aumento de las sequías: en algunos lugares disminuirá la cantidad de lluvias. En otros, la lluvia aumentará, provocando inundaciones. La Corriente del niño es uno de los ejemplos más claros de los problemas que trae el recalentamiento global, desequilibra el estado climático del planeta haciendo que en algunos lugares llueva demasiado hasta inundarlos y en otros sea totalmente una sequía, también se pueden citar el cambio abrupto de temperatura y presión en la atmósfera que trae como consecuencia grandes secuencias de tornados y tifones. Esto se ve más en las zonas tropicales en donde los tornados aparecen en determinada época del año y por los cambios climáticos estos reaparecen muy a menudo. Conocemos las consecuencias que podemos esperar del efecto invernadero para el próximo siglo, en caso de que no vuelva a valores más bajos: § Aumento de la temperatura media del planeta. § Aumento de sequías en unas zonas e inundaciones en otras. § Mayor frecuencia de formación de huracanes. § Progresivo deshielo de los casquetes polares, con la consiguiente subida de los niveles de los océanos. § Incremento de las precipitaciones a nivel planetario pero lloverá menos días y más torrencialmente. § Aumento de la cantidad de días calurosos, traducido en olas de calor.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) Bacterias, solución para el efecto invernadero Algunos de los gases que provocan el efecto invernadero son generados por actividades agrícolas, como parte de la actividad metabólica de numerosos microorganismos que existen en el suelo, aunque hay otros que son capaces de consumirlos. El suelo se convierte, entonces, en un regulador de la concentración de estos gases en la atmósfera. Uno de los principales temores de la población mundial es el drástico cambio del clima que se ha dado en el último siglo. Sin embargo algunos de estos gases son generados por actividades agrícolas, como parte de la actividad metabólica de numerosos microorganismos que existen en el suelo aunque hay otros que son capaces de consumirlos. El suelo se convierte entonces en un regulador de la concentración de estos gases en la atmósfera. El intercambio de gases entre suelo y atmósfera es muy dinámico. Por ejemplo, cuando los suelos se inundan predominan bacterias que producen metano, por lo que el flujo de estos gases hacia la atmósfera aumenta, mientras que ocurre lo contrario en épocas de sequía, cuando las bacterias que consumen metano predominan. Además de las condiciones ambientales, también el tipo de suelo y las prácticas agrícolas tienen incidencia en el efecto invernadero. Qué podemos hacer nosotros? Þ Concientización, educación y divulgación ecológica en cada uno de nosotros. Þ Uso razonable de los productos no renovables. Þ No malgastar la energía eléctrica. Þ Uso de materiales ecológicos. Þ Eliminación de productos y circunstancias que contribuyen al aumento del efecto invernadero (que emitan gases invernaderos). Þ No quema ni hacer uso de combustibles fósiles, ya que eliminan materias tóxicas. Þ Uso de tecnologías limpias. Þ No producir basurales. Þ Reducir la deforestación y erosión. Þ Plantar árboles para purificar el aire y eliminar el CO2.

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) HOJA DE TRABAJO

1.

¿Qué pasos se considera para soldar en filete en posición horizontal?

2.

¿Qué defectos se observan al soldar en filete?

3.

¿Qué posiciones se utilizan para soldar en filete?

4.

¿Cómo debe prepararse la junta para soldar en filete?

5.

¿Qué movimientos se utiliza para soldar en filete en posición horizontal?

6.

¿Qué precauciones se deben considerar para soldar en posición horizontal?

7.

¿Qué predice la segunda ley de la termodinámica?

8.

¿Qué entiende usted por efecto invernadero?

9.

¿Qué consecuencias produce el efecto invernadero?

10. ¿Qué podemos hacer nosotros para evitar el efecto invernadero?

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SOLDADURA CON GAS COMBUSTIBLE (OXIACETILÉNICA IV) BIBLIOGRAFÍA

• TÉCNICAS DE EXPRESIÓN GRÁFICA 1.2

:

JULIAN MATA

• TÉCNICAS Y PRÁCTICAS DE

:

JOSEPH W. GIANCHO

LA SOLDADURA

WILLIAM WEEKS

• SOLDADURA : APLICACIONES

:

JHENRY HORWITZ, P.E

• SOLDADURA Y MATERIALES

:

EDITORIAL, CULTURA S.A.

• SOLDADURA OXIACETILÉNICA

:

SENATI

• SOLDADURA SEA - SOA

:

SOLDADURA OXIACETILÉNICA - SENATI

• MATEMÁTICA APLICADA PARA TÉCNICA MECÁNICA

:

G.T.Z.

Y PRÁCTICA

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CÓDIGO DEL MATERIAL 0773

EDICIÓN ABRIL 2006