UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica
“Implementación de Procedimiento de Reparación por Soldadura de Cucharones de Pala P&H 4100 de 56 Yardas Cúbicas Para la Empresa Southern Perú Toquepala” Informe que Presenta el Bachiller en Ingeniería Mecánica
MARIO ARTURO CONDE VILCA Para Optar el Titulo de INGENIERO MECANICO
AREQUIPA - PERU 2010
1
2
CURRICULUM VITAE
I. DATOS PERSONALES: 1.1 NOMBRES
:
Mario Arturo
1.2 APELLIDOS PATERNO
:
Conde
1.3 APELLIDO MATERNO
:
Vilca
1.4 LUGAR DE NACIMIENTO
:
Moquegua
1.5 FECHA DE NACIMIENTO
:
03 de Diciembre de 1971
1.6 ESTADO CIVIL
:
Soltero
1.7 DNI
:
04435077
1.8 LIBRETA MILITAR
:
3079026716
1.9 DOMICILIO
:
calle 2 de Mayo N° 140 CP. San
1.10 TELEFONO
:
953675115
II. ESTUDIOS REALIZADOS :
2.1 ESTUDIOS PRIMARIOS : Escuela “Rafael Díaz” – Moquegua 2.2 ESTUDIOS SECUNDARIOS : Colegio “Manuel C. De la Torre” – Moquegua 2.3 ESTUDIOS SUPERIORES : Universidad Nacional de “San Agustín” de Arequipa III. GRADOS Y TITULOS :
3
Francisco
BACHILLER EN INGENIERÍA MECANICA IV. EXPERIENCIA LABORAL : Prácticas
Pre-Profesionales
por
haber
laborado
Municipalidad Distrital de Samegua, como
en
la
ASISTENTE
TÉCNICO DE LA RESIDENCIA DE OBRA “PLANTA DE TRATAMIENTO” a partir del 19 de Octubre del 2001 hasta el 08 de Abril del 2002. Certificado por haber laborado en la empresa SEFAME S.A.C. Servicios y Fabricaciones Mecánicas como DIBUJANTE en labores desarrolladas en Toquepala, durante la reparación de Cucharón Bucyrus, Cucharón P&H 4100, Armado de Tolvas Komatsu 830 y 930, Fabricación de Misceláneos de la perforadora P&H, Misceláneos en Concentradora desde el 01 de Abril del 2004 hasta 24 de Mayo del 2005. Certificado por haber laborado en la empresa JAVFRANK CONTRATISTAS S.A.C. como SUPERVISOR DE LINEA en labores desarrolladas en Toquepala durante la reparación de Tolvas Komatsu 830 y Tolvas Titán, Cucharón P&H 2100 desde el 25 de Agosto del 2005 al 14 de diciembre del 2005. Certificado por haber laborado en la empresa SEFAME S.A.C. como SUPERVISOR en la reparación de tolva komatsu 830, tolva komatsu 930 y cucharón P&H 4100 , Compuerta , Arco
y
Ecualizador, reparación de Latch bar (Barretón), Zapatas de perforadora, reparación de Moto niveladora 24 H, fabricación de
4
silos para la cancha de Nitrato desde el 1 de Abril del 2006 hasta el 31 de octubre del 2006. Certificado por haber laborado en la empresa JAVFRANK CONTRATISTAS S.A.C. como SUPERVISOR DE LINEA en labores desarrolladas en Toquepala durante la reparación de Tolvas Komatsu 830 y Tolvas Titán, Cucharón P&H 2100, Cucharón P&H 4100, Cucharón Bucyrus, Reparación de Zapatas de Pala P&H 4100, fabricación de arco de cucharón P&H 4100, reparación de pluma 2100 desde el 14 de Febrero del 2007 hasta el 7 de julio del 2008. Certificado de trabajo de estar laborando en la empresa ICC PERU SAC como Ingeniero Residente en Toquepala realizando recalzado de cadenas de tractore D9N, D10R, D11R desde el 03 de mayo del 2010 al 02 de agosto del 2010. V. CURSOS, SEMINARIOS Y TALLERES DE CAPACITACIÓN :
Certificado por haber asistido al curso: SAP 2000 V.11 nivel básico realizado del 10-02-2009 al 12-03-2009 con una duración de 40 horas.
Certificado
por haber asistido al curso: CODIGO ASME,
SECCION IX – SOLDADURA: DESARROLLO Y CALIFICACION DE PROCEDIMIENTOS Y SOLDADORES. Realizado del 05 -052008 al 05-06-2008.
5
Certificado por haber asistido al curso: FORMACION DE INSPECTOR DE SOLDADURA realizado del 17-07-2006 al 1612-2006 con una duración de 134 Horas.
Certificado por haber Asistido al curso: AUTOCAD 2005 nivel Avanzado realizado 20-08- 06 al 25-09-06 con una duración de 40 horas.
Certificado
por
haber
Asistido
al
curso:
CONTROL
DE
PROYECTOS POR COMPUTADORA: MS-PROJECT Realizado del 04-07-2004 al 24-07-2004 con una duración de 40 Horas.
Certificado
por
haber
Asistido
al
curso:
COSTOS
Y
PRESUPUESTOS S-10 realizado del 15-07-2005 al 19-07-2005 con una duración de 40 Horas.
Certificado por haber Asistido al curso: MICROSOFT EXCEL2003 realizado del 07-05-2005 al 28-05-2005 con una duración de 40 Horas.
Certificado por haber Asistido al curso: INGLÉS realizado del 0102-2002 al 31-04-2002 con una duración de 300 horas.
Certificado por haber Participado en el curso: PAQUETE DE HIDRAULICA realizado del 01-07-2000 al 07-10-2000 con una duración de 110 horas Teórico – Práctico.
Certificado por haber participado en el curso: SELECCIÓN DE RODAMIENTOS realizado del l5 de Abril al 16 de Abril de 1999.
Certificado por haber participado en el curso: REPARACIÓN DE MOTORES CON ENCENDIDO ELECTRÓNICO realizado del 03
6
al 14 de Noviembre de 1997 con una duración de 45 horas Teórico – Prácticas.
Certificado por haber
Participado en el curso: WORD FOR
WINDOWS 8.0 realizado del 29-09-1998 al 10-30-1998 con una duración de 60 horas.
Certificado por haber participado en el curso: MANTENIMIENTO MECANICO I realizado del 30-05-1998 al 19-07-1998 con una duración de 60 horas Teórico – Práctico.
VI. REFERENCIAS :
HUGO CALDERON WILSON – GERENTE DE ADMINISTRATIVO SEFAME SAC CEL.: 995739486 JUAN CARLOS SALAS ESPIRITU – INGENIERO RESIDENTE EMPRESA JAVFRANK CONTRATISTAS SAC CEL.: 957978891 WILFREDO URCUHUARANGA - GERENTE ADMINISTRATIVO ICC PERU SAC CEL.: 1998436331
Moquegua, 13 de Septiembre del 2010
---------------------------------Mario Arturo Conde Vilca DNI. N° 04435077 7
IMPLEMENTACION DE PROCEDIMIENTO DE REPARACION POR SOLDADURA DE CUCHARONES DE PALA P&H 4100 DE 56 YARDAS CUBICAS PARA LA EMPRESA SOUTHERN PERU TOQUEPALA
CAPITULO I
21
ANTECEDENTES
22
1.1
22
1.2
ALCANCES GENERALES 1.1.1
IDENTIFICACION DEL PROYECTO
1.1.2
UBICACIÓN DEL PROYECTO
OBJETIVOS
22
1.2.1
OBJETIVOS GENERALES
1.2.2
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1.3
DELIMITACION DEL PROYECTO
23
1.4
JUSTIFICACION DEL PROYECTO
23
CAPITULO II
24
CONDICIONES DE SERVICIO
24
2.1
DEFINICION
24
2.2
DESGASTE ABRASIVO
25
2.3
DESGASTE ADHESIVO
29
8
2.4
EROSION
32
2.5
FRETTING (DESGASTE MICRO-OSCILATORIO)
33
CAPITULO III
37
INSPECCION Y EVALUACION DEL CUCHARON
37
3.1
NOMENCLATURA DEL CUCHARON
37
3.2
PREPARATIVOS PARA LA INSPECCION
39
3.3
INSPECCION VISUAL Y POR TINTES PENETRANTES
38
3.4
DETERMINACION DEL TIPO DE REPARACIONES A EFECTUAR 48
CAPITULO IV
52
SELECCIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA
52
4.1
PROCESO DE SOLDADURA POR ARCO (SMAW)
52
4.1.1 CARACTERISTICAS DEL PROCESO
52
4.1.2 FUENTES DE PODER
52
4.1.3 VENTAJAS Y PRINCIPALES APLICACIONES
53
4.1.4 POSICIONES APLICABLES
54
4.1.5 MATERIALES SOLDABLES, ESPESORES
54
4.1.6 VARIABLES DEL PROCESO
54
4.1.7 EL ELECTRODO
55
4.1.7.1 EL REVESTIMIENTO DE LOS ELECTRODOS
55
4.1.7.2 FUNCIONES DEL REVESTIMIENTO
56
9
4.1.7.3 COMO AFECTA A LA SOLDADURA EL REVESTIMIENTO 4.2
4.3
58
SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO (SAW)
60
4.2.1 CARACTERISTICAS DEL PROCESO
60
4.2.2 FUNDAMENTOS DEL PROCESO
60
4.2.3 CARACTERISTICAS E IMPLICANCIAS
61
4.2.4 EQUIPAMIENTO
61
4.2.5 VARIABLES DEL PROCESO
62
4.2.6 CONSUMIBLES
63
4.2.7 FUNDENTES
63
4.2.8 ELECTRODOS
64
4.2.9 SELECCIÓN DE CONSUMIBLES
64
4.2.10 PROPIEDADES MECANICAS
65
4.2.11 FISURACION Y OTROS DEFECTOS
67
SOLDADURA TIG (GTAW)
69
4.3.1.1
CARACTERISTICAS DEL PROCESO
69
4.3.1.2
EQUIPAMIENTO
69
4.3.1.3
TORCHA
69
4.3.2 4.3.2.1 4.3.3
VARIABLES DEL PROCESO OPERATIVIDAD Y APLICACIONES CONSUMIBLES
70 70 71
4.3.3.1
ELECTRODOS NO CONSUMIBLES
71
4.3.3.2
GASES
72
4.3.3.3
VARILLAS DE APORTE
72
10
4.4
SOLDADURA MIG/MAG (GMAW,FCAW)
73
4.4.1 EQUIPAMIENTO
73
4.4.2 TRANSFERENCIA METALICA
75
4.4.3 VARIABLES DEL PROCESO
78
4.4.4 MATERIALES DE APORTE Y GASES DE PROTECCION
78
4.4.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS
79
4.4.6 CRITERIOS DE SELECCIÓN DEL PROCESO
80
CAPITULO V
84
EVALUACION TECNICA
84
5.1
COMPARACION ENTRE TIPOS DE SOLDADURA UTILIZADA
84
5.2
ESTIMACION DE RENDIMIENTOS DE REPARACIONES
REALIZADAS
89
CAPITULO VI
93
SELECCIÓN DEL MATERIAL BASE Y MATERIAL DE APORTE
93
6.1
CLASIFICACION DEL METAL BASE SEGÚN EL FABRICANTE
93
6.2
CLASIFICACION DEL METAL BASE SEGÚN NORMA AWS 14.3 -94 SPECIFICATION FOR WELDING EARTHMOVING AND CONSTRUCCTION EQUIPMENT 11
96
6.3
CRITERIOS DE SELECCION DE MATERIAL DE APORTE
6.4
PLANCHAS Y MATERIALES ANTIDESGASTE
99 101
CAPITULO VII
111
DISEÑO DE JUNTAS SOLDADAS
111
7.1
JUNTAS SOLDADAS
111
7.2
PARTES DE JUNTA SOLDADA
112
7.3
LIMITACIONES EN TAMAÑOS Y LONGITUDES DE SOLDADURA 113 7.3.1 TAMAÑO MINIMO
113
7.3.2 TAMAÑO MAXIMO DE SOLDADURAS
114
7.3.3 LONGITUD MINIMA DE CORDON
114
7.4
AREAS EFECTIVA EN LAS SOLDADURAS
115
7.5
RESISTENCIA NOMINAL DE LAS SOLDADURAS
116
7.5.1 RESISTENCIA NOMINAL DE LAS SOLDADURAS ACANALADAS
116
7.5.2 RESISTENCIA NOMINAL DE LAS SOLDADURAS
7.6
7.7
DE FILETE
117
ESPECIFICACION AISC – LRFD PARA SOLDADURAS
118
7.6.1 SOLDADURA ACANALADA (AISC – J 2.1)
118
7.6.2 SOLDADURA DE FILETE (AISC – J.2)
119
SOLDADURA CON BISEL
119
12
7.8
CLASIFICACION DE LAS JUNTAS DE ACUERDO AL ESPESOR DE LA PLANCHA
126
7.8.1 JUNTAS A TOPE
127
7.8.1.1
JUNTA A TOPE
127
7.8.1.2
JUNTA A TOPE EN V
127
7.8.1.3
JUNTA A TOPE EN DOBLE V O X
128
7.8.1.4
JUNTA A TOPE EN U SIMPLE
128
7.8.1.5
JUNTA A TOPE EN DOBLE U
129
7.8.1.6
OTROS TIPOS DE JUNTAS A TOPE
129
7.8.2 JUNTA EN T TIPOS DIVERSOS DE SOLDADURA EN ANGULO
7.9
130
7.8.2.1
JUNTA EN T CON BORDE PLANO
130
7.8.2.2
JUNTA EN T CON BORDE EN V
131
7.8.2.3
JUNTA EN T CON BORDES EN DOBLE V
131
7.8.2.4
JUNTA DE SOLAPE DE RINCON SIMPLE
132
7.8.2.5
JUNTA DE SOLAPE DE RINCON DOBLE
133
JUNTAS PRECALIFICADAS SEGÚN AWS 14.3
134
7.10 ESPECIFICACION DE PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA (WPS)
140
CAPITULO VIII
147
PROCEDIMIENTO DE REPARACION DEL CUCHARON
147
8.1
147
LIMPIEZA GENERAL DEL COMPONENTE 13
8.2
8.1.1 QUEMADO
147
8.1.2 ARENADO
147
PARTE SUPERIOR DEL CUCHARON Y OREJAS PRINCIPALES
148
8.2.1 PROCEDIMIENTO DE RELLENO DE DESGASTE DE OREJAS SUPERIORES DE CUCHARON
148
8.2.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO, ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES 8.2.3 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE BUJES
150 151
8.2.4 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE RAJADURAS Y CAMBIO DE PLANCHAS BASE 8.3
PARTE DE LABIO DEL CUCHARON
154 161
8.3.1 PROCEDIMIENTO DE RETIRO DE ADAPTADORES Y PROTECTORES LATERALES DE LABIO
161
8.3.2 PROCEDIMIENTO DE INSPECCION DEL LABIO POR EL METODO DE TINTES PENETRATES PARA DETECTAR FISURAS
162
8.3.3 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE FISURAS
163
8.3.4 PROCEDIMIENTO DE RECONSTRUCCION DE ASIENTOS DE ADAPTADORES Y RECTIFICACION DE DESGASTE EN AGUJEROS DE CUÑAS
165
8.3.5 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE REVESTIMIENTO ANTIDESGASTE DE PAREDES LATERALES INTERIORES, EXTERIORES Y PISO DE LABIO
14
169
8.4
PARTE INTERIOR DEL CUCHARON, PISO LATERALES, TECHO Y LACHT KEEPER
171
8.4.1 PROCEDIMIENTO DE RETIRO DE KIT DE REVESTIMIENTO ANTIDESGASTE DE PARTE INTERIOR DE CUCHARON
171
8.4.2 PROCEDIMIENTO DE INSPECCION VISUAL Y CON TINTES PENETRANTES DE PARTE INTERIOR DEL CUCHARON
172
8.4.3 PROCEDIMIENTO DE RETIRO DE PLANCHA DE PISO ESQUINEROS Y LATERALES DE CUCHARON
173
8.4.4 PROCEDIMIENTO DE ARMADO DE PLANCHA BASE DE PISO ESQUINEROS Y PAREDES LATERALES
173
8.4.5 PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE NUEVOS CAJONES PORTA AMORTIGUADORES
174
8.4.6 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE KIT ANTIDESGASTE (REVESTIMIENTO DE KIT DE CARBURO DE CROMO)
175
8.4.7 PROCEDIMIENTO DE REPARACION POR SOLDADURA DE LACHT KEEPER
176
8.4.8 PROCEDIMIENTO DE RETIRO Y REEMPLAZO DE PLANCHA BASE DE TECHO Y PLATINAS ANTIDESGASTE 8.4.9 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE FISURAS 8.5
178 178
PARTE INFERIOR Y LATERALES EXTERIORES DEL CUCHARON
180
8.5.1 PROCEDIMIENTO DE RETIRO E INSTALACION DE NERVIOS O MUERTOS
181
15
8.5.2 PROCEDIMIENTO DE RETIRO E INSTALACION DE PLANCHAS BASE DE LATERALES
181
8.5.3 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE KIT ANTIDESGASTE EN PAREDES LATERALES
182
8.5.4 PROCEDIMIENTO DE RETIRO E INSTALACION DE KIT DE REVESTIMIENTO DE TALON 8.6
TAPA DE CUCHARON
182 183
8.6.1 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE FISURAS EN BRAZOS DE TAPA
183
8.6.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO DE DESGASTE EN LATERALES DE OREJAS PORTABUJES
183
8.6.3 PROCEDIMIENTO DE RELLENO, ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES 8.6.4 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE BUJES
184 185
8.6.5 PROCEDIMIENTO DE RETIRO Y REEMPLAZO DE PLANCHA DE PISO
185
8.6.6 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE TALON E INSTALACION DE KIT ANTIDESGASTE
186
8.6.7 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE KIT ANTIDESGASTE TANTO EN PARTE INFERIOR COMO EN SUPERIOR DE TAPA
187
8.6.8 PROCEDIMIENTO DE RECUPERACION DEL DESGASTE EN EL INTERIOR DEL TUNEL PORTA BARRETON Y ACCESORIOS
188
16
8.6.9 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DEL MECANISMO DEL CERROJO 8.7
188
ARCO DE CUCHARON
190
8.7.1 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE RAJADURAS
190
8.7.1 PROCEDIMIENTO DE RELLENO DE DESGASTE EN LATERALES DE OREJAS PORTABUJES
190
8.7.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO, ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES
191
8.7.3 PROCEDIMIENTO DE RETIRO Y REEMPLAZO DE TRAMOS DE PLANCHA DETERIORADOS
8.8 ECUALIZADOR
191
193
8.8.1 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE RAJADURAS
193
8.8.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO Y RECTIFICADO DE PERFIL Y CANAL PORTACABLE DE MEDIAS LUNAS
194
8.8.3 PROCEDIMIENTO DE RELLENO, ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES
194
CAPITULO IX
197
CONTROL DE CALIDAD DE INSPECCIONES SOLDADAS
197
9.1 INSPECCION VISUAL DE LAS SOLDADURAS
197
9.1.1
INTRODUCCION
197
9.1.2
CALIDAD
197
9.1.3
TERMINOS Y DEFINICIONES
198
17
9.1.4 9.2
PROCEDIMIENTO DE INSPECCION VISUAL
198
PENETRANTES LAVABLES CON AGUA
204
CAPITULO X
210
SEGURIDAD E HIGIENE
210
10.1
INTRODUCCION
210
10.2
ANALISIS DE RIESGO
211
10.2.1 RIESGO POR EL TIPO DE TRABAJO Y SU LUGAR DE REALIZACION
211
10.2.2 RIESGO POR LA MANIPULACION DE GASES COMPRIMIDOS
211
10.2.3 RIESGO POR LA UTILIZACION DE MAQUINARIA Y EQUIPOS
212
10.2.4 RIESGO ASOCIADO A LOS AGENTES CONTAMINANTES PRODUCIDOS DURANTE EL SOLDEO 10.3
212
MEDIDAS DE PREVENCION
214
10.3.1 PROTECCIONES PERSONALES
215
10.3.2 PROTECCIONES COLECTIVAS
218
10.3.3 PREVENCION DE LA MANIPULACION DE GASES COMPRIMIDOS
219
10.3.4 PREVENCION EN LA UTILIZACION DE MATERIALES Y EQUIPOS
226
10.3.5 PROTECCION CONTRA HUMOS Y GASES 10.4
227
RIESGOS Y PREVENCIONES ASOCIADOS A LAS OPERACIONES ACCESORIAS AL SOLDEO
229
18
CAPITULO XI
232
ESTRUCTURA DE COSTOS DE MATERIALES E INSUMOS, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
232
11.1
MATERIALES
232
11.2
MANO DE OBRA, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
232
11.2.1 HERRAMIENTAS
233
11.2.2 UNIFORMES E IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD
234
11.2.3 OBRERO
235
11.2.4 EMPLEADO
237
11.2.5 VEHICULOS
239
11.2.6 ALIMENTACIÓN
241
11.2.7 RESUMEN
242
CONCLUSIONES
243
BIBLIOGRAFIA
244
ANEXOS
245
PLANOS
266
19
CAPITULO I
20
21
ANTECEDENTES Para la reparación de componentes mineros la empresa Southern Perú Toquepala viene licitando sus componentes para su reparación, asignando la reparación a diferentes empresas contratistas previa evaluación técnica económica, se ha notado que de acuerdo a la experiencia de estas empresas se reparan los componentes de diferentes maneras y sus propios criterios que a veces difieren mucho de una a otra dependiendo de cuan especializada sea. Esto origina paradas de pala para realizar reparaciones, reclamos de garantía por reparaciones mal efectuadas produciendo perjuicios económicos y disminución de la producción. DEFINICION DEL PROBLEMA Durante el proceso de reparación de cucharones se ha notado que siempre ocurren retrasos en el montaje debido a que presentan defectos en su reparación como son: -
La compuerta no encaja, no cierra
-
El revestimiento anti desgaste de la compuerta se cae a los pocos días de haberse instalado el cucharón.
-
Paradas no programadas porque aparecen fisuras en diferentes partes del cucharón.
Esto origina paradas inesperadas perjudicando económicamente a la empresa afectando su productividad. 1.2 OBJETIVOS 1.2.1 OBJETIVOS GENERALES
22
-
Establecer procedimientos para mejorar la calidad de las reparaciones de cucharones y reducir los tiempos de reparación.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS -
Reducción de costos de paradas inesperadas
-
Proponer procedimientos de soldadura a fin de mejorar la calidad de la soldadura, alargar la vida útil del componente.
-
Establecer un kit de revestimiento anti desgaste único basado en el análisis y experiencia del personal que hace estas reparaciones.
1.3 DELIMITACION DEL PROYECTO Esta limitado para cucharones de pala P&H 4100 STD ya que existe una gran variedad de fabricantes como son ESCO y BUCYRUS, estos manejan otros modelos y diseños. Esta limitado por la zona geográfica ya que el estudio esta realizado para la mina de Toquepala ubicada en la ciudad de Tacna, toda mina tiene diferente composición geológica siendo diferente para cada zona. 1.4 JUSTIFICACION DEL PROYECTO El presente trabajo tiene por objetivo optimizar los tiempos de reparación, reducir los costos de mantenimiento, establecer un sistema único de reparación para que cualquier empresa contratista que efectué la reparación lo haga en forma satisfactoria y sin problemas.
23
CAPITULO II
CONDICIONES DE SERVICIO 2.1 DEFINICION El desgaste es inevitable donde quiera que haya cuerpos en contacto, bajo carga y con movimiento relativo. Normalmente el desgaste no ocasiona fallas violentas pero: Ocasiona reducción de la eficiencia de operación. Produce perdidas de potencia por fricción. Incrementa el consumo de lubricantes. Es una de las causas más importantes en las pérdidas de materiales, eventualmente conduce al reemplazo de componentes desgastados y a la obsolencia de las máquinas en su conjunto. El desgaste también puede definirse como la pérdida progresiva de material procedente de una superficie operativa de un cuerpo producida por el movimiento relativo en dicha superficie. El desgaste es una de las principales causas de aquellas que hacen necesaria el mantenimiento industrial. La fricción o rozamiento es una de las principales causas de disipación de energía el control del rozamiento causara por tanto un considerable ahorro energético El
comportamiento
frente
al
desgaste
no
constituye
una
propiedad
característica de los materiales, sino que depende de todo un sistema tribológico, generalmente constituido por dos cuerpos lubricante y ambiente.
24
Un enfoque de sistemas considera a los factores que influyen en el desgaste como: Variables operacionales
Carga aplicada
Velocidad
Temperatura
Tipo de Movimiento
Variables estructurales
Propiedades
volumétricas:
geometría,
dimensiones,
composición
química, dureza, etc.
Propiedades superficiales: rugosidad, micro dureza.
Área de contacto.
Propiedades de los lubricantes interpuestos.
Características de la atmosfera.
INCIDENCIA DE LOS TIPOS DE DESGASTE Una discriminación de la importancia relativa de distintos tipos de desgaste en la industria ha sido estimada en los siguientes términos Abrasión
50%
Adhesión
15%
Erosión
0.8%
Desgaste micro-oscilatorio (“fretting”) 0.8% Desgaste químico 0.5% Es necesario añadir que existen procesos en los cuales uno de estos tipos se transforma en otro ó en los que dos o más de ellos coexisten
25
2.2 DESGASTE ABRASIVO Se llama abrasión al desgaste producido por partículas duras que penetran en una superficie; ocasionando deformación plástica y/o arrancando virutas. Se considera que este tipo de desgaste puede tomar dos formas extremas: una en la cual la deformación plástica es lo mas importante fig. 2.1 y la otra en la cual la fractura con deformaciones plásticas limitadas es lo que predomina fig. 2.2
FIGURA 2.1: DEFORMACION PLASTICA
FIGURA 2.2: FRACTURA CON DEFORMACION PLASTICA
FIGURA 2.3: FORMAS DE DESGASTE ABRASIVO
26
Las partículas abrasivas pueden ser inclusiones de una superficie o bien partículas metálicas sueltas. Este tipo de desgaste se presenta en equipos de perforación de suelos, trituradoras, molinos de bolas, en algunos casos en cuerpos en contacto deslizante
FIGURA 2.4: PARTICULAS ABRASIVAS
En los metales la resistencia a la abrasión aumenta con la dureza. Para una misma dureza los aceros presentan ser menor resistencia a la abrasión que los metales puros. Por otra parte el contenido de carbono en los aceros hace disminuir la abrasión que distintas micro estructuras presentan diferentes resistencias al desgaste.
FIGURA 2.5: RELACIONES DUREZA REISTENCIA A LA ABRASION Y CARBONO RESISTENCIA A LA ABRASION
27
En los aceros el contenido de carburos es un factor importante en la reducción de la abrasión; siendo los carburos de vanadio y niobio mas efectivos que los de cromo y tungsteno.
FIGURA 2.6: RELACION POCENTAJE DE CARBUROS RESISTENCIA A LA ABRASION
La martensita tiene mejor resistencia a la abrasión que la perlita y la ferrita La austenita y la bainita de igual dureza son más resistentes a la abrasión que la ferrita, perlita o martensita. En general, para metales ferrosos las mejores resistencias al desgaste se obtienen en matrices martensíticas con carburos uniformemente distribuidos. Se requiere una matriz mas tenaz, para condiciones de impactos fuertes, es mas recomendable una estructura austenítica, la cual tiende a endurecerse por deformación. Se ha encontrado que el desgaste abrasivo depende de la correlación entre la dureza del abrasivo y la del metal. Para reducir la componente abrasiva del desgaste la dureza del material (Hm)
28
FIGURA 2.7: RELACION ENTRE LA DUREZA DEL ABRASIVO Y EL METAL
Debe ser mayor que la dureza de las partículas abrasivas (Ha): Hm>1.5Ha Los recubrimientos a parte de tener gran dureza, deben ser lo suficientemente tenaces para aumentar su resistencia al choque o impactos Los factores más importantes que hacen disminuir la abrasión son los siguientes: Aumentos de dureza en el material Control de la relación entre la dureza de la superficie y del abrasivo Disminución del tamaño de las partículas abrasivas Formas de partículas redondeadas Disminución de velocidades Aumento del contenido de carbono y carburos duros (aceros) Disminución de las cargas. 2.3 DESGASTE ADHESIVO El desgaste adhesivo también llamado desgaste por fricción, se presenta ente dos superficies en contacto deslizante bajo la acción de cargas normales
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FIGURA 2.8: ACCION DEL DESGASTE ADHESIVO
Las puntas de las asperezas de las dos superficies sufren fluencia plástica y soldadura en frío. Al producirse el movimiento las uniones soldadas se rompen por cizalladura, tomando lugar la separación en el interior del cuerpo de menor dureza. La fractura se produce en zonas sub-superficiales de uno o ambos materiales, como se indica esquemáticamente en la figura 2.8. La superficie mas dura se cubre de una película transferida del material de la contra cara, a la vez que se desprenden partículas en el proceso. Desgaste Suave: caracterizado por velocidades de desgaste moderadas y producción de partículas de desgaste de tamaño reducido con la apariencia de óxidos oscuros. Desgaste Severo: se presentan velocidades de desgaste de 4 a 100 veces mayores
y los desechos incluyen partículas sensiblemente más grandes
algunas de ellas con brillo metálico.
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FIGURA 2.9: RELACIONES DEL DESGASTE ADHESIVO
GENERALMENTE A mayor dureza de material menor velocidad de desgaste (siempre que otros factores permanezcan constantes) Una variación importante de la dureza del material puede provocar transición de desgaste suave a severo. Aumentos excesivos de dureza eventualmente pueden conducir a una tenacidad insuficiente y a fallas por fragilidad. EFECTO DE LA RUGOSIDAD La rugosidad también puede tener efectos contrapuestos Una rugosidad alta generalmente produce mucho desgaste; mientras que una rugosidad moderada le confiere a la superficie capacidad de retener lubricantes Por otra parte, una rugosidad excesivamente baja puede favorecer los fenómenos adhesivos y conducir a un desgaste acelerado. EFECTO DE LA TEMPERATURA Generalmente el desgaste aumenta con la temperatura, debido a incrementos de la ductilidad de las asperezas y del crecimiento resultante de las juntas metálicas.
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Sin embargo se han encontrado temperaturas de transición, por encima de las cuales se producen notables reducciones en la velocidad desgaste. Este fenómeno ha sido asociado a la formación de óxidos con muy buenas propiedades lubricantes. Sin embargo, una alta tasa de oxidación puede convertirse en un problema de desgaste mayor. 2.4 EROSION Se considera a la erosión como una forma de abrasión producida por esfuerzos de contacto relativamente bajos, debido al impacto de partículas sobre una superficie. Esta a consecuencia del proceso generalmente presenta una apariencia granular fina similar a la de las fracturas frágiles. El desgaste de tipo erosivo se presenta por ejemplo en equipos y líneas de bombeo con sólidos en suspensión boquillas de equipos para granallado por arena (sand-blasting).etc. Un material blando puede ser más adecuado para resistir la erosión que un material duro. Por ejemplo el caucho natural o sintético produce buenos resultados debido a su bajo modulo elástico lo que le permite grandes deformaciones y una buena distribución de la carga. La velocidad de desgaste por erosión aumenta con la velocidad de las partículas y si los ángulos de impacto son pequeños predomina el corte abrasivo; siendo la dureza superficial un factor critico, si por el contrario los ángulos de impacto son grandes el desgaste es debido principalmente a deformación y fractura.
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Parece existir una buena correlación entre la resistencia a la erosión y el modulo de resilencia (R) de un material: R = σy2/2E Donde: σy = resistencia a la fluencia y E = modulo de rigidez (módulo de Young o módulo de elasticidad) Este parámetro representa la cantidad de energía que puede ser absorbida por un cuerpo antes de que ocurra deformación plástica (permanente) o fractura por impacto. SOLUCION A LOS PROBLEMAS DE EROSION Modificar ángulos de ataque Reducir velocidades Escoger materiales de mejor calidad o modificar sus superficies Además puesto que la erosión se considera como una forma de abrasión, las recomendaciones para el control de desgaste abrasivo tienen en general validez para el desgaste erosivo. 2.5 FRETTING (DESGASTE MICRO-OSCILATORIO) Esta forma de deterioro se caracteriza por la perdida de material de superficies en contacto, bajo la acción de una carga, y un movimiento deslizante de amplitud muy pequeña menor a 130μm.
FIGURA 2.10: ACCION DE DELGASTE MICRO-OSCILATORIO
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SECUENCIA DE EVENTOS Vibración y deslizamientos Desgaste adhesivo y generación de partículas Oxidación de las partículas las cuales permanecen atrapadas en pequeñas áreas de contacto Abrasión de las partículas oxidadas aumentando la velocidad de desgaste y mayor producción de partículas Ello produce un significante daño localizado. FRETTING CORROSION Es el término aplicado a situaciones donde se genera una gran cantidad de óxido en polvo alrededor de las superficies en contacto. En los componentes de acero el óxido que se produce es de color rojo. FRETTING FATIGA Ocurre en situaciones en donde la carga y los ciclos son suficientes para iniciar y propagar fisuras el fallo puede ser acelerado por los elementos corrosivos de procesos de desgaste. Normalmente la apariencia de la superficie es marrón-rojiza (ladrillo) o gris con presencia de partículas oxidadas el desgaste micro oscilatorio conduce a fallas por fatiga y se produce en uniones atornilladas, piezas ajustadas por calado, contactos eléctricos etc. El fretting se combate muy bien con recubrimientos resistentes a la corrosión (como el niquelado químico) o a través de recubrimientos mas dúctiles como las plata y el indio. Los factores más importantes que influyen en el desgaste micro oscilatorio son:
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El aumento de la amplitud del movimiento conduce a otros tipos de desgaste: adhesivo. El aumento de la frecuencia de oscilación hace disminuir el desgaste. Por lo general este tipo de desgaste aumenta con el número de ciclos de funcionamiento. La carga normal hace variar el desgaste micro- oscilatorio de manera impredecible EFECTO DE LA CARGA Disminuciones de la carga normal producen reducción de la amortiguación de las vibraciones y esto ocasiona mayor desgaste Aumentos de la carga normal reducen las vibraciones pero aumentan el área de contacto y a su vez el desgaste. No obstante lo antes expuesto en general los aumentos de la carga normal hacen aumentar este tipo de desgaste. EFECTO DE LA TEMPERATURA La temperatura también tiene un efecto diverso aunque mas consistente a temperaturas muy bajas (-150°C) se detecta mayor deterioro y se observa que a medida que la temperatura aumenta hasta 0°C el desgaste micro oscilatorio disminuye gradualmente, con aumentos de temperatura hasta 50°C el daño superficial disminuye apreciablemente. Por encima de los 70°C comienza de nuevo a aumentar el desgaste EFECTO DE OTROS FACTORES SOBRE EL FRETTING Humedades relativas entre 0 y 50% reducen el desgaste para la mayoría de los metales. Por encima de 50% parejas acero-acero presentan aumentos en la
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velocidad de desgaste mientras que la combinación acero-cromo se comporta de mejor manera con decrementos en las velocidades de desgaste. Lubricantes sólidos son la mejor opción para este tipo de aplicación; siendo el bisulfuro de molibdeno (MoS2) el de mejores resultados. Las atmósferas inertes o con bajas concentraciones de oxígeno proviene la oxidación de las superficies en contacto y reducen esta forma de desgaste. Un buen acabado superficial es una buena opción para superficies sometidas a deslizamientos micro-oscilatorios, pero rugosidades muy pequeñas (menores de 0.05μm) pueden impedir la penetración del lubricante y harían aumentar el fretting.
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CAPITULO III INSPECCION Y EVALUACION DEL CUCHARON 3.1 NOMENCLATURA DEL CUCHARON Para una mejor comprensión de algunos términos técnicos frecuentemente usados en esta tesis se muestran a continuación en la siguiente figura 3.1 y 3.2 1. Punta y adaptador. 2. Labio. 3. Protector de ala. 4. Protector de labio. 5. Talón del labio. 6. Talón. 7. Encaje de pestillo. 8. Puerta. 9. Brazo de la puerta 10. Espada. 11. Caja Pívot. 12. Lainas. 13. Barretón.
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3 6 1
2 5 4
9
FIGURA 3.1: NOMENCLATURA DEL CUCHARON
8 10
11 12 13
FIGURA 3.2: NOMENCLATURA DEL CUCHARON (CONTINUACION)
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3.2 PREPARATIVOS PARA LA INSPECCION
Inspección regular Si los componentes estructurales parecen tener agrietaciones u otros daños, podría ser necesario
efectuar más investigaciones. Se pueden utilizar los
siguientes métodos no destructores de inspección (NDT):
Visual
Con partículas magnéticas
Con tinte penetrante
Inspecciones no programadas Esto incluye limpiar la zona de aparentes daños para identificar la longitud total de la grieta o para definir los requisitos totales de la reparación.
Limpieza de la superficie Se necesita limpiar a fondo las superficies de modo que se pueda determinar la extensión de la grieta o de los daños. Al mismo tiempo la limpieza proporciona una superficie limpia para la soldadura, de modo que se evita la contaminación de la soldadura de reparación. La grasa que permanezca adyacente a una soldadura podría actuar como un agente carburizador que, al ser calentado por el proceso de soldadura, cause que la superficie del metal adyacente se torne quebradiza debido al hidrógeno presente en la grasa y sus productos de combustión. 3.3 INSPECCION VISUAL Y POR TINTES PENETRANTES INSPECCION VISUAL La inspección visual de soldaduras es una herramienta de vital importancia en la obtención de resultados satisfactorios desde el punto de vista productivo y de
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calidad de los proyectos de construcción de soldadura enfocada y utilizada correctamente la inspección visual tiene elevadas posibilidades de detectar y corregir diversos inconvenientes de manera oportuna evitando los elevados gastos en tiempo y dinero que ellos hubieran ocasionado en el desarrollo del proyecto. La soldadura es una operación que ejerce una influencia enorme, el resultado de todo el proceso productivo que la incluya. Pero en soldadura… ¿Son los resultados predecibles? ¿Puede influenciar la suerte en los resultados productivos que obtengo con soldadura? ¿Podría controlar “mi forma de soldar” de manera que obtenga buenos resultados? ¡Con soldadura los resultados son predecibles porque la soldadura es una ciencia!. Existen reglas de juego descubiertas por el hombre a lo largo de los años (usando el método científico: observación, razonamiento y finalmente experimentación) para comprender, al menos temporalmente (hasta que aparezca otra regla más exacta) y parcialmente (hasta que aparezca otra regla que pueda explicar más cosas), el complejo fenómeno de la soldadura. Estas reglas de juego relacionan las variables de ingreso de un proceso constructivo con soldadura, la forma en que interaccionan y los resultados de esa interacción. Por lo tanto si sabemos que variables controlar y la ciencia de la soldadura nos ha permitido comprender el fenómeno de la misma (al menos de manera parcial pero suficiente), entonces podemos predecir los resultados y si
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podemos
hacer
esto
y
queremos
buenos
resultados,
necesitaremos
básicamente conocer las variables de ingreso y las reglas de este juego. Las variables de ingreso a controlar Diferentes autores u organizaciones identifican variables de ingreso a controlar. Diferentes programas de AWS (American Welding Society) considera que estas variables son las siguientes:
Los materiales de construcción.
El diseño de la unión soldada.
El procedimiento de soldadura.
La forma de aplicar la soldadura.
El programa de inspección que establezca.
Así, la inspección visual es una operación que tiene como objetivo controlar estas variables durante todo el proceso productivo. Ahora describiré rápidamente cada variable. Los materiales de construcción utilizados incluyen al material base, material de aporte, materiales de respaldo, fundentes, etc. La inspección visual verificara que estos cumplan las especificaciones requeridas y que su estado de suministro conservación o mantenimiento sea apropiado. El diseño de la unión soldada corresponde a la forma geométrica en la que se disponen los elementos para poder soldarlos. Idealmente este diseño es propuesto por el fabricante y aprobado por el diseñador. Muchas veces puede ser mal propuesto entonces el inspector visual puede tener un rol importante en la detección temprana del problema.
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El procedimiento de soldadura es un documento escrito que establece como se van a combinar las distintas variables involucradas en la fabricación de determinado tipo de unión soldada. Constituye la receta o la guía que el personal de construcción debe seguir para obtener resultados satisfactorios. Toda unión soldada a ser fabricada debe tener un procedimiento de soldadura asignado y el personal que ejecute la construcción debe ceñirse estrictamente al procedimiento de soldadura establecido. La capacidad de un procedimiento de soldadura de obtener resultados satisfactorios (de acuerdo a las especificaciones de construcción establecidas contractualmente) se mide durante la calificación del procedimiento de soldadura, labor que se realiza antes de haber realizado la construcción y que es de responsabilidad del constructor. Una vez calificados los procedimientos los procedimientos de soldadura se vuelve parte de las especificaciones y parte de la labor del inspector visual de soldaduras es verificar su cumplimiento. La forma de aplicar la soldadura esta relacionada a la capacidad de seguir el procedimiento de soldadura y al control de diversas variables que también pueden afectar el resultado
obtenido. Un buen procedimiento no garantiza
buenos resultados así como una buena receta no garantiza un buen plato. Se necesita también personal calificado con herramientas adecuadas para obtener el objetivo deseado. Los soldadores son responsables de la aplicación de soldadura. Los soldadores deben haber pasado una prueba de calificación para verificar sus habilidades en determinada configuración para determinados materiales y dentro de determinadas condiciones. Este proceso de verificación de habilidad también es responsabilidad del constructor.
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¿Cuándo controlar? Sabemos que controlar… si supiéramos cual es el momento adecuado de hacerlo, nuestra herramienta (la inspección visual) seria más poderosa aún. Ahora veamos como podemos dividir temporalmente el proceso productivo. Son los siguientes:
Fase A: Revisión inicial.
Fase B: Chequeos pre-soldadura.
Fase C: Chequeos durante la soldadura.
Fase D: Chequeos posteriores a la soldadura.
Solo durante la Fase C el arco esta encendido. Así la inspección visual abarca temporalmente todas las actividades que rodean y también aquellas que están inmersas de manera directa en la ejecución de las uniones soldadas. Por lo tanto la calidad de una unión soldada se planea desde el escritorio (Fase A) y definitivamente no es resultado del azar. Si pudiéramos resumir actividades de inspección en función a la información entregada por manuales y cursos al respecto, podríamos establecer la siguiente lista de actividades por fase:
Fase A:
Revisar orden de compra, contrato, especificaciones, códigos y dibujos. Desarrollar los planos de inspección en función a lo requerido por las especificaciones. Revisar los planes de calidad existentes. Revisar procedimientos de soldadura calificados; verificar si se requiere nuevas calificaciones.
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Revisar calificaciones de soldadores y su vigencia, verificar si se requiere nuevas calificaciones. Establecer un sistema de documentación de inspección, de reporte y manejo de no conformidades. Crear un programa de acción correctiva. Publicar un sistema de identificación de productos no conformes.
Fase B:
Verificar condición de equipos y accesorios Verificar conformidad del material base y material de aporte con las especificaciones. Verificar posicionamiento de los miembros y de las juntas. Verificar preparación de la junta, alineamiento limpieza. Verificar mantenimiento del alineamiento. Verificar temperatura de precalentamiento.
Fase C:
Verificar cumplimiento del procedimiento de soldadura. Verificar calidad y ubicación de los pases de soldadura. Verificar secuencia de aplicación. Verificar temperatura y limpieza inter-pase. Verificar aplicación de escarbado de raíz. Monitorear la aplicación de ensayos no destructivos.
Fase D:
Verificar apariencia y sanidad. Verificar dimensiones.
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Verificar precisión dimensional. Monitorear la acción de ensayos no destructivos. La inspección visual esta lejos de ser la simple observación de soldaduras terminadas para estimar su calidad. Ese es un concepto equivocado. La inspección visual es una secuencia de operaciones que tiene como fin asegurar la calidad de las uniones soldadas fabricadas. TINTES PENETRANTES (PT)
En
términos
generales,
el
ensayo
de
líquidos
penetrantes
revela
discontinuidades superficiales mediante la afloración de un medio penetrante contra un fondo contrastante coloreado. Esto se logra mediante la aplicación de un penetrante (generalmente un líquido) sobre la superficie limpia de la pieza a ensayar. Una vez que se deja permanecer al penetrante sobre la superficie durante una cantidad de tiempo de penetración, éste va a infiltrarse adentro de Cualquier abertura superficial. A continuación se remueve el exceso de penetrante y se aplica un revelador que saca al penetrante que permanece en las discontinuidades. Las indicaciones resultantes son mostradas en contraste y magnifican la presencia de la discontinuidad de manera que pueden ser interpretadas visualmente. Hay dos maneras básicas en las que pueden ser agrupados los penetrantes; Específicamente, por el tipo de indicación producida, y por el método de remoción del penetrante en exceso. Las dos indicaciones del penetrante son visibles y fluorescentes. La marca visible (generalmente roja) produce un color rojo vívido contra un revelador blanco cuando se ve bajo luz blanca. El penetrante fluorescente produce una marca fluorescente verdosa contra un
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fondo luminoso cuando es observada bajo luz ultravioleta (negra). Debido a que el ojo humano puede percibir más fácilmente una marca fluorescente que una marca visible, puede resultar un método de ensayo más sensible el uso de un penetrante fluorescente. La segunda categoría en la que son clasificados los penetrantes se refiere al método mediante el cual el penetrante en exceso es removido de la superficie. Pueden ser removibles mediante agua, solvente o post-emulsionable. Los penetrantes removibles mediante agua contiene un emulsificador que permite al penetrante aceitoso se levantado con una baja presión del spray de agua. Los penetrantes removibles mediante solvente requieren un solvente para remover al penetrante del objeto a ensayar. Los penetrantes post-emulsionables son removidos agregando un emulsificador después del tiempo de penetración. El primer paso involucrado en la realización del ensayo de líquidos penetrantes es limpiar cuidadosamente la superficie del objeto a ensayar. Debido a que el ensayo de líquidos penetrantes es usado para revelar discontinuidades superficiales, este paso es extremadamente importante. Si cualquier cosa está bloqueando la abertura de cualquier discontinuidad hacia la superficie, va a impedir que el penetrante entre por esa abertura; y como consecuencia, la discontinuidad no va a ser revelada. El objeto a ensayar debe estar libre de polvo, aceite, humedad, pintura, etc. Una vez que la superficie está bien limpia y seca, el penetrante es aplicado. En piezas grandes, el penetrante puede aplicarse mediante un spray o un pincel. Debe permitirse que el penetrante permanezca sobre la superficie de ensayo por un periodo de 5 a 30 minutos, y este tiempo es conocido como el tiempo de penetración. La cantidad exacta de
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este tiempo de penetración depende de las recomendaciones del fabricante del penetrante, de temperatura de la pieza y del tamaño de las discontinuidades en cuestión. La acción capilar que provoca que los líquidos sean empujados adentro de pequeñas ranuras. Siguiendo el tiempo de penetración prescrito, la superficie del objeto a ensayar es limpiada cuidadosamente del exceso de penetrante. Una vez que el exceso de penetrante ha sido removido, es aplicado el revelador. Puede ser un polvo seco o un polvo suspendido en un líquido volátil que se evapore rápidamente, dejando al polvo sobre la superficie. Es importante que el revelador sea aplicado en una capa fina y uniforme. Una capa fina de revelador puede marcar indicaciones muy pequeñas. La sensibilidad del ensayo de líquidos penetrantes depende del tamaño de las partículas del polvo del revelador como así también del espesor de la capa del revelador sobre la superficie de ensayo. Partículas de gran tamaño y capas gruesas de revelador van a tender a disminuir la sensibilidad del ensayo de líquidos penetrantes. La indicación de una discontinuidad puede ser evaluada hasta donde es considerada una condición perjudicial. Cuando se usa un penetrante visible, la evaluación es realizada bajo luz blanca mientras que con el uso de penetrante fluorescente va a requerir que la evaluación sea realizada bajo una luz ultravioleta (negra) en un área oscurecida. Se pueden obtener muchas ventajas por el empleo del método de ensayos de líquidos penetrantes. Primero, el uso de líquidos penetrantes no está limitado al ensayo de objetos metálicos. Cualquier material no poroso puede ser ensayado mediante este método para detectar la presencia de discontinuidades superficiales. Y puede ser aplicado a materiales no magnéticos cuando otras técnicas no son
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aplicables. El proceso es fácilmente transportable, especialmente los removibles mediante solvente. Para este método, hay latas de aerosol de penetrante, y revelador que pueden ser llevados a cualquier lugar de ensayo. Dependiendo del tipo de sistema penetrante usado, el equipo requerido puede ser mínimo, permitiendo el uso del ensayo de líquidos penetrante sin un costo excesivo comparado con otros métodos de ensayo. Uno de las limitaciones más importantes del ensayo de líquidos penetrantes es que no detecta discontinuidades sub-superficiales. También es desechado porque lleva demasiado tiempo cuando se lo compara con otros ensayos como el de partículas magnetizables. La condición superficial de la pieza a ensayar tiene un efecto significativo sobre la confiabilidad de este ensayo, de manera que la limpieza requerida para ciertos casos puede ser muy grande. También debe limpiarse la pieza a ensayar después de un el ensayo se realizó. Cuando se ensayan superficies rugosas, irregulares que son las que generalmente se presentan como resultado de una soldadura, la presencia de indicaciones no relevantes hacen que su interpretación sea muy difícil. El equipamiento requerido para realizar el ensayo de líquidos penetrantes es muy simple y puede consistir solamente del penetrante, el revelador, el removedor y, si es requerido, el emulsificador. 3.4 DETERMINACION DEL TIPO DE REPARACIONES Una inspección y examen minuciosos de los requisitos de carga de la pieza servirán como guía para escoger el tipo de reparación. Una agrietación por fatiga podría ameritar un enfoque distinto al de una pieza dañada por una
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sobrecarga temporal. Se podría reparar un miembro agrietado añadiendo una placa doblada o acanalando la agrietación y volviéndola a soldar. Se utiliza un enfoque totalmente distinto al reparar piezas desgastadas. Normalmente se deposita una capa de soldadura sobre las piezas desgastadas en donde no se coloco soldadura durante la fabricación original. Esto también puede hacerse sobre una capa de soldadura de reparación previamente depositada. Una selección cuidadosa de los materiales y procedimiento de soldadura es necesaria para depositar la capa más útil. Algunas reparaciones podrían requerir empalmar una placa o miembro nuevo. La planificación cuidadosa y el secuenciado de la soldadura evitaran la creación de deformaciones en estos casos. Los metales de base y los procedimientos de empalme deben ser consistentes con la construcción original de la pieza. EVALUACION DE LAS REPARACIONES El enfoque para las reparaciones involucra la revisión de numerosos factores para poder hacer una reparación por soldadura satisfactoria algunos de los factores a considerar incluyen: 1. ¿Se esta reparando una grieta por fatiga o una por sobrecarga? 2. ¿Se esta reparando una pieza que necesita refuerzo en las zonas desgastadas? 3. ¿Se necesitan hacer soldaduras extensas que requieren un soldador de alambre? 4. ¿Cuáles son los requisitos de precalentamiento y post calentamiento? 5. ¿Causara la reparación deformaciones inaceptables?
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6. ¿Será necesario usar andamios? 7. ¿Se necesitara el uso, y por tanto el pedido de un material de relleno especial? 8. ¿Puede colocarse la pieza en una superficie plana para soldarla o será necesario efectuar una soldadura fuera de posición? Una vez considerados todos estos criterios determinamos las reparaciones a realizar en el cucharón que son las siguientes: - Arenado general del componente. Parte superior del cucharón y orejas principales - Rellenar desgaste de los laterales de las orejas principales; totales 9 orejas Superiores y 02 frontales. - Rellenar, alinear y rectificar los asientos de los bujes, instalar bujes nuevos y Soldar los anillos de seguridad correspondientes. - Inspeccionar y reparar rajaduras en la estructura y bases de las orejas. Parte del labio del cucharón. (Acero austenítico al manganeso) - Retirar los adaptadores de dientes. - Inspeccionar y reparar rajaduras en general en la estructura del labio. - Rellenar desgaste a límite nuevo de la parte frontal del labio, los asientos de los Adaptadores y rectificar desgaste de las caras de los agujeros porta cuñas. - Probar el ajuste con plantilla y adaptadores nuevos. - Rellenar desgaste a límite nuevo de toda la superficie de las caras interior y exterior del labio. - Retirar, habilitar e instalar nuevo kit de revestimiento de las caras interior y exterior del labio.
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- Instalar nuevo juego de adaptadores, dientes, entre dientes y protectores laterales. Parte del interior del cucharón, piso, laterales, techo y latchkeeper. - Inspeccionar y reparar rajaduras en general en el piso, laterales, el techo y latchkeeper del cucharón. - Retirar, habilitar en instalar plancha base del piso, esquineros y laterales del Cucharón. (Por condición) - Retirar, habilitar e instalar nuevos cajones porta amortiguadores. - Retirar, e instalar nuevo kit de revestimiento en plancha de carburo de cromo de ¾ pulg. Según formato estándar para cucharón P&H4100A std. - Retirar, habilitar e instalar, plancha estructural, de protección y platinas de refuerzo del techo del cucharón. - Rellenar a límite nuevo la estructura del latchkeeper, y habilitar e instalar planchas de desgaste en la cara superior e inferior del latchkeeper. - Habilitar e instalar rampa de protección del latchkeeper según plano. - Inspeccionar y reparar rajaduras en general en el piso, laterales, el techo y latchkeeper del cucharón. Parte inferior y laterales exteriores del cucharón. - Inspeccionar y reparar rajaduras en general en la zona de los muertos, los laterales exteriores y el talón del cucharón. - Retirar, habilitar e instalar el kit de revestimiento del final del labio e inicio de los muertos. - Retirar, habilitar e instalar los muertos con desgaste severo, recuperar el resto mediante relleno y proteger el perfil de los mismos con barras de carburo de
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tungsteno. - Retirar, habilitar e instalar el kit de revestimiento del talón del cucharón. - Retirar, habilitar e instalar nuevo kit de revestimiento de los laterales exteriores del cucharón. - Tapa del cucharón. - Reparar ambos brazos de las bisagras. (Critico) - Rellenar desgaste en los laterales de las orejas porta bujes. - Rellenar, alinear y rectificar los asientos de los bujes e instalar bujes nuevos. - Retirar, habilitar en instalar plancha base del piso y talón de la tapa y respectivo kit de revestimiento de desgaste. - Retirar, habilitar e instalar nuevo kit de refuerzos en la estructura parte posterior de la tapa. - Reparar rajaduras en la estructura de la tapa. - Rectificar desgaste en el interior del túnel porta barretón y accesorios. - Arco del cucharón - Reparar rajaduras en la estructura del arco. - Rellenar desgaste en las caras laterales de las orejas posteriores del arco. - Rellenar, alinear y rectificar los asientos de los bujes de las orejas. - Reemplazar tramos de planchas en la estructura del arco. - Ecualizador. - Reparar rajaduras en la estructura del ecualizador. - Rellenar y rectificar los perfiles y canal porta cable de las medias lunas.
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CAPITULO IV SELECCIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA 4.1 PROCESOS DE SOLDADURA POR ARCO (SMAW) 4.1.1 CARACTERISTICAS DEL PROCESO El proceso consiste en el establecimiento de un arco voltaico entre la pieza y el extremo de un electrodo, consistente en un alambre de
hierro
revestido de materias orgánicas e inorgánicas aglutinadas con silicatos alcalinos, que cumplen funciones específicas para mejorar el arco
y las
propiedades del metal de soldadura. Ver Fig.4.1 4.1.2 FUENTES DE PODER El equipo de soldadura es muy sencillo, consiste en la fuente de poder, la pinza porta electrodo, la conexión de masa y los cables. La fuente de poder debe presentar la característica de intensidad constante, para que la corriente de soldadura se vea poco afectada por las variaciones de la longitud del arco. Para la soldadura en corriente continua, se utilizarán transformadores rectificadores o generadores, para la soldadura en corriente alterna se utilizan transformadores.
FIGURA 4.1: EQUIPO DE SOLDEO
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Para la selección adecuada de la fuente de poder se deberá tener en cuenta al electrodo que se va a emplear, de forma que pueda suministrar el tipo de corriente (cc o ca), rango de intensidades y tensión de vacío que se requiera. Los electrodos básicos necesitan mayores tensiones de vacío en comparación con los electrodos de tipo rutilo y celulósicos. Salvo para algunos tipos de electrodos específicos, los básicos requieren corriente continua, mientras que los de los demás tipos de revestimiento pueden ser empleados indistintamente con corriente continua o alterna. 4.1.3 VENTAJAS Y PRINCIPALES APLICACIONES Ventajas: El equipo de soldadura es relativamente sencillo, versátil,
de bajo costo y
portable. El metal de aporte y la protección durante el soldeo provienen del propio electrodo revestido, sin necesidad de gases adicionales o fundentes. Es menos sensible al viento y a las corrientes de aire que los procesos con protección gaseosa. Se puede operar en cualquier posición, en espacios abiertos ó confinados. Es aplicable a la mayoría de los metales y aleaciones de uso normal. Es aplicable para una gran variedad de espesores. Limitaciones: Es un proceso lento, por la baja tasa de deposición y por la necesidad de retirar la escoria. Requiere gran habilidad de parte del soldador.
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No es aplicable a metales de bajo punto de fusión ni a metales de alta sensibilidad a la oxidación. No es aplicable a espesores menores a 1,5 – 2 mm. Aplicaciones Mayoritariamente utilizado en soldaduras de producción cortas, trabajos de mantenimiento, y reparación, en construcciones de campo, 4.1.4 POSICIONES APLICABLES Es ampliamente utilizado en la construcción naval, de máquinas, estructuras, tanques,
y esferas de almacenamiento, puentes, recipientes, a presión,
calderas, refinerías de petróleo, oleoductos, y gasoductos, y en cualquier otro tipo de trabajo similar, facilitando efectuar soldaduras en toda posición. 4.1.5 MATERIALES SOLDABLES / ESPESORES La mayor parte de las aplicaciones son en rangos de espesores de entre 3 a 38 mm. El proceso es aplicable a aceros al carbono, aceros aleados, inoxidables, fundiciones y metales no ferrosos tales como el aluminio, cobre, níquel y sus aleaciones. 4.1.6 VARIABLES DEL PROCESO A) El diámetro del electrodo Los parámetros de los que depende la selección del diámetro del electrodo son la posición, el espesor del material y el tipo de unión. En general, se deberá seleccionar el mayor diámetro posible que asegure los requisitos de aporte térmico y que permita su fácil utilización. El aporte térmico depende de la intensidad de corriente, la tensión del arco y la velocidad de desplazamiento
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B) Intensidad de soldadura El rango de intensidades con que opera un electrodo es dependiente de su diámetro. La intensidad de soldadura depende de la posición de soldadura, de los espesores de los materiales a soldar, de la penetración deseada, de las características del recubrimiento y de los posibles defectos que se desean evitar. C) Longitud del Arco La longitud del arco regula la tensión del mismo. Al alterar la longitud, variamos el ancho de la soldadura. A mayor longitud, aumentamos la tensión, aumentando también el calor aportado y aumentamos el ancho del cordón. D) Velocidad de desplazamiento De la velocidad de desplazamiento también depende el calor aportado. Una adecuada velocidad de desplazamiento permite un depósito de metal de características regular y una sobremonta sin excesos ni carencias. E) Orientación del electrodo. El electrodo puede encontrarse orientado hacia delante del sentido de desplazamiento o hacia atrás. Ello depende de la posición de la soldadura. 4.1.7 EL ELECTRODO 4.1.7.1
EL REVESTIMIENTO DE LOS ELECTRODOS
El revestimiento de los electrodos, compuesto por una mezcla de materias primas en polvo, aglutinadas con silicatos alcalinos, funciones:
Promover el encendido del arco.
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tienen las siguientes
Facilitar la conducción eléctrica del arco y su estabilidad.
Proveer de una atmósfera gaseosa para proteger el arco y la pileta del oxigeno y del nitrógeno del aire.
Aportar los elementos que equilibran los procesos físicos químicos del arco.
Constituir una aislación eléctrica del alambre de tal manera de poder dirigir el arco.
Proveer escoria para complementar la protección del metal de soldadura, refinarlo y contribuir a su control durante soldadura.
Mejorar las condiciones de viscosidad y tensión superficial del metal en estado líquido de manera de asegurar una buena transferencia del metal de aporte y su mezcla con el metal base.
Aportar los elementos constituyentes de la escoria de manera de hacerla más activa respecto al afino y protección del baño de fusión.
Aumentar la velocidad de fusión.
Actuar como medio de transferencia de aleantes, desoxidantes, y polvo de hierro.
Aportar elementos de aleación al baño de fusión.
4.1.7.2
FUNCIONES DEL REVESTIMIENTO
Para poder comprender claramente el fenómeno de la soldadura eléctrica es necesario precisar con mayor detalle el papel importante que juega el revestimiento de los electrodos, y que puede ser clasificado en tres roles: metalúrgico, eléctrico y físico-mecánico. A. Función metalúrgica del revestimiento
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El electrodo se utiliza para realizar una junta soldada en el metal base; por lo tanto debe obtenerse el metal fundido que responda a características bien determinadas. 1. Protección gaseosa Hay materiales en los revestimientos que por combustión y/o descomposición en el arco eléctrico proveen de una atmósfera gaseosa protectora que no permite el contacto de los elementos del aire con el metal fundido. 2. Protección mecánica Se produce debido que la velocidad inicial de fusión del revestimiento es menor que la del alambre, provocándose un entubado de este dentro del revestimiento, el que actúa como protector mecánico de la gota en estado liquido. 3. Protección por la escoria En las operaciones metalúrgicas el papel fundamental de las escorias es absorber ciertas impurezas del metal. 4. Aporte de elementos de aleación A pesar del corto tiempo de contacto entre el metal depositado en estado líquido y la escoria, el aporte de elementos de aleación por medio del revestimiento, no es despreciable. B- Función eléctrica del revestimiento El encendido y la estabilidad del arco de soldadura depende de la ionización de su atmósfera y esa ionización puede estar favorecida por la introducción en el revestimiento de sustancias de bajos potenciales de ionización. El potasio y el sodio tienen bajos potenciales de ionización (4.1 y 5.1 eV respectivamente),
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mientras que el flúor tiene 18 eV. Por lo tanto en aquellos casos en que es necesario un contenido elevado de fluoruro de calcio, por su positivo efecto metalúrgico, debe compensarse con suficiente sales de potasio y/o sodio con el fin de obtener un arco estable. La composición del revestimiento determina, Por su acción eléctrica, la naturaleza de la corriente apta para el soldeo (CC o CA) y la polaridad en corriente continua. C- Función física y mecánica El revestimiento influye sobre la facilidad en la operación de soldadura. Mediante la composición del revestimiento se puede: 1. Influir sobre la forma del depósito del electrodo. 2. Influir sobre la penetración. 3. Hacer posible la soldadura en toda posición. 4. Evitar un arco errático. 5. Ayudar a la transmisión del calor al metal. 4.1.7.3
COMO AFECTA A LA SOLDADURA EL REVESTIMIENTO
Los recubrimientos producen una afectación sobre los siguientes factores: I ) La calidad de la soldadura: Metal de soldadura con propiedades. Mecánicas correctas (desoxidación. purificación) Libre de defectos (fisuración, porosidad, socavado, escoria, etc.) adecuada terminación superficial (resistencia. a la fatiga) adecuada penetración (resistencia de la junta, etc.) Ausencia de salpicado (economía, terminación) Resistencia a la humedad (fisuración, porosidad)
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Ausencia
de
sobre
calentamiento
(perdida
de
las
propiedades
del
recubrimiento) posibilidad de agregado de aleantes (propiedades del metal de soldadura) 2) La operación de soldadura: estabilidad del arco, y facilidad de arranque facilidad de manipulación y control de la escoria facilidad de remoción de escoria resistencia del recubrimiento ausencia de humos tóxicos 3) La economía alta velocidad de deposición 4) Condiciones de operación: posiciones de soldadura técnica de soldeo Se debe tener en cuenta también que no solo la composición química de los constituyentes del revestimiento afectan el comportamiento del electrodo, sino también su grado de división (por Ej. partículas muy gruesas pueden dar lugar a partículas parcialmente fundidas u otro tipo de segregación), el modo de procesamiento (por ej. temperatura de horneado), y el origen (por ej. contenido de P en los minerales).
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4.2 SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO (SAW) 4.2.1 CARACTERISTICAS DEL PROCESO
FIGURA 4.2: REPRESENTACION ESQUEMATICADEL PROCESO DE SOLDEO POR ARCO SUMERGIDO
4.2.2 FUNDAMENTOS DEL PROCESO El arco eléctrico se genera entre un alambre desnudo, alimentado en forma continua y la pieza a soldar. La protección del arco se efectúa por medio de un fundente granulado que se alimenta a través de una tolva y que cubre totalmente el arco haciendo innecesaria la protección de la vista. Dicho fundente se funde por el calor del arco formando una protección gaseosa eficiente y proveyendo elementos desoxidantes y eventualmente elementos de aleación al baño metálico. Tanto el alambre como el fundente deben tener una composición química adecuada para que, en combinación, conformen un cordón de soldadura que cumpla con los requisitos exigidos.
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Es de aplicación para la fabricación de cañerías (electrodo simple y múltiple), la fabricación naval (típico es el uso de electrodo múltiple con respaldo), la construcción de estructuras, recipientes de presión (soldaduras de unión y de plaqueado). 4.2.3 CARACTERISTICAS E IMPLICANCIA Se utiliza para la soldadura con altas corrientes (200-1OOOA), no produce salpicado ni contaminación atmosférica. Posee una alta eficiencia térmica, alta penetración y alta velocidad de deposición (sin molestia al operador por radiación del arco, pero requiere mayor control para el seguimiento de junta). Suelda en posición bajo mano, horizontal, y vertical en filetes. El consumo de fundente es proporcional al del electrodo, produce escoria líquida que protege y conforma la pileta dando soldaduras de excelente terminación superficial. 4.2.4 EQUIPAMIENTO
FIGURA 4.3: EQUIPO PARA EL SOLDEO POR ARCO SUMERGIDO
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El equipo necesario es complejo, requiriéndose los siguientes elementos: Una fuente de energía eléctrica de corriente continua alterna, de tensión constante o corriente constante. Un devanador que alimente el alambre en forma continúa por medio de un mecanismo de tracción similar al utilizado en MIG-MAG. Una tolva que alimente el fúndente. Un mecanismo de traslación que desplace, con velocidad regulable, alambre y fundente en forma automática, a lo largo de la junta a soldar. La automatización del proceso permite trabajar con altas intensidades de corriente (hasta 1200 Amperes) lo cual disminuye considerablemente los tiempos completos en soldar una junta, comparado con los demás procesos de soldadura eléctrica. 4.2.5 VARIABLES DEL PROCESO Las principales son la corriente, el voltaje, la velocidad de soldadura; la extensión del electrodo (stickout), el diámetro de alambre, la polaridad y la altura de capa de fundente. La corriente afecta la penetración es regulada por la densidad de corriente, y la velocidad de aporte en forma directa. El voltaje afecta el contorno y la forma, la dilución, la altura de la sobremonta y el
consumo de fundente (en el caso de fundentes activos afecta la
composición de la soldadura). La velocidad afecta el tamaño del cordón, que es inversamente proporcional a la velocidad. La alta velocidad reduce la penetración y el ancho e incrementa la probabilidad de porosidad. A alta velocidad el voltaje debe ser más bajo para
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evitar soplo magnético. Con alto voltaje y baja velocidad se puede producir un formato de cordón susceptible de fisuración en caliente. La extensión del electrodo (stickout) influye en el precalentamiento del electrodo. La penetración disminuye y la velocidad de deposición aumenta al aumentar el stickout. Resulta muy apropiado
para plaqueados. Se utiliza
normalmente una extensión de 25-30mm para aceros al C y 20-25mm para aceros inoxidables. La polaridad. Con corriente continua electrodo positivo se obtiene una mayor penetración, mejor terminación y forma de cordón, mayor resistencia a la porosidad y mejor terminación superficial. Con corriente continua electrodo negativo se utiliza para limitar la dilución a causa de la menor penetración obtenible. 4.2.6 CONSUMIBLES 4.2.6.1 FUNDENTES Los fundentes pueden ser descriptos o clasificados según su composición química, índice de basicidad, método de fabricación, o aplicación. El "calcium silicate" con alto contenido de SiO2 permite altas corrientes, sin embargo no es recomendado para soldaduras multipasadas por aportar Si que puede llegar a producir fisuración, además las soldaduras son relativamente de baja tenacidad. El "manganeso-silicato" con alto contenido de MnO y SiO2 es apto para alta velocidad, tolerante a chapas oxidadas, transfiere Mn (también Si) por lo cual se combina con electrodos bajos en Mn.
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Los que contienen alúmina permiten altas corrientes, el de características básicas (bajo SiO2) produce soldaduras más bajas en O y no transfiere Si ni Mn. Los básicos,"basic fluorides", son aquellos de bajo SiO2 y gran proporción de CaO, MgO, F2Ca, y A1203. 4.2.6.2 ELECTRODOS Presentan la superficie cubierta de cobre (no en aplicaciones nucleares) para protección y contacto eléctrico con la boquilla. Los de diámetros de 5 a 8mm o más cubren un amplio rango de corriente. Los menores diámetros producen mayor penetración. La selección se realiza de acuerdo a la composición del metal base y considerando la actividad del fundente. En casos especiales por ej. Aceros muy aleados se refuerza la cantidad de aleantes vía fundente. Para aceros al C existen electrodos con 0; 5; 1; 1,5; y 2% Mn, correspondiendo a mayor % de Mn, una mayor resistencia. Un fundente activo en Mn debe combinarse con un electrodo de bajo Mn y viceversa. El agregado de Mo por Ej. 0,5% agrega resistencia y tenacidad, y el agregado de 1% Ni (también el B) mejora el impacto a bajas temperatura. Existen también con Cr-Mo para la soldadura. de aceros de baja aleación, etc. El contenido de impurezas como el S y P está limitado. Estas impurezas pueden provenir del alambre, del fundente y/o del material base. 4.2.6.3 SELECCIÓN DE CONSUMIBLES Entre las consideraciones a tener en cuenta figuran:
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La alta dilución característica del proceso, que puede llegar a 70% en pasadas de raíz, y crea una soldadura con distinto tenor de aleantes, con consecuencia en las propiedades. El alto calor aportado, que en pasadas de mucho aporte, pueden producir menores resistencia y tenacidad en el metal de soldadura y menor tenacidad en la ZAC. La actividad del fundente puede proveer un aporte de Mn (por Ej. de alto MnO). Otros pueden proveer alto contenido en SiO2, incrementan el Si y bajan el C dando un alto nivel de O y por lo tanto alto contenido de inclusiones. Los básicos prácticamente no aportan Si, remueven poco C, remueven S. Los factores económicos consideran la velocidad de soldadura y el nivel de deposición, la facilidad de remoción de escoria, la capacidad de aplicación en superficies oxidadas. Estas características están controladas por el tipo de fundente. Es posible la soldadura con un procedimiento de dos alambres en tandem que incrementa el nivel de deposición, o la adición de polvo de Fe que tiene el mismo efecto La geometría y terminación superficial dependen de los parámetros operativos y de las propiedades de la escoria (viscosidad, tensión superficial). Por ej. en soldadura de tuberías la ausencia de socavado es esencial. 4.2.6.4 PROPIEDADES OBTENIBLES De todas las propiedades mecánicas obtenibles,
la tenacidad es la más
comprometida ya que depende del mayor número de factores y comprende tenacidad a la fractura frágil y dúctil (clivaje y coalescencia de micro cavidades)
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La fractura frágil está asociada a la micro estructura y la tensión de fluencia, sobre lo cual influyen la composición química y la velocidad de enfriamiento (ciclo térmico). El fundente es uno de los factores a ser considerado conjuntamente con la composición química del metal base y el electrodo y el procedimiento de soldadura (corriente, voltaje, velocidad., precalentamiento, etc.). En el caso de aceros al carbono de baja resistencia, la ferrita pro eutectoide puede dar la tenacidad adecuada, mientras que para aceros de alta tensión de fluencia una estructura fina de ferrita acicular es lo indicado. El Mn, Ni, Mo, B, etc. promueven ese tipo de micro estructura. Hay elementos que en ciertas cantidades por ej. Nb con Mo, o V, pueden afectar la tenacidad al efectuar tratamiento térmico de alivio de tensiones. Por arriba de la temperatura de transición dúctil - frágil, la alta tenacidad va asociada a la resistencia a la coalescencia de micro cavidades y al bajo contenido de inclusiones. La fractura dúctil se gobierna
básicamente con
fundentes básicos que dan niveles de oxígeno del orden de 0,02 a 0,03 % y remueven el azufre, y con chapa y electrodos de bajo tenor de impurezas. La calidad de los constituyentes del fundente también tiene su influencia. La transición entre dúctil y frágil depende de la resistencia del material a estos dos tipos de fractura, y de la variación de la fluencia con la temperatura. Por lo tanto baja temperaturas de transición pueden obtenerse con los aleantes adecuados y simultáneamente una alta tenacidad a la fractura dinámica (charpy) y buenas propiedades fractomecánica con un metal limpio.
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La tenacidad de la ZAC depende de la composición de la chapa, del calor aportado y del tratamiento térmico pos-soldadura. Por ej. un cambio en el fundente puede permitir una mayor deposición, pero con mayor calor aportado dando lugar a una menor tenacidad. La resistencia requerida en una soldadura es en general adecuadamente, aunque
obtenida
puede ser necesario cierta restricción en el calor
aportado (por ej. aceros de baja aleación de alta resistencia), o considerar en el caso de aceros comunes (que poseen bajo C) si se va a aplicar un tratamiento de normalizado, etc. 4.2.6.5 FISURACION Y OTROS DEFECTOS Los defectos relacionados a la forma, a la falta de fusión, a las inclusiones de escoria, y a la porosidad, generalmente se evitan con procedimientos calificados y un adecuado control de las operaciones en términos del control del fundente (su manipulación, el rehúso), la preparación de la junta, etc. El grado de división del fúndente tiene influencia sobre la porosidad. La fisuración por H se previene con adecuado secado del fundente, en particular cuando es aglomerado, con un control de la limpieza del alambre, con el control del calor aportado y de la temperatura de precalentamiento. En general el arco sumergido es menos susceptible a la fisuración por hidrógeno
que el electrodo revestido, probablemente por el mayor calor
aportado. Cuando se produce fisuración es más común en el metal de soldadura que en la ZAC (por Ej. Chevron cracking).
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4.3 SOLDADURA TIG (GTAW) 4.3.1.1 CARACTERISTICAS DEL PROCESO
FIGURA. 4.4: DESCRIPCION DEL PROCESO TIG
En el proceso TIG, el calor necesario para la fusión es producido por un arco eléctrico intenso, establecido entre el electrodo de tungsteno, virtualmente no consumible y el metal a ser soldado. El electrodo, la zona fundida, el arco y las zonas adyacentes se protegen de la contaminación ambiental con un gas inerte que puede ser argón o helio. 4.3.1.2 EQUIPAMIENTO El equipo utilizado consiste en una torcha porta-electrodo, equipada con conductos para el pasaje del gas protector y una tobera para dirigir dicho gas alrededor del arco. 4.3.1.3 TORCHA
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La torcha es alimentada de corriente por una fuente de poder de corriente continua o de corriente alterna y puede, además, estar refrigerada por agua, lo que aumenta su capacidad de conducción de dicha corriente.
FIGURA 4.5: INSTALACION DE SOLDEO TIG CON PORTAELECTRODOS REFRIGERADO CON AGUA Y CON UNIDADS DE ALTA FRECUENCIA
4.3.2 VARIABLES DEL PROCESO 4.3.2.1
OPERATIVIDAD Y APLICACIONES
La polaridad utilizada puede ser de corriente continua y electrodo negativo (cc (-)), corriente continua y electrodo positivo (cc (+)), o corriente alternada. La distribución de calor varía en cada caso. En general cc(+) no se usa, tiene buena acción de limpieza pero menor penetración y mayor riesgo de contaminación. La limpieza se produce porque los puntos de emisión catódica se sitúan preferentemente en partículas de óxido y otras impurezas, se produce la vaporización de esos puntos, se rompe la capa de oxido y el óxido
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remanente que flota sobre el metal fundido se desplaza a los bordes de la pileta. Con corriente continua (-), y para evitar que se produzca la inestabilidad del arco y se mantenga estable el punto catódico, el electrodo es amolado en punta y dopado con Th o Zr para mejorar la emisividad (aumenta el área del punto catódico, mejora el arranque, mejora la resistencia a la contaminación, aumenta la capacidad de transporte de corriente). El ángulo del extremo afecta la forma de la penetración. Es importante en proceso automático para obtener resultados homogéneos, y en general se recomienda: para cc(+) < 20A ~30 grados cc(-) > 20A ~60 grados cc(-)> 200A ~90-120 grados. Para corriente alterna en general se utiliza punta esférica. La corriente alterna combina las ventajas de limpieza (medio ciclo positivo), con la de penetración y refrigeración del electrodo (medio ciclo negativo). El
rango
de
corriente
para
cada
diámetro
de
electrodo
depende
fundamentalmente del tipo y polaridad Las toberas o buzas tienen diámetros desde 1/4" a 3/4", las corrientes máximas para buzas cerámicas son ~250A, por arriba, y en procesos automáticos se emplean metálicas o refrigeradas. 4.3.3 CONSUMIBLES 4.3.3.1 ELECTRODOS NO CONSUMIBLES El electrodo para este tipo de proceso requiere tener alto punto de fusión, baja resistencia eléctrica, alta conductividad térmica y capacidad de emisión de electrones. Se utiliza tungsteno puro o aleado con oxido de torio o circonio por su alto punto de fusión (3410 C). La aleación le aumenta su capacidad de
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conducir corriente y la vida útil. La atmósfera de gas inerte evita su oxidación y disminuye la velocidad de erosión. Bajo estas condiciones, se lo considera no consumible. 4.3.3.2 GASES El argón es el gas utilizado en la mayoría de las aplicaciones. Se provee en tubos, en estado gaseoso y comprimido a unos 150 Kg./cm2. Es un gas pesado, inerte, monoatómico, de peso atómico 40. Se obtiene de la atmósfera, por destilación fraccionada del aire y debe ser de una pureza de 99,95% como mínimo. Cumple la función de proteger la pileta, el
electrodo, y producir
atmósfera para mantenimiento del arco. 4.3.3.3 VARILLAS DE APORTE De ser necesario material de aporte para conformar el cordón este se aplica con una varilla, de composición química similar al metal a soldar, que se sostiene por un extremo y se hace fundir dentro de la pileta liquida, por el calor del arco, de igual forma que en soldadura oxiacetilénica . La necesidad de metal de aporte depende del espesor del material a soldar, del tipo de junta y de factores metalúrgicos. Las piezas de poco espesor usualmente son soldadas sin metal de aporte. El extremo del aporte (alambre o varilla) debe mantenerse protegido por el gas. En muchos casos no se emplea aporte, lo cual requiere juntas muy bien maquinadas y presentadas, sin embargo el aporte puede ser necesario para evitar fisuración o porosidad (en ciertos casos se requiere gas de respaldo). En soldadura automática el equipo cuenta con un control y ajuste de la longitud del arco para absorber cambios por excentricidad de caños, deformaciones etc.
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4.4 SOLDADURA MlG-MAG (GMAW; FCAW) 4.4.1 EQUIPAMIENTO El arco eléctrico se genera entre un alambre desnudo, alimentado en forma continua y la pieza a soldar. La protección del arco se efectúa por medio de un gas que puede ser inerte (argón o helio) (soldadura MIG) o activo (anhídrido carbónico o mezcla) (soldadura MAG).
FIGURA 4.6: SOLDEO POR ARCO CON GAS
Al fundir, el alambre se aporta al baño, por lo tanto debe tener una composición química tal que permite obtener las propiedades deseadas del cordón de soldadura y proveer, además, elementos desoxidante que garanticen la calidad de dicho cordón. El anhídrido carbónico, utilizado para soldar acero al carbono, debe cumplir con los siguientes requisitos: Pureza mínima: 99,7% Hidrogeno y nitrógeno máximo: 0,15% Punto de rocío: -359 C
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El equipo utilizado en soldadura MIG-MAG requiere de un mayor número de elementos que los procesos precedentes, según el siguiente detalle: a) Una fuente de energía eléctrica de corriente continua, de tensión constante. b) Un devanador que alimente el alambre en forma continúa. Consta de un mecanismo de tracción, compuesto por uno o dos pares de rodillos comandados por un motor de corriente alterna y una caja conductora c) Una torcha en forma de pistola, que recibe alambre a través de un manguerote flexible. En le extremo inferior posee un tubo de contacto, de donde el alambre recibe la corriente de soldadura, proveniente de la fuente. Rodeando el tubo de contacto, una tobera de cobre encauza y dirige el gas protector. Un contacto permite gobernar la salida de alambre y gas. d) Tubo de gas, con reductor de presión, precalentador (en caso de usar CO2) y medidor de caudal.
FIGURA 4.7: EQUIPO PARA EL SOLDEO MIG/MAG
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La transferencia del metal a través de la columna del arco eléctrico provee de una mayor eficiencia del calor aportado en relación al proceso TIG. Este incremento de la eficiencia es parcialmente el resultado del contenido de calor del metal sobrecalentado al pasar por el arco. El resultante de esta alta intensidad de la fuente de calor permite una alta velocidad de soldadura, en términos generales de hasta cuatro veces más veloz que la soldadura TIG. 4.4.2 TRANSFERENCIA METALICA El MIG es un proceso de soldadura de alta densidad de corriente en el cual toda la transferencia metálica ocurre en la forma de
gotas de metal que
atraviesan el arco. Tres tipos de mecanismos de transferencia metálica son conocidos en MIGMAG: a) transferencia spray b) transferencia globular c) transferencia de cortocircuito El tipo de transferencia está determinado por un número de factores. Los que mayor influencia tienen son: i. magnitud y tipo de corriente de soldadura ii. diámetro del electrodo iii. composición del electrodo iv. extensión del electrodo v. gases de protección a)
Transferencia arco-spray:
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FIGURA 4.8: TRANSFERENCIA POR ARCO SPRAY
En la transferencia por spray las gotas son iguales o menores que el diámetro del alambre y su trasferencia se realiza desde el extremo del alambre al baño fundido en forma de una corriente axial de gotas finas (corriente centrada con respecto al alambre). Se obtiene este tipo de transferencia con altas intensidades y altos voltajes. Intensidades 150 a 500 A y voltajes de 24 a 40 V. los gases inertes favorecen este tipo de transferencia. (Ver figura 4.8) La transferencia en spray se puede aplicar para cualquier material base pero no se puede utilizar en espesores muy finos porque la corriente de soldeo es muy alta. Se consiguen grandes tasas de deposición y rentabilidad. b)
Transferencia globular:
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FIGURA 4.9: TRANSFERENCIA GLOBULAR
Se caracteriza por la formación de una gota relativamente grande de metal fundido en el extremo del alambre (figura 14.9). La gota se va formando hasta que cae al baño fundido por su propio peso. Este tipo de transferencia no suele tener aplicaciones tecnológicas por la dificultad de controlar adecuadamente el metal de aportación y porque suele provocar faltas de penetración y sobre espesores elevados. Parámetros típicos: Voltaje de 20 a 35 V; intensidad 70 a 255 A. c)
Transferencia por cortocircuito:
FIGURA 4.10: CICLO DE TRANSFERENCIA POR CORTOCIRCUITO
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Se produce por contacto del alambre con el metal depositado (figura 4.10). Se obtiene este tipo de transferencia cuando la intensidad y la tensión de soldeo son bajas. Se utiliza este tipo de transferencia para el soldeo en posición vertical, bajo techo y para el soldeo de espesores delgados o cuando la separación de raíz es excesiva. Parámetros típicos: Voltaje 16 a 22 V; intensidad 50 a 150 A. Se reconoce porque el arco es corto, suele haber proyecciones y hay un zumbido característico. Se obtiene este tipo de transferencia más fácilmente con dióxido de carbono. 4.4.3 VARIABLES DEL PROCESO Como hemos visto, tres tipos de mecanismos de transferencia metálica son conocidos en MIG-MAG: a) transferencia spray b) transferencia globular c) transferencia de cortocircuito Dado que el tipo de transferencia está determinado por los siguientes factores, los mismos se constituyen en las variables del proceso i.
magnitud y tipo de corriente de soldadura
ii.
diámetro del electrodo
iii.
velocidad de desplazamiento del electrodo
iv.
extensión del electrodo
v.
gases de protección
4.4.4 MATERIALES DE APORTE Y GASES DE PROTECCION
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Los alambres de soldadura Mig/Mag, tienen en general la misma característica que las varillas usadas para la soldadura TIG y se proveen en diámetros que van desde los 0,6 mm hasta 2 mm. Los gases de protección pueden ser: CO2; Argón, Helio, o Argón + Helio; Argón + CO2 o Helio + CO2; Argón + Oxígeno; Argón + Oxígeno + CO2; Argón + Helio + CO2; Argón + Helio + CO2 + Oxígeno El proceso se denomina MAG cuando los gases son activos y MIG cuando los gases son inertes. 4.4.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS Puede utilizarse para el soldeo de cualquier tipo de material. El electrodo es continuo, con lo que aumenta la productividad por no tener que cambiar de electrodo y la tasa de deposición es elevada. Se pueden considerar velocidades de soldeo mucho mas elevadas que con SMAW. Se puede realizar el soldeo en cualquier posición. Se pueden realizar soldaduras largas sin que existan empalmes entre cordones, zona de peligro de intersecciones. No se requiere eliminar la escoria puesto que no existe. LIMITACIONES
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El equipo de soldeo es mas costoso, complejo y menos transportable que el SMAW. Es difícil de utilizar en espacios restringidos, requiere de conducciones de gas, botellas de gas de protección, por lo que no puede emplearse en lugares relativamente alejados de la fuente de energía. Es sensible al viento y a las corrientes de aire libre es ilimitada. 4.4.6 CRITERIOS DE SELECCION DEL PROCESO Cuando seleccionamos un proceso de soldadura para una aplicación específica, son varios factores los cuales afectan la productividad y la calidad de la soldadura debe ser balanceada. Esto puede convertirse en una complicada decisión debido a las conflictivas ventajas y desventajas las cuales cada proceso posee en cada situación. Altas
tasas
de
deposición
no
es
usualmente
una
importante
consideración en muchos trabajos de reparación cada proceso puede ser rankeado en términos de su tasa de deposición en libras de soldadura de metal depositado por hora. Sin embargo, hay otros factores los cuales deben ser considerados. Como mínimo los siguientes términos deben ser considerados prioridad para seleccionar un proceso de soldadura. TIPO DE METAL BASE. Algunos procesos satisfacen mejor a ciertos materiales base que otros. El máximo aporte de calor debe ser limitado en algunos tipos de materiales. Ejemplos de esto son: templados y revenidos, endurecidos por envejecimiento, carburizados y otros tratamientos térmicos especiales y materiales como el manganeso. Procesos que derivan de su
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ventaja de alta productividad y alto aporte de calor puede ser limitado para estas aplicaciones. DISEÑO DE JUNTA Y ESPESOR. cuando aumenta el espesor de la sección. La productividad de la soldadura llega a ser más importante. Si es posible, la selección del proceso debe reflejara esto. La longitud o área de la soldadura debe también ser tomado en cuenta desde una productividad más alta, el proceso puede no tener una ventaja sobre soldaduras cortas. Ya que algunos procesos requieren más acceso a la raíz de la junta para evitar defectos de falta de fusión. PROCESO
APLICACIÓN
Soldeo por arco con electrodo revestido (SMAW) Soldeo con alambre tubular (FCAW)
Tanques de almacenaje, barcos y edificios de estructuras, puentes, maquinaria, tuberías Recipientes a presión de aceros al carbono y de baja aleación, aceros de alta resistencia, aleaciones resistentes al calor. Igual como SMAW con adiciones de cobre, aluminio, titanio y aleaciones de metal refractario. Secciones gruesas de aceros al carbono, de baja aleación o aceros inoxidables.
Soldeo MIG/MAG (GMAW)
Soldeo por arco sumergido (SAW)
Soldeo TIG (GTAW)
Muchos metales y aleaciones. Para secciones delgadas y donde alta calidad de soldadura es requerida.
TABLA 4.1: DEFINICION DEL PROCESO DE SOLDADURA
PROCESO
SMAW
GTAW
GMAW
FCAW
SAW
CALIDAD TASA DE DEPOSICIÓN CAMPO DE TRABAJO MANTENIMIENTO DE EQUIPO GASES/HUMOS CONTROL DE APORTE DE CALOR VISIBILIDAD DEL ARCO Y COLOCACIÓN DEL METAL DEL RELLENO VARIEDAD DE METALES SOLDABLES
BUENA REGULAR EXCELENTE
EXCELENTE POBRE POBRE
EXCELENTE BUENA REGULAR
BUENA BUENA EXCELENTE
EXCELENTE EXCELENTE POBRE
BAJA
BAJA
MEDIA
MEDIA
MEDIA
ALTA
BAJA
MEDIA
ALTA
MUY BAJA
EXCELENTE
POBRE
BUENA
BUENA
SATISFACT.
BUENA
EXCELENTE
SATISFACT.
SATISFACT.
POBRE
SATISFACT.
EXCELENTE
BUENA
BUENA
EXACTO
TABLA 4.2: CARTA DE COMPARACION DE PROCESOS
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POSICIÓN DE SOLDADURA. la posición de soldadura de la junta juega una parte muy importante cuando seleccionamos un proceso, ya que muchos procesos están limitados a solamente pocas posiciones. Siempre que sea posible, la junta debe ser en posición plana, ya que la más alta productividad y calidad de soldadura son obtenidas cuando la soldadura es llevada a cabo en esta posición. Ya que muchos trabajos de reparación son hechos sobre grandes estructuras que no pueden ser reposicionadas y el acceso a las juntas es limitado, use procesos de alta productividad si el material de relleno es limitado. CONDICIONES DE MEDIO AMBIENTE. Viento y lluvia son dos de las condiciones típicas que afectan la soldadura. Un viento muy pequeño puede perturbar el gas de protección el cual es crítico para la alta calidad de la soldadura protegida por gas. Esto restringe su uso fuera del ambiente protegido. El proceso SMAW y FCAW pueden ser afectados por el viento pero en un menor grado. Ningún proceso es tolerante a la lluvia directa. La colocación apropiada de lonas, u otras contenciones temporales pueden rectificar esta situación. DISPONIBILIDAD DE EQUIPO. Muchos grandes talleres de soldadura tienen acceso a equipo de soldadura requerido en esta discusión de procesos. Hay veces, sin embargo, cuando nuevo equipo debe ser evaluado para determinar si hay un balance entre el incremento de la productividad o versatilidad y el costo inicial de equipo y entrenamiento. RESUMEN. La figura carta de comparación de procesos, es una guía de comparación general para los procesos usados más comúnmente relativo a
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algunos de los factores discutidos anteriormente. Mientras algunas de las relaciones son subjetivas, ellos proveen una comparación general para muchas aplicaciones. Esto puede ser visto de esta carta que muchos variables deben ser tomadas en cuenta para seleccionar el mejor procedimiento de soldadura para un trabajo dado. En la práctica la experiencia identifica con precisión el peso de todas las variables comprometidas. Algunos factores como la altitud y la percepción de los soldadores a través de un nuevo proceso cambio de procedimiento, puede ser mas dificultoso de analizara que otros. Para esta reparación utilizaremos el proceso FCAW ya que se ha revisado todos los parámetros comparativos y nos ofrece buenos resultados.
83
CAPITULO V EVALUACION TECNICA 5.1 COMPARACION ENTRE LOS TIPOS DE SOLDADURA UTILIZADA Debido a que el labio del cucharón es una pieza de trabajo
importante,
durante la reparación del mismo tener especial cuidado en su mantenimiento para que cumpla con su vida útil de trabajo. Luego de haber efectuado las inspecciones de las dimensiones de los defectos o zonas dañadas por ensayos no destructivos, determinando su posibilidad de reparación procedemos a identificar al material base, lo cual debe hacerse realizando un ensayo métalográfico, o consultando los manuales del fabricante. Identificamos al material como un acero ASTM A-128 del cual mostramos a continuación sus propiedades
TABLA 5.1: COMPOSICION QUIMICA ACERO AL MANGANESO
SEGÚN NORMA ASTM
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Características de Servicio: alta tenacidad RESISTENCIA AL GOLPE SEVERO + ABRASION Alta contracción y dilatación Alta dilatación NO SON MAGNETICOS Punto de fusión: 1,345 ºC Punto C Por efecto de la temperatura pueden fragilizarse, el fabricante recomienda usar un electrodo de acero inoxidable de diámetro pequeño (mostrados en tabla) y solo con las gamas de corriente de 250 a 450 A de 25 a 30V, 150 a 220 in/min. De velocidad de alimentación del alambre e inversión de polaridad CC. A continuación se muestra un electrodo de la clasificación 309LT-1. Pero se ha visto según la experiencia que si bien la soldadura trabaja en forma adecuada tiene el inconveniente de presentar deformación plástica en las zonas del labio donde van los adaptadores y protectores de labio como consecuencia del trabajo que realiza, produciendo demasiado juego lo que provoca con el tiempo de trabajo fisuras en labio. Viendo esta situación se opto por usar otro tipo de soldadura como es el Teromatec OA690 y cuyas propiedades de soldadura se muestran en la figura 5.1
Norma AWS AWS A5.22 FCAW
Tipo de electrodo E309LT-1
E309LT-3 AWS A5.4 SMAW
E309L-16
Marca J.W. Harris 0.045”, 1/16” 75%Ar/25%CO2 McKay 0.045”, 1/16” 75%Ar/25%CO2 Sandvik 0.045”, 1/16” 75%Ar/25%CO2 Varillas de aleación 0.045”, 1/16” 75%Ar/25%CO2 McKay 3/32” Varillas de aleación 3/32” Varillas de aleación 1/8”, 5/32” McKay 1/8”, 3/32”
TABLA 5.2: MATERIAL DE RELLENO
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FIGURA 5.1: HOJA TECNICA DE SOLDADURARA
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Efectuamos una comparación entre las dos soldaduras para ver su comportamiento. Cuando un material tiene mayor elongación que otro se puede decir que tiene una mayor capacidad de soportar cargas de peso y compresión. En la gráfica siguiente se da una idea de lo que es este concepto. Hay mayor área bajo la curva roja (zona roja) por tener mayor capacidad de elongar el TEROMATEC OA 690. Esa área bajo la curva demuestra la tenacidad del material, o sea la capacidad que tiene para resistir choques y cargas.
FIGURA 5.2: HOJA TECNICA DE SOLDADURA
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CARACTERISTICAS Resistencia a la tensión Alargamiento (%) 1=5d
TEROMATEC OA 690 600 – 700 (Mpa) 45 - 55
Con CO2 610 35
E309LT-1 Con Ar + 25% CO2 620 36
FIGURA 5.3: COMPARACION DE ESFUERZOS DEFORMACION DE SOLDADURAS
88
5.2 ESTIMACION DE RENDIMIENTOS DE REPARACIONES REALIZADAS El objetivo en la administración de equipos es lograr la máxima productividad al mínimo costo.
PRODUCTIVIDAD COSTOS
5.2.1 PRODUCTIVIDAD DEL EQUIPO El factor productividad depende de dos factores: • La producción del equipo en sí como factor de diseño y aplicación específica. • La disponibilidad esperada del equipo como porcentaje de las horas programadas que está en función de las características técnicas del equipo, del mantenimiento que da al usuario y la atención oportuna en servicio y repuestos del distribuidor. El mantenimiento es un factor crítico, es obtener la máxima eficiencia del equipo, La clave para mantener equipos con alta eficiencia es tratar de lograr la máxima disponibilidad mediante un programa de mantenimiento preventivo con inspecciones periódicas, pruebas, ajustes y reparaciones “antes de la falla” (cambio de componentes de bajo costo). LOS EQUIPOS ADECUADOS AUMENTAN LA PRODUCTIVIDAD La productividad de los equipos está directamente afectada por cinco factores: • Técnicas de operación • Material • Distancia • Pendiente • Superficie de trabajo y terreno
89
5.2.2 COSTOS EN EQUIPOS: POSESIÓN Y OPERACIÓN Ya sea que el análisis se oriente a la adquisición de un equipo nuevo o a establecer costos de un equipo ya existente, el punto de partida es calcular el costo de posesión y el costo de operación del equipo en cuestión. 5.2.2.1 COSTO DE POSESIÓN El costo de posesión puede representar entre el 15 y 20% de gastos totales de equipo en su vida útil y es necesario recuperarlo para poder reemplazarlo al término de su vida.
DEPRECIACIÓN, INTERESES SEGUROS, IMPUESTOS El precio inicial es sólo un factor del costo de posesión, veamos: COSTO DE POSESIÓN NETO = ( + ) Flujo de efectivo ( - ) escudo tributario ( - ) valor de recuperación o reventa El flujo de efectivo lo constituyen todos los desembolsos realizados para tener derecho al uso del equipo. FLUJO EFECTIVO = + cuota inicial + saldo por pagar + Interés del financiamiento + pagos por seguros + impuestos Un punto importante en el cálculo del costo de posesión es establecer el
90
período de depreciación o vida útil del equipo en horas, el cual debe ser lo más cercano a nuestra realidad.
PERÍODO DE VIDA DE LAS MÁQUINAS Tomando como base el Caterpillar Performance Handbook observamos que los períodos de vida útil esperada dependen de la aplicación del equipo: • Liviana • Moderada • Severa
5.2.2.2 COSTO DE OPERACION Los factores a considerar en el costo de operación son los siguientes: • Energía eléctrica • Lubricantes, filtros y grasa • tren de rodaje • Reserva para reparaciones • Elementos especiales de desgastes • Salario del operador Como podemos ver el mantenimiento del cucharón estaría considerado dentro de los costos de operación en el ítem elementos especiales de desgaste y según se deduce de la fórmula de eficiencia al aumentar la durabilidad de las reparaciones se reducen los costos y se incrementa la eficiencia. El mantenimiento programado se realiza cada 250 hrs. Pero se ha logrado extender a 300 hrs. Realizando la optimización en las reparaciones, este mantenimiento son de 2 tipos:
91
uno en el cual se reparan algunas fisuras menores el cual toma 8hrs.
El otro tipo de mantenimiento se desmonta la tapa del cucharón y esta programado para 20hrs.
Se ha estimado que las reparaciones realizadas se incrementa en un periodo de vida del cucharón en un 20% es decir una reparación general se hacia cada 12000hrs. Y ahora se realiza cada 14400 hrs. Considerando que el costo por hora parada de la pala es de US $14000
92
CAPITULO VI SELECCION DEL MATERIAL BASE Y MATERIAL DE APORTE 6.1 CLASIFICACION DEL METAL BASE SEGÚN EL FABRICANTE P&H MINING EQUIPMENT A HARNISCHFEGER INDUSTRIES COMPANY P&H ESPECIFICACION
GRUPO DE
DESCRIPCION
MATERIAL DE MATERIAL
1,1H 2, 2H 6, 6H 7A, B, C, D, X 8 10, 10X 11, 11X 13, 13X 18, 18A, 18B, 19, 19X 20 21, 21X 22 23 25, 25X 27 28A, 28C 28B, 28D 30, 30X 33, 33X 40 45 48A- 48P 50A, D, Y 50C 51, 51X 60 70 72 73 75 76 77 78 79 80, 80F 81 84 86 87 88 97, 97A 100 104 105
Hierro fundido, bajo C, bajo esfuerzo Hierro fundido, medio C, moderado es Hierro fundido, aleación al Cr-Mo Hierro fundido, aleación austenitica Mn Hierro fundido, bajo C Acero, fundido centrifugado para tubería Hierro fundido, aleación Mn-Mo (1010) Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo Hierro fundido, aleación Cr-Mo Hierro fundido, aleación de bajo carbono, Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo Acero, fundido centrifugado para tubería Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo (1020) Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo Hierro fundido, aleación Ni-Cr-Mo Hierro fundido, tubo, fundido centrifugado Alto manganeso, bajo carbono AISI 1522 (1030) Acero, fundido centrifugado para tubería Hierro fuga fundido, tubo, fundido centrifugado Hierro fundido, ASTM 148 (1045) Acero, HSLA plancha, H. T. , ASTM A633 Acero, HSLA plancha, laminado controlado gr C, D Aleación austenitica forjada al manganeso Acero, HSLA plancha, H.T., ASTM A633, Fundición, trabajo pesado, tambor de freno y Gr E Fundición, clase 20, bajo esfuerzo embrague Fundición, clase 30, mediano esfuerzo Fundición, clase 40, altos esfuerzos Fundición, clase 40 especial, altos esfuerzos Fundición, contrapesos Fundición, clase 36 Acero, HSLA (fluencia min. 80 Ksi) Aleación de acero, planchas, H.T., (fluencia Planchas de acero, metaloide especialmente min. 80 Ksi) Acero dúctil 80- 55-06 bajo Acero dúctil 80- 46-12 Acero maleable gr 32510 Acero, H.R.,aleación H.T., barra (4142H, Plancha de acero, H.R., aleación resistente a 4147H, 4150H) Acero, H.R.,aleación forjada (8620H) la abrasión Acero rolado o forjado en caliente 8630/8630H
93
1 1 2 4 1 1 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 1 1 2 1 2 1 1 7 1 6 6 6 6 6 6 6 6 1 1 1 6 6 6 2 3 1 1
MATERIAL DE
MINIMA TEMPERATURA DE
RELLENO
PRECALENTAMIENTO E INTERPASE
SIMBOLO DE SOLDADURA
H H M MM H H M M M M M H M M H M M M H H M,P H M H H MM H XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX H H H XXX XXX XXX M N H H
HASTA
DE ¾”
DE 1
¾”
A 1 ½”
½” A 2
300 300 600 50 70 70 400 500 300 300 600 250 600 300 70 600 400 300 250 70 600 400 600 70 70 50 70 600 600 600 600 600 600 600 600 70 70 70 600 600 600 600 400 70 300
300 300 600 50 70 70 500 500 400 400 600 250 600 400 70 600 450 300 300 125 600 500 600 70 70 50 150 600 600 600 600 600 600 600 600 70 125 70 600 600 600 600 500 70 400
300 ½” 300 700 100 150 150 500 700 450 450 700 300 700 450 150 700 500 350 300 175 700 500 700 150 150 100 225 700 700 700 700 700 700 700 700 150 175 150 700 700 700 700 500 150 450
SOBRE 2 ½”
300 300 700 100 225 225 500 800 500 500 800 300 800 500 225 800 500 400 350 250 800 500 700 225 225 100 300 800 800 800 800 800 800 800 800 225 225 225 800 800 800 800 500 225 500
106 A, C, F 108 109 112, 112A 112C 113 114 116, 116A 119, 119A 120, A, B, C 121 123 124 126 127 128 129, 129P 130 130T 131 132 132A 133 134, 134A P 138 140 142 142ª 142H 143, 143A 144 146 148 150H 154 155 160 161 162 163 164 165 166 166ª 166X 167 171 173 180 187 281 285 365 395 395B 395C 397 398 405, 405X 406, 406X
Acero HSLA, ASTM 572 Planchas de acero al carbono, H.R., Acero nitralloy resistente a la abrasión Acero, H.R., o aleación forjada (4340H) Acero recocido y C.F., aleación (4340) Acero al carbono (1080) Carril de acero, riel en T, trabajo liviano Acero para rieles de grúa, trabajo pesado e Acero recocido y C. intermedio Acero, H.R., o aleación forjada (4140) Acero, H.R., o aleación forjada (4130H) Acero H.R., bajo carbono planchas (1010) Tubos de acero sin costura C.D., (1624) Acero al carbono C.F., (1117) Acero al carbono C.F., (1018) Acero al carbono C.F., (1045) Aceros de bajo Carbono (M1020 & 1018) Acero al carbono H.R., barras Acero al carbono para tuberías sin costura Acero al carbono, barras y planchas (1036) Acero al carbono (1046) barras y planchas Acero, electrical sheets and coils Tubo de acero soldado y sin costura Acero al carbono planchas de piso H.R., Tubería de acero sin costura, C.D., aleación Acero al carbono liberado de esfuerzos, en (4130) Acero al carbono liberado de esfuerzos, en barras (1141) Acero resulfurizado, en barras (1144) barras (1144) Acero al carbono para tuberías sin costura, Acero, H.R., laminas y platinas C.D.,& H.R. (1025) Acero, H.R., aleación (4320H) Acero al carbono para platinas C.R. Acero torcido y pulido C.D.,S.R., en barras Laminas de acero de bajo contenido de (1050) Acero para tuberías soldadas C.F.,(MT1015) carbono, C.R. Planchas de acero, ASTM A537 clase 1 Lingotes de acero, H.R. Acero inoxidable tipo 303 Lingotes de acero, barra imanada C.F. Acero al carbono, H.R.,(1050,1053) barra Acero al carbono, H.R.,(1070) barra semiacabada y lamin. Acero H.R.,H.T aleación ASTM A514 Gr semiacabada Acero H.R.,H.T ASTM A514 Gr E, P & Q J,S,C,B,M,T,F,H,A,R Acero, OX 130 similar al 514 grado C & S , mayores que 2 ½” Acero de bajo carbono para tuberías soldadas HLSA Acero de alto contenido de carbono (1095) Acero normalizado, laminas y platinas barras, laminas, plat. Acero al carbono H.R., planchas y barras Acero keystock estructurales A-36 Acero para tubería sin costura, fluencia min. Acero para tuberías negro sin 90-100 Ksi Acero normalizado costura/soldado uso ordinario Acero al carbono para tubería estructural, Acero para tubería estructural HLSA soldado/sin costura Acero para tubería soldado/sin costura soldado/sin costura Planchas de acero, H.R. aleación resistente a ASTM A500 Acero H.R. y H.T. aleación resistente a la la abrasión H.T. Laminado en caliente O&T 500BHN abrasión
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1 3 3 2 2 3 4 4 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 4 1 1 3 1 1 2 1 1 3 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 2 2
H N N M,R M,R N MM MM M,P M,P M,P H H H H H H H H H H H H H M H H H H H M H H H H H H MM H H N H H M H H N H H H H H H H H H H H H
70 400 600 600 600 600 400 500 500 500 400 70 70 70 70 400 70 300 300 400 400 70 70 70 400 400 400 400 70 70 300 70 400 70 70 70 70 70 70 400 600 100 150 125 70 300 700 70 400 70 70 250 70 70 70 300 300 70 70
70 500 600 600 600 600 500 500 500 500 500 70 70 70 70 500 70 350 350 400 500 70 70 70 500 500 500 500 70 70 300 70 500 70 70 70 70 70 70 500 600 175 250 150 70 300 700 70 500 125 70 300 70 125 125 300 300 70 70
150 500 700 700 700 700 500 700 700 700 500 150 150 150 150 500 150 400 400 450 500 150 150 150 500 500 500 500 150 150 350 150 500 150 150 150 150 150 150 550 700 225 300 175 150 350 700 150 500 175 150 300 150 175 175 300 300 150 150
225 500 700 700 700 700 500 800 700 700 500 225 225 225 225 500 225 400 400 450 500 225 225 225 500 500 500 500 225 225 400 225 550 225 225 225 225 225 225 600 700 250 350 225 225 400 800 225 500 225 225 350 225 225 225 300 300 225 225
504 537 543 A,B,C,X 548 710 710A 710B 737 999 1060 1528 2242 2283 2441 2588
Acero inoxidable tipo 304 Planchas de acero ASTM A537 clase 1 Planchas de aleaciones de acero, O&T reque. Esp. Aleación de acero H.R., (4820H) Ni,Cr,Mo clase 2 gr B
4 1 2 2 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1
Acero normalizado, C-Mn-V ASTM A737 gr Aleación de acero H.R. y H.T. ASTM 514 C modificado Ruedas de camión
MM H M M H H H H N H H H H H
70 70 150 70 70 100 70 150 600 50 70 70 70 70
70 125 200 125 70 175 125 250 600 100 70 125 70 70
150 175 300 175 150 225 175 300 700 100 150 175 150 150
225 225 300 225 225 300 225 350 700 100 225 225 225 225
TABLA 6.1: MATERIALES DE RELLENO Y TEMPERATURAS DE PRECALENTAMIENTO RECOMENDADAS
SIMBOLO DE SOLDADURA PREFERIDO DESIGNACION
TIPO AWS
PROCESO
E70T-1 E71T-1 ER70S-6 E7018 EL12 EM12K ER70S-2 E70T-5
FCAW FCAW GMAW SMAW SAW SAW GTMAW FCAW
M
E90T1-K2 E9018
MINIMO ESFUERZO DE TENSION (Ksi)
MINIMO ESFUERZO DE FLUENCIA (Ksi)
MINIMO PORCENTAJE DE ELONGACION
72 72 72 72
60 60 60 60
22 22 22 22
72 72
60 60
22 22
FCAW SMAW
90 – 100 90
78 77
17 17
N
E100T1-K3 E10018 E11018 E110T5-K4
FCAW SMAW SMAW FCAW
100-120 100 110 113
88 87 97 107
16 16 15 24
P
(T4130) (E4130) (ER4130)
FCAW SMAW GTAW
R
(E4340)
SMAW
H
MM
FF DDD
E307 E308 E309L E309TL-3 E310 E312
SMAW FCAW
85 80 76 76 80 95
30 35 30 30 30 22
E316
E316
75
30
(4IP)
SMAW FCAW
35
40-60
ENiFeCl XXX ENiCl VVV
SMAW FCAW SMAW
ECu
95
MINIMO IMPACTO 20 ft-lb at 0°F 20 ft-lb at 0°F 20 ft-lb at 20°F 20 ft-lb at 20°F 20 ft-lb at 20°F 20 ft-lb at 20°F 20 ft-lb at 20°F 20 ft-lb at 0°F 20 ft-lb at 60°F 20 ft-lb at 0°F 20 ft-lb at 60°F 20 ft-lb at 60°F 20 ft-lb at 60°F
6.2 CLASIFICACION DEL METAL BASE SEGÚN NORMA AWS 14.3-94 SPECIFICATION FOR WELDING EARTHMOVING AND CONSTRUCCION EQUIPMENT El proceso de soldadura usado debe ser uno de los siguientes procesos o combinación de estos procesos: (1) Shielded metal arc welding (SMAW) (2) Submerged arc welding (SAW) (3) Gas metal arc welding (GMAW) (4) Flux cored arc welding (FCAW) Los requerimientos del metal base, material de relleno, temperatura de precalentamiento e interpase serán encontrados en la siguientes tablas. (1) aceros listados y definidos en la tabla 2 son precalificados para soldadura provee la temperatura de precalentamiento e interpase, las temperaturas usadas no deben ser menores que aquellas listadas en la tabla 4 donde se encuentran los requerimientos de las propiedades mecánicas de esta especificación.
TABLA 6.3 Clasificación de soldabilidad – típicos productos de acero
Clase I
AISI/SAE 1005, 1006, 1010, 1012, 1015, 1016, 1017, 1020, y 1021.
Clase II
ASTM A36; A53, Gr B, A106, A131, A139, A500, A501, A516, A524, A529, A570, Gr A, B, C, CS, D, E, y R.
Clase III
ASTM A242; A441; A537; Gr A y E; A572, Gr 42, Y 50; A588; A618; A656; Gr 50, A715, Gr 50; API 5LX, Gr 42; ABS, Gr AH, DH, y EH
Clase IV
ASTM A572, 60, 65, A656, Gr 60, 70 & 80, A715, Gr 60, 70 Y 80.
Clase V
ASTM A514 y 517
TABLA 6.2: MATERIAL DE RELLENO Y SUS ROPIEDADES
96
(2) los aceros precalificados están divididos en cinco clases de soldabilidad para el propósito de especificación de mínima temperatura de precalentamiento e interpase para la soldadura, la tabla 3 lista típicos productos de acero que son en cada una de estas clases.
Mínimo esfuerzo 2 de fluencia (Ksi) 3
Máximo CE
TABLA 6.4 Clasificación de soldabilidad Aceros al carbono Aceros de altos estructurales esfuerzos y baja aleación 1 1 Clase I Clase II Clase III Clase IV 30-46 35-55 40-55 50-80
Aceros templados y revenidos Clase V 90-100
0.38
0.48
0.63
--
0.74
0.23 0.90 0.04 0.05 0.60 a a a a a a a a a
0.30 1.35 0.04 0.05 0.60 a a a a a a a a a
0.24 1.65 0.04 0.05 0.90 1.25 1.00 0.25 4,5 0.10 0.07 0.15 4 0.04 1.00 --
---------------
0.22 1.50 0.04 0.05 0.90 1.50 2.00 0.65 5 0.08 0.10 0.15 -0.50 0.006
Máximos Limites 6 Químicos Carbón Manganeso Fósforo Azufre Silicio Níquel Cromo Molibdeno* 4,5 Vanadio Titanio Zirconio 4 Columbio Cobre Boro
Notas: 1. Solamente ASTM A572, A656 y A715 (Aleaciones con alguna combinación de Columbio, Vanadio y Nitrógeno) son precalificados Bajo la clase IV aceros que no contienen nitrógeno como A572 y A715 son precalificados bajo la Clase III. 2. Mínimos esfuerzos de fluencia son generalmente los valores publicados por el productor en caso donde los valores no son publicados el valor de ellos es usado para propósitos de diseño. 3. El Carbono Equivalente, CE el máximo valor de carbono equivalente mostrado son basados en los límites máximos de materiales más la revisión del análisis de tolerancia: ya sea que tener precaución cuando sean usados estos máximos límites son aprobados.
Mn Si ( porcentaje ) 4 4 Mn Ni Cr Mo * V ( porcentaje ) Acero de altos esfuerzos y baja aleación: CE = C + 6 20 10 10 10 Aceros al Carbono: CE = C +
Cuando los niveles de Mo, Cr, Ni, y V totales son mayores que 0.20 por ciento use la formula del CE para aceros de baja aleación y altor esfuerzos. Cuando el molibdeno exceda 0.50 por ciento el molibdeno es aumentado en el calculo del CE.
97
4. los máximos porcentajes para el columbio y vanadio son 0.10 por ciento. 5. cuando los soldadores van ha hacer una alivio de tensiones, el metal de soldadura depositado no debe exceder 0.05 por ciento de vanadio. 6. los niveles residuales de las aleaciones pueden tener una influencia en la soldabilidad; ya sea que sus efectos deben ser considerados durante el cálculo del CE.
(3) La clasificación de soldabilidad para aceros no listados en la tabla 3 puede ser determinado por comparación de las limitaciones dentro de esta lista de clases, en la tabla 3 estas limitaciones son: (a) Mínimo esfuerzo de fluencia. (b) Carbono Equivalente. (c) Máximo limite para elementos individuales de la aleación. (4) Tabla 5 lista de material de relleno precalificado para juntas de penetración completa, cuando el diseño de las soldaduras requiere que el metal de relleno será igual al esfuerzo de tensión del metal base, esfuerzos mas bajos para el material de relleno pueden ser especificados.
TABLA 6.5 1,2 Mínima temperatura de precalentamiento e interpase Para procedimientos precalificados Proceso de soldadura Espesor de Espesor parte de un punto de soldadura
SMAW con otros con electrodos con bajo contenido de hidrógeno
SMAW con electrodos de bajo contenido de hidrogeno SAW, GMAW, o FCAW
SMAW con electrodos de bajo contenido de hidrogeno SAW con carbono o aleaciones de acero alambre, neutral y flujo activo3 GMAW o FCAW
SAW con acero al carbono alambre flujo de aleaciones
Acero Clase I In. 3/4 De ¾a1 ½ De 1½a2 ½ Sobre 2 ½
mm 19.1 19.1a38.1 38.1a63.5 63.5
ºF 50 50 50 200
ºC 10 10 10 95
Clase II ºF 50 150 225 300
ºC 10 65 105 150
Clase I ºF 50 50 50 150
ºC 10 10 10 65
Clase II ºF 50 50 150 225
Clase III ºC 10 10 65 105
Clase IV ºF 50 150 225 300
ºC 10 65 105 150
Clase V ºF 50 125 175 225
ºC 10 50 80 105
Clase V ºF 50 200 300 400
Nota: 1. Cuando se esta usando una temperatura de metal base por debajo del listado por el proceso de soldadura y el espesor del material que esta siendo soldado este debe ser precalentado (excepto se estipule de otro modo) de manera semejante que las superficies de las partes sobre las cuales el metal de soldadura esta siendo depositado, estas están por encima de la mínima temperatura especificada para una distancia igual al espesor de la parte que esta siendo soldada pero no menor que 3 pulg. (76.2 mm) avanzando a ambos lados lateralmente de la soldadura. La temperatura de precalentamiento e interpase debe ser suficiente par prevenir la formación de fisuras específica la mínima temperatura mostrada que puede ser requerida para las más altas restricciones de soldadura. Para aceros templados y revenidos la máxima temperatura de precalentamiento e interpase no debe exceder 400ºF (205ºC) para espesores por encima de 1 ½ pulg. (38 mm) inclusive y 450ºF
98
ºC 10 95 150 205
2. 3.
(230ºC) para mayores espesores. Cuando se suelde aceros templados y revenidos el aporte de calor no debe exceder las recomendaciones de los fabricantes de aceros. en juntas que envuelven combinaciones de metal base, el precalentamiento debe ser especificado por los altos esfuerzos. flujo neutral, flujo cuyo propósito primario es proteger el metal soldado. Flujo activo, flujo cuyo propósito primario es desoxidar el metal soldado. Flujo de aleación, flujo cuyo propósito primario es alear el metal soldado.
TABLA 6.6 Requerimientos del metal de Relleno para juntas de penetración completa Metal base
SMAW
Proceso de soldadura SAW
GMAW
FCAW
AWS A5.17 F6X-EXXX o F7X-EXXX
AWS A5.18 ER70S-X
AWS A5.20 E6XTX-X o E7XTX-X (Excepto-2,-3,-10, -GS)
AWS A5.18 ER70S-X
AWS A5.20 E7XTX-X (Excepto -2, -3, -10, -GS)
AWS A5.23 F8X-EXXX-X F9X-EXXX-X
AWS A5.28 ER80S-X ER90S-X
AWS A5.29 E8XTX-X E9XTX-X
AWS A5.23 F11XX-EXXX-X
AWS A5.28 ER110S-X
AWS A5.29 E11XTX-X
AWS A5.1 Clase I y Clase II E60XX o E70XX AWS A5.5 E70XX-X Clase III AWS A5.1
AWS A5.23 E7XEXXX-X AWSA5.17 F7XX-EXX
E70XX AWS A5.5 Clase IV
E80XX-X E90XX-X AWS A5.5
Clase V E110XX-X
Notas: 1. en metales que envuelven metales base diferentes y diferentes puntos de fluencia o esfuerzos, se puede ser usado como material de relleno el material base de menor esfuerzo. 2. el material de relleno de menor o mayor esfuerzo puede ser usado donde lo especifique el diseño. 3. si el tipo EXXTX-2 material de relleno son usados satisfactoriamente sobre prototipos probados en vehículos, esto califica el uso de tipos EXXTX-2 materiales de relleno para producción 4. clasificación de bajo hidrogeno.
6.3 CRITERIOS DE SELECCION DE MATERIAL DE APORTE La selección del tipo de electrodo para un trabajo específico debe considerar: a) Las características de soldabilidad del material base (propiedades mecánicas, composición. química, características metalúrgicas) b) La calidad requerida en la estructura o componente a ser soldado (calidad radiográfica, terminación superficial, socavado, salpicado. etc.) c) Posición de soldadura (en obra, taller, disponibilidad de manipuladores, etc.)
99
d) Tipo de junta (filete, a tope, grado de penetración) e) Restricción (tipo de junta, rigidez de la estructura, separación de las piezas, espesores, espesor relativo del metal base vs. Cordón.) f) Propiedades
requeridas
de
las
soldaduras:
resistencia,
ductilidad,
tenacidad, propiedades fractomecanicas, etc. En general, las propiedades mecánicas del metal de soldadura deben igualar o exceder las del metal base y poseer aproximadamente la misma composición química. g) Costos (posición, velocidad de deposición, facilidad de remoción de escoria, facilidad de operación, secado, control de la soldadura, etc.) h) Equipamiento disponible (transformadores, transformadores rectificadores, equipos rotativos, equipamientos auxiliares, puentes grúas, guinches, etc.) i) Mano de obra disponible (soldadores, requerimientos de calificación, inspectores, etc.) Entonces, hecho el análisis del material base a soldar, tanto su composición química como sus valores mecánicos, seleccionaremos un material de aporte tal que nos permita obtener bajo las condiciones de trabajo que nos impone lo expresado anteriormente: La resistencia a la tracción, el límite de fluencia, el alargamiento y la resiliencia (si requiere) del material de aporte un poco mayor que el del material base, entre 1 a 10 % superior La composición química del aporte debe guardar similitud con el metal base. Los catálogos comerciales de las distintas empresas proveedoras indican para cada un o de sus productos, el uso para lo cual está diseñado y para el cual se
100
aplica, las propiedades mecánicas, las composiciones químicas, las posiciones de soldadura, las condiciones eléctricas en que puede operar, etc. 6.4 PLANCHAS Y MATERIALES ANTIDESGASTE Las planchas de acero fabricadas para aplicaciones de protección antidesgaste (protección contra impacto y abrasión) contienen, aparte del elemento base (Fe), diversos elementos de aleación (C, Mn, Ni, etc.), que se agregan en diferentes proporciones para acentuar propiedades específicas tales como dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, tenacidad, fluidez, etc. En la Tabla 6.7 se resumen los efectos de los elementos de aleación sobre dichas propiedades. Cada una de las planchas comerciales, como se verá, contiene algunos de estos elementos en proporciones, determinadas por los fabricantes ELEMENTO
EFECTO
B
- Boro
Dureza
C
- Carbono
Dureza, Resistencia
Cr
- Cromo
Dureza, Resistencia al Desgaste, Resistencia a la Corrosión
Co
- Cobalto
Resistencia a la Corrosión, Dureza en Caliente
Fe
- Fierro
Elemento Base
Mn
- Manganeso
Tenacidad, Capacidad de Endurecimiento por Deformación
Mo
- Molibdeno
Resistencia, Dureza, Resistencia al Desgaste
Ni
- Níquel
Dureza, Resistencia a la Corrosión
Si
- Silicio
Fluidez
Ti
- Titanio
Dureza, Resistencia al Desgaste
W
- Tungsteno
Dureza, Dureza en Caliente, Resistencia al Desgaste
V
- Vanadio
Tenacidad, Resistencia al Desgaste
TABLA 6.7: EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION SOBRE LAS PROPIEDADES DE LAS PLANCHAS
101
Existe en el país una variedad de planchas antidesgaste ofrecidas en el mercado. Una clasificación de acuerdo al grupo de aleación de cada una de las planchas comerciales. En los párrafos siguientes se dan las principales características de estas planchas. Planchas de acero NK Everhard Es un acero de aleación, de bajo contenido de carbono, templado y revenido, que combina una buena soldabilidad, con excelentes propiedades de resistencia al desgaste y a la tracción, junto a un buen nivel de tenacidad a altas y bajas temperaturas
Con aleaciones
Estándar
Tipo
ESPECIFICACIONES DE NK EVERHARD Grado
Alcance de espesores mm
térmico
NK-EH-400
6-50
Composición Química
Tratamiento
Tratamiento térmico controlado
C
NK-EH-400A
0.25 máx.
NK-EH-500A
P
S
1.60 máx.
Mo
V
Ti
B
0.03 máx.
0.03 máx.
-
-
0.005 0.020
0.004 máx.
0.10 – 0.50
0.10 máx.
0.02 máx.
0.004 máx.
0.8
0.55 máx. 1.60 máx.
0.35 máx.
Cr 0.40
0.55 0.35 máx.
Tratamiento térmico controlado
Mn
0.20 máx.
NK-EH-500
6-100
Si
0.03 máx.
0.55 máx.
TABLA 6.8 COMPOSICION QUIMICA
102
0.03 máx.
0.40 1.20
Propiedades mecánicas Grado
Espe sor mm
Prueba de tracción
Tratamiento térmico Espécimen de prueba
NK-EH-400
19
NK-EH-500
19
NK-EH-400A
20
NK-EH-500A
20
Tratamiento térmico controlado
Tratamiento térmico controlado
Dirección de muestreo
JIS - 5
C
JIS - 5
C
JIS - 5
C
JIS - 5
C
Punto cedente N/mm2 (Kgf/mm2)
1163 (118.6) 1297 (132.3) 1147 (119.7) 1321 (134.7)
Prueba de doblez
Resistencia a la tracción N/mm2 (Kgf/mm2)
1316 (134.2) 1449 (147.8) 1369 (139.6) 1516 (154.6)
Prueba de impacto Charpy Valor de impacto vEo ºC promedio (Kg.f)
Dirección de muestreo
Radio de doblez espesor x3
Dirección de muestreo
19.8
JIS - 1
L
Bueno
-
-
442
17.7
JIS - 1
L
Bueno
-
-
508
23.6
JIS - 1
L
Bueno
L
22.9
JIS - 1
L
Bueno
L
%
Industria
Acero y vigas
70 (7.1) 65 (6.6)
Aplicaciones
Cemento y minería
Industria automotriz y de construcción
Industria química Otros
Canal giratorio superior BF Canal fijo BF, forro, forro de tolva superior, forro de compuerta Depurador venturi de lavado a gas BF, y válvula de tabique Pantallas para minerales y amortiguador de conmutación Canal de derivación para transportadores de minerales Forro para mezcladoras rotatorias Material de forro para mezcladora de concreto con turbina Paleta para lo de arriba Canal transportador para la planta mezcladora de concreto Mezclador de marcha interrumpida para cemento arcilloso Tubo transportador para sólidos (tubería neumática para minas de mineral) Palas y cubos de bulldozer Planchas de excavación para bulldozer Forros exteriores de cubos para bulldozer Plataformas de remolque Recipientes para camiones volquetes y de carga Cubos de draga Agitadores para plantas de asfalto Canal transportador de arena Elevadores de cubo para mineral sulfurado Taladros de masa Forros de tijeras
TABLA 6.10 APLICACIONES
103
Dureza Brinell (Carga de 3,000) kg Promedio de 5 valores
Espécimen de prueba
Alargamiento
TABLA 6.9 PROPIEDADES MECANICAS
Prueba de dureza
429 542
Soldadura Con NK EVERHARD puede lograrse una excelente soldadura de unión mediante el proceso de soldadura de bajo contenido de hidrógeno, soldadura por arco con blindaje metálico o por soldadura por arco CO2. 1 Ejemplo de materiales de soldadura La tabla muestra un ejemplo de materiales de soldadura usados con NK EVERHARD. 2 Precalentamiento El proceso de precalentamiento varía según la composición química, el espesor de la plancha y las condiciones restrictivas de las áreas de soldadura. Para fines de referencia en la tabla se muestra la temperatura de precalentamiento recomendada basada en los resultados de la prueba, bajo una condición muy restrictiva. 3 Calentamiento posterior En general, no siempre se requiere el calentamiento posterior de no usarse el material de soldadura de superficie dura. 4 otros ítems generales
Antes del uso, vuelva a secar los electrodos de soldadura a 350 – 400ºC por aproximadamente 1 hora.
Quite la herrumbre grasa, escoria y otras materias indeseables de la superficie de la soldadura y manténgala en un estado impecable.
Si se hace cebadura por arco en la superficie del metal base, puede ocurrir grietas. Por lo tanto adopte el método de soldadura de paso posterior o método de formación de arcos de pieza residual.
104
Mantenga la longitud del arco lo mas corto posible.
Evite cuanto sea posible la oscilación del electrodo, limite a no mas de 1.5 veces del diámetro del electrodo de soldadura.
La entrada térmica debe ser más de 2kJ/mm.
Requisitos de unión soldada
Grado
Cuando la facilidad de soldadura es el requisito mas importante
Para todos los grados
Soldadura por arco con blindaje metálico Marca Grado AWS
Soldadura por arco con blindaje de gas Marca Grado AWS
LB – 62 LB – 62UL
E9016 – G E9016 – G
MG-50 (CO2) MGS-50 (Ar+CO2)
LB – 116 LB – 80UL
E11016 – G E11016 – G
MGS-50 (Ar+CO2)
ER70S – G ER70S – G ER110 – G
TABLA 6.11 EJEMPLO DE SOLDADURA MG-50 (CO2)
Grado NK – EH400 NK – EH500 NK – EH400A NK – EH500A
Espesor mm
Soldadura por arco con blindaje metálico
20 40 19 40 20 40 20 40
100 175 125 175 100 150 125 175
Soldadura por arco con blindaje de gas 50 100 75 125 75 125 100 150
TABLA 6.12 TEMPERATURAS DE PRECALENTAMIENTO
Carburo de cromo Composición química SA1750CR es una capa superpuesta que consiste de una matriz con una gran concentración de carburo de cromo metalúrgicamente fundido con un apropiado sustrato. Un típico deposito SA1750CR composición química. C: 4.0 a 5.0 % Mn: 1.0 a 1.5 % Cr: 30 a 40 % Fe y otros
105
tendrá la siguiente
Microestructura El estándar SA1750CR la capa superpuesta consiste de una matriz con alto cromo austenítico 40 a 45 % M7C3 carburo de cromo primario otras microestructuras pueden ser desarrolladas a solicitud. Dureza La dureza de una capa superpuesta SA1750CR es una composición de la dureza del carburo de cromo con la firmeza que le da la matriz austenitica, la macro dureza que le da la capa superpuesta es de 55 a 62 HRc dependiendo del espesor de la capa superpuesta. Resistencia a la Abrasión Para abrasión en frío, las pruebas tienden a mostrar una relación de desgaste de 30 a 1 del SA1750CR sobre el acero dulce y una relación de 12 a 1 sobre el tratamiento térmico AR 400. ASTM G65 RWAT Resistencia al impacto la capa SA1750CR superpuesta tiene una resistencia
moderada
impacto
Rango de temperaturas La capa superpuesta SA1750CR permanecerá sobre la plancha hasta que la abrasión tenga una temperatura por encima de 1100 ºF. Características La superficie de la capa superpuesta SA1750CR consiste de una serie de cordones (¾ “a 1 ½ “pulgadas de ancho).con numerosas fisuras de línea muy fina están apropiadamente espaciados, son un fenómeno natural de alivio de esfuerzos y beneficiosos para el material. Las fisuras se propagan a través de la capa superpuesta y el final de la plancha base.
106
FIGURA 6.1 COMPOSICION DEL CARBURO DE CROMO
CARBURO DE TUNGSTENO El material de KENNAMETAL KENCAST es una combinación compuesta de excepcional dureza del carburo de tungsteno cementado de Kennametal endurecido al aire y practico con la tenacidad del acero para resistir el desgaste en severas condiciones de operación. Dureza Por el tipo de combinación de varios compuestos entre la matriz de acero y el carburo de tungsteno, la dureza de las partes de Kennametal KENCAST no pueden ser medidos como materiales convencionales resistente al desgaste, sin embargo, aquí están los rangos de dureza para los ingredientes de la composición:
Carburo de tungsteno
Matriz de acero (aleado para el carburo) 52 – 58 HRC
Acero base
86 – 91 HRA
38 – 50 HRC
Tipos Las partes básicas de Kennametal KENCAST consisten de gránulos de carburo de tungsteno y/o insertos para el aleado en la matriz de acero
107
Acerca de la composición de los ingredientes
Se usa acero endurecido al aire (Cr, Ni, Mo) durante el aleado metalúrgico, la matriz de acero (las partículas alrededor del carburo) se alean con el tungsteno y cobalto.
Los granos de carburo de tungsteno son aproximadamente de ¼” de espesor en la superficie de desgaste; las tolerancias son ± 1/16” con todas las dimensiones de fundición
Cuando es requerido, el carburo/matriz de acero puede tener polvo de diamante en la zona de desgaste.
Las partes de Kennametal KENCAST no pueden ser tratadas térmicamente debido a la diferencia del coeficiente de expansión térmica del carburo de tungsteno y el del acero (cuando se realiza un tratamiento térmico el acero se expande cerca de dos veces a mas).
Acerca de la matriz de acero (en % de peso)
Carbono
0.28 – 0.35
Manganeso
1.5 – 2.0
Silicio
1.3 – 1.7
Aluminio
0.08 – 0.15
Níquel
1.0 – 2.0
Cromo
0.80 – 1.2
Molibdeno
0.20 – 0.30
108
0.052” alambre (tubular) Airco A681 o equivalente Protegido con dióxido de carbono 22 a 24 voltios/200 a 235 amp.
1/8” electrodo 7018 – M o equivalente bajo hidrogeno 21 a 33 voltios/135 a 185 amp.
TABLA 6.13 INSTRUCCIIONES DE SOLDEO
Líneas guía
Las partes a ser soldadas deben estar a 70ºF aproximadamente
El material de Kennametal KENCAST no debe exceder los 600º
En ningún momento durante el proceso de la soldadura.
FIGURA 6.2 CARBURO DE TUNGSTENO
109
TABLA 6.14 TAMAÑOS Y DIMENSIONES DEL CARBURO DE TUNGSTENO
110
CAPITULO VII DISEÑO DE JUNTAS SOLDADAS 7.1 JUNTAS SOLDADAS El conocimiento de la terminología de juntas soldadas es esencial en las comunicaciones del trabajo diario. El uso de términos apropiados hace mucho más fácil para el personal de soldadura el relevo de los problemas de soldadura y presentación encontrados durante el proceso de fabricación a otro personal. Hay una relación directa entre los términos de juntas soldadas y los símbolos suplementarios de soldadura de información y dimensionamiento. Hay cinco juntas básicas usadas en soldadura de metales: a tope, en L, en T, solapada y en borde, se aplican símbolos y tipos precisos de soldadura a estas juntas. Un número de diferentes tipos de soldadura puede ser aplicado a cada tipo de junta dependiendo del diseño de la junta. Una cuestión de suma importancia en el proceso de soldar es la selección del mejor y mas adecuado tipo de junta a utilizar en cada aplicación concreta la mejor junta es la que con un mínimo costo satisface todas las condiciones de servicio al seleccionar la junta deben considerarse 3 factores
la carga y sus características es decir si la carga es de tracción o de compresión y si existe alguno combinación de esfuerzos de doblado fatiga o choque
la forma en que la carga es aplicada o sea si su acción es continua variable o instantánea
el costo de preparación y de la ejecución propiamente dicha de la soldadura
111
Otros efectos que deben tenerse en cuenta son los efectos de alábelo la comodidad para soldar, la uniformidad y apariencia de la soldadura. 7.2 PARTES DE LA JUNTA SOLDADA Una vez que el tipo de junta es identificado, puede ser necesario describir exactamente el diseño de junta requerido. Para hacer esto, el personal de soldadura e inspección debe ser capaz de identificar aspectos individuales que hagan de la geometría de la junta una junta particular. La nomenclatura asociada con estos aspectos incluye: Raíz de junta Superficie de bisel superficie de la raíz Borde de la raíz Abertura de raíz Chaflán Ángulo de chaflán Ángulos de bisel Radio del bisel Dependiendo del diseño de la junta, la geometría de la junta puede tomar (ligeramente) diferentes formas. La raíz de la junta se define como “la parte de una junta a ser soldada donde los componentes se aproximan lo más próximamente entre sí. Superficie de bisel es, “la superficie de un componente incluida en el bisel”. La superficie de la raíz (generalmente llamada land) es “la porción de la superficie del bisel dentro de la raíz de la junta”. Por último, borde de la raíz, es definida como “una superficie de la raíz de ancho cero”.
112
Otros aspectos que puedan requerir una descripción por el personal de soldadura son mostrados en la figura 7.1. Estos elementos son a menudo variables esenciales en los procedimientos de soldadura, así como en la soldadura de producción, y le puede ser requerido al personal de soldadura que los midan para determinar si cumplen con las especificaciones de plano u otros documentos.
FIGURA 7.1: GEOMETRIA DEL CHAFLAN DE UNA SOLDADURA
7.3 LIMITACIONES EN TAMAÑOS Y LONGITUDES DE LA SOLDADURA 7.3.1 TAMAÑO MINIMO A continuación trataremos las conexiones con soldadura de filete mostrando las recomendaciones que AISC-LRFD ha establecido para asegurar que estas se efectúen correctamente y luego sean capaces de tener la resistencia de diseño.
113
Espesor de la pieza mas gruesa unida T (pulgadas) 1/8 < T ≤3/16 3/16 < T ≤ 1/4 1/4 < T ≤ 1/2 1/2 < T ≤ 3/4 3/4 < T ≤ 1 1/2 1 ½ < T ≤ 2 1/4 1¼
Tamaño mínimo soldadura de filete
Tamaño mínimo garganta soldadura penetración parcial
Pulg.
mm.
Pulg.
mm.
1/8 1/8 3/16 1/4 5/16 5/16 5/16 5/16
3 3 5 6 8 8 8 8
1/16 1/8 3/16 1/4 5/16 3/8 1/2 5/8
1.5 3 5 6 8 9.5 12 16
7.3.2 TAMAÑO MAXIMO DE LA SOLDADURA Cuando el espesor del borde es menor o igual a 1/4”, el espesor máximo puede ser ws = 1/4" (6.4mm) Cuando el espesor del borde es mayor de 1/4" el máximo tamaño de la soldadura podrá ser igual al espesor de la pieza menos 1/16” (1.5mm) TABLA 7.1: TAMAÑO MINIMO DE SOLDADURA DE FILETE
FIGURA 7.2: TAMAÑO MAXIMO DE SOLDADURA DE FILETE
7.3.3 LONGITUD MINIMA DE UN CORDON La longitud ls del cordón no será menor que 4 veces el tamaño de la soldadura. Asimismo no menor a la distancia b que los separa habrá un retorno de 2ws. También la longitud del traslape no será menor a 5t.
114
FIGURA 7.3: LONGITUD MINIMA DE UN CORDON
7.4 AREAS EFECTIVAS EN LAS SOLDADURAS Para las soldaduras acanaladas de penetración total la garganta será el espesor de la pieza menos gruesa unida. Como se indica en las figuras siguientes
FIGURA 7.4: SOLDADURAS ACANALADAS PENETRACION COMPLETA
Para las soldaduras acanaladas de penetración parcial el espesor efectivo a considerar será el indicado en las figuras siguientes.
FIGURA 7.5: SOLDADURAS ACANALADAS PENETRACION PARCIAL
Para la soldadura de filete considerar la idealización de la sección en un triangulo rectángulo isósceles, la garganta (dimensión critica) será T e =
115
(0.707ws) para soldaduras de arco con electrodos protegidos. En cambio en el caso de soldaduras de arco sumergido, tomando en cuenta la mejor calidad de las mismas se considera: 1. Soldadura con ws ≤ 3/8” (9.5 mm): la garganta Te será ws 2. Soldadura con ws > 3/8” (9.5 mm): la garganta Te será 0.0707ws + 0.11” (2.5mm)
FIGURA 7.6: FILETES DE SOLDADURA
Para soldaduras de ranura y tarugo se considera el área de la sección transversal de la soldadura. 7.5 RESISTENCIA NOMINAL DE LAS SOLDADURAS En principio las soldaduras deben tener suficiente material del electrodo adecuado para transmitir todas las cargas que se les impongan; las soldaduras acanaladas se dimensionaran para transmitir los esfuerzos directos ya sea de tracción compresión o corte, mientras que las soldaduras de filete, no importa la dirección de la carga, se considerara que la transmisión es siempre por corte en la sección critica, es decir en la garganta. 7.5.1 RESISTENCIA NOMINAL DE LAS SOLDADURAS ACANALADAS: Rnw Se considera que la resistencia de las soldaduras acanaladas es igual a la resistencia del área efectiva de las soldaduras que se unen. Se requiere, eso si, que para esfuerzos perpendiculares al cordón, el electrodo deberá tener una
116
resistencia que se compare con la resistencia de las piezas unidas (matching material). Si el esfuerzo es de compresión, se permite un material de electrodo hasta 10 ksi menor. Rnw= Te Fy para tracción o compresión Rnw = Te (0.60Fy) para corte.
FIGURA 7.7 RESISTENCIA DE LAS SOLDADURAS
7.5.2 RESISTENCIA NOMINAL DE LAS SOLDADURAS DE FILETE: Rnw La resistencia Rnw de una soldadura de filete por unidad de longitud (por una pulgada si se trata de unidades inglesas) se basa en la suposición de que la falla de la soldadura es por corte en su sección critica (área efectiva) o si no por corte en el área de contacto entre el cordón y el material base.
FIGURA 7.7: (CONTINUACION) RESISTENCIA NOMINAL DE LAS SOLDADURAS
En realidad la distribución de esfuerzos a lo largo de una soldadura de filete es compleja como se muestra en la figura depende de la longitud y dirección de
117
las fuerzas en las relación a los cordones. Sin embargo, esto se ignora y se prefiere suponer una distribución igual en todo el cordón. 7.6 ESPECIFICACIONES AISC-LRFD PARA SOLDADURAS Volviendo a la filosofía, que se ha expuesto varias se tiene ΦRn ≥ γi Qi Donde: Φ
factor de resistencia;
Rn = Rnw
resistencia nominal, por lo que Φ Rnw = resistencia de diseño
γi
factor de mayorización
Qi
efectos de las cargas aplicadas, por lo que γi Qi son los efectos
factorizados de las cargas Ru Entonces se deberá tener: ΦRn ≥ Ru Donde Ru = carga factorizada por unidad de longitud en la unión soldada. 7.6.1 SOLDADURA ACANALADA: (AISC – LRFD J2.1) La resistencia de diseño de las conexiones acanaladas por unidad de longitud para una soldadura de penetración total depende del tipo de esfuerzo aplicado 1. tracción o compresión perpendicular al área efectiva y tracción paralela al eje de la soldadura: eficiencia 100% ΦRnw= 0.90Te Fy para el material base, ΦRnw= 0.90Te Fyw para la soldadura. 2. corte en el área efectiva: eficiencia 100% ΦRnw= 0.90Teσy = 0.90Te(0.6Fy). Para el metal base ΦRnw= 0.90Te (0.60Feex), para soldadura.
118
Se nota que la resistencia al corte del material σy es considerado como el 60% de la resistencia a la fractura del material a la tracción. 7.6.2 SOLDADURA DE FILETE: (AISC – LRFD J2.2) La resistencia de diseño por unidad de longitud de cordón de soldadura se basa en la resistencia al corte a través de la garganta de la misma: ΦRnw= 0.75Te (0.60Fexx), para la soldadura, Y no menor de la resistencia a la fractura del metal base adyacente: ΦRnw= 0.75ws (0.60Fu), Te dimensión de la garganta ws tamaño de la soldadura Fexx resistencia a la fractura de la soldadura Fu
resistencia a la fractura del metal base.
FIGURA 7.8: SOLDADURA DE FILETE
7.7 SOLDADURA CON BISEL Una soldadura con bisel es, “una soldadura hecha en un bisel entre las piezas”. Hay ocho tipos de soldadura con bisel: 1. Bisel recto 2. A tope con inglete 3. Bisel en V 4. Bisel en 1/2 V 5. Bisel en U
119
6. Bisel en J 7. Bisel en V ensanchado 8. Bisel en 1/2 V ensanchado Sus nombres implican como las configuraciones actuales se ven cuando son vistas en sección transversal. Todos estos tipos de soldadura con bisel pueden ser aplicados a juntas que son soldadas de un solo lado o de ambos lados. Como se imagina, una junta soldada simple es una “junta soldada fusionada que ha sido soldada de un solo lado”. De la misma manera, una junta soldada doble es “una junta soldada fusionada que ha sido soldada de ambos lados”. Soldaduras con bisel de diferentes tipos son usadas en varias combinaciones. La selección está influenciada por la accesibilidad, economía, adaptación al diseño estructural, distorsión esperada y el tipo de proceso de soldadura usado. Las soldaduras con bisel recto son las más económicas de usar, pero están limitadas por el espesor de los componentes. La soldadura con bisel recto con penetración total, soldada de un solo lado, generalmente no son usadas para material más fino que ¼ de pulgada. Materiales finos requieren la selección de geometría de juntas que acomoden otros tipos de soldaduras con bisel. En juntas finas la geometría particular debe proveer accesibilidad para soldar, asegurando la solidez y resistencia de la soldadura, y minimizando la cantidad de metal removido. Por razones económicas, estos diseños de juntas deben ser elegidos con abertura de raíz y ángulo de bisel que requieran la mínima cantidad de metal de soldadura, pero que aún reúnan las condiciones de servicio de la soldadura. La selección de las aberturas de
120
raíz y ángulos de bisel es influenciada por el metal a ser unido, la ubicación de la junta dentro de la soldadura, y las condiciones de servicio requeridas. Las soldaduras con biseles en J o U pueden ser usadas para minimizar los requerimientos de metal de soldadura cuando los factores económicos excedan en valor el costo de la preparación del borde. Estos tipos de soldaduras son especialmente útiles en secciones de poco espesor. Soldaduras con bisel en 1/2 V y con bisel en J son más difíciles de soldar que aquellas con bisel en V o en U, debido al borde vertical. Soldaduras con bisel en V ensanchado y bisel en 1/2 V ensanchado son usadas en conexión con componentes de bordes curvos o redondeados. Soldaduras de filete ANSI/AWS A2.4 define a una soldadura de filete
121
FIGURA 7.9: SOLDADURAS CON BISEL SIMPLE Y DOBLE
122
FIGURA 7.9: (CONTINUACION) SOLDADURAS CON BISEL SIMPLE Y DOBLE
123
5 SOLDADURA DE FILETE ANSI/AWS A2.4 define a una soldadura de filete como, “una soldadura de sección transversal aproximadamente triangular uniendo dos superficies aproximadamente en ángulos rectos en una junta solapada, en T o en L”. Cuando el diseño lo permite, es preferida la soldadura de filete a la soldadura con bisel por razones económicas. Generalmente no se requiere preparaciones de borde para soldadura de filete, pero la superficie a soldar debe estar limpia. La soldadura de filete no toma el nombre de la geometría de junta asociada, como la soldadura con bisel; es un tipo particular de soldadura aplicada a una junta solapada, T o junta en L. Las soldaduras de filete son usadas (algunas veces) en combinación con las soldaduras con bisel. Las soldaduras de filete son hechas usando soldadura simple y doble. También son aplicadas usando una o varias pasadas. Las soldaduras de filete (sobre la longitud completa de la junta), a menudo son realizadas con pasadas discontinuas simétricas o asimétricas. Una soldadura de filete discontinua simétrica es, “una soldadura intermitente sobre ambos lados de una junta en la cual los incrementos de un lado son alternados con los del otro”. Una soldadura de filete discontinua asimétrica es, “una soldadura intermitente sobre ambos lados de la junta en la cual los incrementos de soldadura en uno de los lados están aproximadamente opuestos a los del otro lado”. La figura 7.10 (E y F), ilustra ambos tipos de soldadura de filete. Dos de los tipos de soldaduras usadas para unir juntas solapadas son soldaduras en botón o en tapón y soldaduras en ranura o en ojal. La soldadura en botón o en tapón es “una soldadura hecha en un agujero circular en uno de
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los componentes de la junta fundiendo ese componente con el otro componente”. Una soldadura en ranura o en ojal es “una soldadura hecha en un oblongo o en un agujero alargado en uno de los componentes de la junta fundiéndose ese componente con el otro”.
FIGURA 7.10: APLICACIONES DE LA SOLDADURA DE FILETE
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FIGURA 7.10: (CONTINUACION) APLICACIONES DE LA SOLDADURA DE FILETE
7.8 CLASIFICACION DE LAS JUNTAS DE ACUERDO AL ESPESOR DE LA PLANCHA Elección del tipo de junta.- Una cuestión de suma importancia en el trabajo de soldar por arco es la selección del mejor y más adecuado tipo de junta a utilizar en cada aplicación concreta. La mejor junta es la que, con un mínimo costo, satisface todas las condiciones de servicio. Al seleccionar la junta, deben tomarse en cuenta tres factores: • La carga y sus características, es decir si la carga es de tracción o de comprensión y si existe alguna combinación de esfuerzos de doblado, fatiga o choque. • La forma en que la carga es aplicada, o sea si su acción es continua, variable o instantánea. • El costo de preparación y de la ejecución, propiamente dicha de la soldadura. Otros aspectos, que deben tenerse en cuenta, son los efectos del alabeo, la comodidad para soldar y la uniformidad y apariencia de la soldadura.
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7.8.1. JUNTAS A TOPE
FIGURA 7.11: JUNTA A TOPE
7.8.1.1 JUNTA A TOPE • Satisfactoria para todas las cargas corrientes. • Requiere fusión completa y total. • Recomendable para espesores menores de 6 mm. • Preparación sencilla. • La separación de los bordes depende del espesor de las planchas. El costo de preparación es bajo, sólo requiere el emparejamiento de los bordes de las planchas a soldar.
FIGURA 7.12: JUNTA A TOPE EN “V”
7.8.1.2 JUNTA A TOPE EN "V" • Apropiada para todas las condiciones de carga. • Aplicable en planchas de 5 a 12 mm, no siendo muy corriente aplicarla en espesores menores.
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• El ángulo de la junta es de 60º. La preparación de la junta es más cara que para la junta a tope simple.
FIGURA 7.13: JUNTA A TOPE EN DOBLE “V” O “X”
7.8.1.3. JUNTA A TOPE EN DOBLE “V" O "X" • Satisfactoria para todas las condiciones normales de carga. • Para planchas de un espesor mayor de 12 hasta 20 mm, siempre y cuando sea posible soldar por ambos lados. La junta en X consume más o menos la mitad de electrodos que la junta a tope en V, pero en cambio es más costosa su preparación.
FIGURA7.14: JUNTA A TOPE EN “U” SIMPLE
7.8.1.4. JUNTA A TOPE EN "U" SIMPLE • Para trabajos de la más alta calidad. • Apropiada para todas las condiciones de carga. • Sustituye a las juntas en V o X en la unión de planchas de un espesor entre 12 a 20 mm. Esta junta consume menos electrodos que la junta en V o X, pero su costo de preparación es mucho más elevado. La soldadura se realiza por un
128
solo lado, con excepción de un único cordón que se aplica al final por el lado opuesto. 7.8.1.5. JUNTA A TOPE EN "DOBLE U" • Satisfactoria para todas las cargas. • Para planchas de espesor superior a 20 mm, siempre y cuando sea posible soldar por ambos lados. Esta junta consume menos electrodos que una junta en U simple.
FIGURA 7.15: JUNTA A TOPE ENDOBLE “U”
El costo de su preparación es mucho más elevado que en todos los demás tipos de junta estudiados. 7.8.1.6. OTROS TIPOS DE JUNTAS A TOPE
FIGURA 7.16: JUNTA EN “V” REDUCIDA
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7.8.2 JUNTA EN "T" - TIPOS DIVERSOS DE SOLDADURA EN ÁNGULO
FIGURA 7.17: JUNTA EN “X” “”REDUCIDA
FIGURA 7.19: JUNTA EN “V” ASIMETRICA CON APOYO PARA SOLDADURAS EN VERTICAL
FIGURA 7.18: JUNTA EN “V” ASIMETRICA PARA SOLDADURA HORIZONTAL
FIGURA 7.20: JUNTA EN “T” TIPOS DIVERSOS DE FORMADURA EN ANGULO
7.8.2.1. JUNTA EN “T” CON BORDE PLANO
FIGURA 7.21: JUNTA EN “T” CON BORDE PLANO
• No requiere mecanizado alguno para la preparación de los bordes de las planchas. Se usa para todas las planchas de espesores corrientes. • Especialmente para trabajos en que las cargas sometan a la soldadura a un esfuerzo cortante longitudinal. De todos los tipos de juntas en T, ésta es la que
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consume mayor cantidad de electrodos, lo que es compensado por el bajo costo de la preparación. 7.8.2.2. JUNTA EN "T" CON BORDE EN "V"
FIGURA 7.22: JUNTA EN “T” CON BORDE EN “V”
7.8.2.3. JUNTA EN "T" CON BORDES EN DOBLE "V" • Apta para soportar mayores cargas que la junta de borde plano, ya que las tensiones están mejor distribuidas. • Empleada usualmente para planchas de 12 mm o menos, cuando las piezas pueden soldarse sólo por una cara. Consume menos electrodos que la junta de borde plano, pero la preparación de los bordes es de un costo mayor.
FIGURA 7.23: JUNTA EN “T” CON BORDE EN DOBLE “V”
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• Usada para la unión de planchas gruesas, cuando las piezas pueden soldarse por ambos lados. • Apropiada para soportar grandes esfuerzos de corte, longitudinales o transversales. El maquinado es más caro que para la junta en V, pero el consumo de electrodos es menor que en la junta de bordes planos para iguales espesores de plancha.
FIGURA 7.24: JUNTA EN T CON BORDE EN “J”
• No requiere mecanizado alguno para la preparación de los bordes de las planchas. Se usa para todas las planchas de espesores corrientes. • Especialmente para trabajos en que las cargas sometan a la soldadura a un esfuerzo cortante longitudinal. De todos los tipos de juntas en T, ésta es la que consume mayor cantidad de electrodos, lo que es compensado por el bajo costo de la preparación. 7.8.2.4. JUNTA DE SOLAPE DE RINCÓN SIMPLE
FIGURA 7.25: JUNTA DE SOLAPE DE RINCON SIMPLE
• Usada con mucha frecuencia.
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• No requiere preparación alguna en los bordes de las planchas. Si las cargas a soportar no son grandes, este tipo de junta resulta apropiada para soldar planchas de todos los espesores, pero cuando existen esfuerzos de fatiga o de impacto, debe estudiarse detenidamente la distribución de las tensiones. 7.8.2.5. JUNTA DE SOLAPE DE RINCÓN DOBLE
FIGURA 7.26: JUNTA DE SOLAPA DE RINCON DOBLE
• Apropiada para condiciones más severas de cargas que las que pueden satisfacerse con la junta anterior. • Para cargas muy pesadas debe usarse la junta a tope.
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7.9 JUNTAS PRECALIFICADAS SEGÚN AWS 14.3- 94
FIGURA 7.27: JUNTA PRECALIFICADA DE PENTRACION COMPLETA SOLDEO MIG/MAG SOLDEO CON ALAMBRE TUBULAR
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FIGURA 7.27: (CONTINUACION) JUNTA PRECALIFICADA DE PENTRACION COMPLETA SOLDEO MIG/MAG SOLDEO CON ALAMBRE TUBULAR
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FIGURA 7.27: (CONTINUACION) JUNTA PRECALIFICADA DE PENETRACION COMPLETA SOLDEO MIG/MAG SOLDEO ALAMBRE TUBULAR
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FIGURA 7.27: (CONTINUACION) JUNTA PRECALIFICADA DE PENETRACION COMPLETA SOLDEO MIG/MAG SOLDEO ALAMBRE TUBULAR
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FIGURA 7.27: (CONTINUACION) JUNTA PRECALIFICADA DE PENETRACION COMPLETA SOLDEO MIG/MAG SOLDEO TUBULAR
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FIGURA 7.27: (CONTINUACION) JUNTA PRECALIFICADA DE PENETRACION COMPLETA SOLDEO MIG/MAG SOLDEO ALAMBRE TUBULAR
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7.10 ESPECIFICACION DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA 1.
Introducción
a
los
Conceptos
de
la
Especificación
de
Procedimiento de Soldadura Una especificación de procedimiento de soldadura comprende al listado de las variables de soldadura y demás datos que corresponden a una descripción detallada de cómo debe ser realizada la soldadura de características específicas. Se utilizarán para la ejecución de toda soldadura que coincida con esas características. Los valores y demás datos que se detallan deberán ser tales que permitan obtener un cordón en condiciones de aceptabilidad y repetitividad, según fuera establecido en la especificación, norma y/o código aplicable por diseño. Los ítems (valores y demás datos) que intervienen comúnmente en las descripciones de una especificación de procedimiento de soldadura son:
alcance
metal base y especificaciones aplicables
proceso de soldadura
tipo, clasificación y composición del metal de aporte y demás consumibles (gases, fundentes, insertos consumibles, etc.)
tipo y rango de valores de la tensión y de la corriente eléctrica a utilizar (CC, CA,)
diámetro y polaridad del electrodo (electrodo positivo ó negativo)
velocidad de la pasada de soldadura
requerimientos de calificación del soldador
diseño de junta y tolerancias
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preparación de la junta y condiciones de limpieza de sus superficies
detalle de la unión (croquis)
posición, sentido de progreso y técnica de la soldadura
temperaturas de precalentamiento, de entre pasadas y velocidad de enfriamiento
tratamiento de la raíz (amolado, air-carbon, etc.)
tratamiento térmico posterior
requisitos de inspección y ensayos
procedimiento de reparación de la soldadura
marcado o acuñado
registro de soldadura
De estos ítems que conforman las variables de un procedimiento de soldadura, algunos de ellos tienen una mayor incidencia en los resultados de calidad que otros y se distinguen como variables esenciales, no esenciales y datos generales, de acuerdo a las distintas normas y/o códigos comúnmente utilizados. Una vez determinadas las variables de un procedimiento, corresponde verificar a través de ensayos adecuados si la soldadura efectuada con su aplicación cumple con el nivel de calidad solicitado por el Diseño. Para ello, se realiza la calificación de la especificación de procedimiento de soldadura. La calificación consiste en realizar en una muestra del material, una prueba de la soldadura aplicando las variables preestablecidas y luego realizarle ensayos no destructivos, ensayos mecánicos, exámenes metalúrgicos y ensayos químicos (cuando correspondiere) para verificar que las variables utilizadas dan
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como resultado propiedades mecánicas, metalúrgicas y químicas compatibles con los requerimientos del Diseño.
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FIGURA 7.28: ESPECIFICACION DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
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FIGURA 7.28: (CONTINUACION) ESPECIFICACION DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA
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FIGURA 7.28: (CONTINUACION) ESPECIFICACION DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDAURA
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FIGURA 7.28: (CONTINUACION) ESPECIFICACION DEL PROCESO DE SOLDADURA
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CAPITULO VIII PROCEDIMIENTO DE REPARACION DEL CUCHARON 8.1 LIMPIEZA GENERAL EL COMPONENTE Se procede a limpiar la parte superior del cucharón por medio de espátulas y escobillas de acero para retirar la grasa y suciedad acumulada. 8.1.1 QUEMADO La limpieza con llama conlleva el desoxidado por tratamiento termal utilizando un equipo de quemado (acetileno o propano y oxígeno). Esto se lleva a cabo en la parte superior del cucharón, por encontrarse cubierto de una capa de grasa y tierra, realizamos luego un Cepillado mecánico con escobillas a mano, también con la ayuda de espátulas se retira toda la suciedad acumulada, dejándolo listo para el arenado. 8.1.2 ARENADO El arenado es un procedimiento de limpieza y preparación de superficies mediante un chorro de impacto a presión de partículas abrasivas con la finalidad de remover capas de laminación herrumbre, pintura antigua e incluso partículas de metal. Material abrasivo: Es un tipo de material conformada por arenas de cantera o de río, la misma que deberá estar seca en el momento de utilizarse. No está permitido el uso de arena de mar. La arena debe ser dura (Sílice), con una granulometría que debe pasar totalmente el tamiz Nº 12 y debe ser retenida por el tamiz Nº 40. No deberán existir materia orgánica (calcita, etc.) en la arena u oxidantes (piritas, salitre, etc.)
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Maquinas y herramientas principales
Tolva de arenado.
Compresor de aire.
Manguera de arenado.
Boquilla de arenado.
Las presiones de trabajo oscilan en el rango de 50-60 Psi con la válvula de seguridad regulada a 100 Psi de presión como máximo. CATEGORIA ARENADO
ARENADO METAL BLANCO (SP-10): Consiste en la limpieza total de los metales, dejándolos exentos de todo tipo de impurezas.
ARENADO COMERCIAL (SP-6): Procedimiento no menos detallado pero sin embargo se acepta que la estructura tenga algunas impurezas más complejas de eliminar adheridas en pequeños porcentajes.
ARENADO SIMPLE O BRUSH OFF (SP-3): Consiste en propinarle a la pieza metálica la aplicación de arenado en forma más superficial, para desprender impurezas adheridas en menor porcentaje al metal.
Se llena la botella de arenado con arena fina previamente cernida, se conecta al compresor de aire, este se presuriza y es operado por dos personas, se realiza un arenado metal blanco. 8.2 PARTE SUPERIOR DEL CUCHARON Y OREJAS PRINCIPALES 8.2.1 PROCEDIMIENTO DE RELLENO DEL DESGASTE EN LAS OREJAS SUPERIORES 1. limpieza y preparación
148
Se recomienda inicialmente limpiar muy bien la pieza y dejarla libre de óxidos y grasa. 2. Desbaste de la superficie. Seguidamente se debe retirar el material fatigado con disco de desbaste aproximadamente una capa de 1/16” a un
1/8”, observando que se debe
obtener una superficie de metal blanco libre de escamas que suele presentarse en estas zonas, también se puede realizar esta operación con un electrodo diseñado para cortar y biselar. Posteriormente se debe eliminar las capas quemadas originadas en la fase anterior y alisar las superficies utilizando la amoladora 3. precalentamiento Utilizando una antorcha de precalentamiento (de alta presión y bajo flujo) se debe empezar a calentar gradualmente hasta conseguir una temperatura de 125ºC como mínimo para luego iniciar a soldar también se debe disponer de una manta de asbesto para cubrir la pieza y evitar las perdidas de temperatura por conducción y exposición al medio ambiente. 4. Procedimiento de aplicación de la soldadura. Utilizaremos alambre tubular E71T-1 Ø 1/16” utilizando los parámetros siguientes gas de protección CO2, amperaje 210 amperios, voltaje de 24 voltios, velocidad de alimentación del alambre de 302 cm. /min. Empezar el relleno aplicando cordones en forma longitudinalmente realizar los cordones lo mas pegado posible para evitar la formación de poros, una vez rellenado toda la cara, se procede a esmerilar y dejar al nivel original antes del desgaste procurando dejar la superficie lo mas homogénea posible.
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OREJAS SUPERIORES
ZONAS DE DESGASTE
FIGURA 8.1: UBICACIÓN DE ZONA DE DESGASTE EN OREJAS SUPERIORES
CARAS LATERALES QUE SON RELLENADAS CON SOLDADURA
FIGURA 8.2: RELLENO DE DESGASTE EN CARAS LATERALES DE AGUJEROS
8.2.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO, ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES Pre - Maquinado Alinear el eje de la barrenadora con las orejas, todas las filas de las orejas deben estar paralelas entre si, después de montar el motor de la barrenadora y se comienza a pre maquinar con cuchillas carburadas aproximadamente 3/8”.
150
Todos los bujes del cucharón muestran un desgaste del 30 % de su medida original, este es un estándar del fabricante el cual nos indica que se deben de cambiarse todos los bujes. Relleno de alojamientos de bujes Se pone unos anillos en los bordes de las orejas de alambrón de Ø ¼”. A ambos extremos, colocados ya los anillos (apuntalados) se rellena con soldadura los asientos de bujes, previamente pre - calentado a 125°C esta temperatura se puede comprobar con pirómetro también usamos el proceso FCAW con alambre tubular E71T-1 Ø 1/16” usando como gas de protección CO2 para obtener mayor penetración, se hacen cordones muy pegados entre si para evitar la formación de poros. Se realizan de 2 a 3 pasadas que representan ½” de altura del cordón procurando hacer los cordones lo más uniforme posible. Maquinado Luego se monta el eje y el motor de la barrenador en las chumaceras y se procede al barrenado dándole un avance de arranque de viruta de una capa de espesor de 1/8 a 3/16 de in. Para dejarlo a la medida con el ajuste requerido, que se indicara más adelante. 8.2.3 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE BUJES Una condición para que un buje funcione satisfactoriamente y alcance la duración prevista es que en su montaje se utilice el método correcto. Ajustes:
Si el buje es menor a 7”, el ajuste es de 5 a 6 milésimas de pulgadas.
Si el buje es mayor a 7”, el ajuste es de 8 a 9 milésimas de pulgadas.
151
Instrucciones para montaje de bujes: 1. Supervisar el diámetro del buje, midiendo en ambos terminales del buje y en el centro, formando 4 extremos como una “x” o cruz, por posibles imperfecciones en el diámetro del buje, siempre tomar el menor diámetro, tal que este será la guía para el ajuste, marcar las dimensiones con plumón indeleble en cada buje.
FIGURA 8.3 VERIFICACION DE DIMENSIONES DE BUJE
Llevar a congelar los bujes, se recomienda congelar los bujes en un compartimiento no mayor a 80cmx50cmx50cm, revestido interiormente con tecnopor, con tapa y un agujero por el cual ingrese el gas CO2. Teniendo cuidado de que este no este cerrado herméticamente (ya que por la presión podría explotar y causar algún daño), para que reduzcan su medida y puedan montarse en los alojamientos de bujes. 2. Medir periódicamente el diámetro del buje a contraerse, el buje puede llegar a contraerse hasta un máximo de 10 a 12 milésimas de pulgada. 3. Verificar el diámetro interior del agujero con un micrómetro de interiores, siendo este mayor al diámetro del buje antes del congelamiento, el tamaño depende del rango de ajuste del buje.
152
4. Una vez obtenida la reducción máxima del buje, pulir el agujero con una lija de forma cilíndrica con respecto al agujero, no echar grasa para ayudar al deslizamiento, ya que este con el frío
se endurecerá e
impedirá el ingreso del buje o aun peor, el atascamiento del buje. 5. Para realizar el montaje este se instala 02 retazos de ángulo en la parte inferior de alojamiento de buje para que sirva de guía y evitar que el buje se atasque es decir se quede atorado a media instalación. Luego de haber colocado el buje en el agujero, asegurar los extremos terminales con alambrón de Ø ¼”, y formar con collarín, dejando 1” de abertura para aliviar tensiones. Es instalado en el bisel que tiene el buje, que es fijado al asiento por cordones de soldadura como se puede apreciar en la figura.
FIGURA 8.4: INSTALACION DE SEGUROS DE BUJE
SUGERENCIAS
Siempre mantener el buje libre de grasas, o partículas que puedan forzar la introducción del buje al agujero.
Tener el buje engrasado para evitar la oxidación, y limpiarlo al momento del congelamiento.
153
Luego de haber colocado el buje al agujero, engrasarlo para evitar adherencias de polvo o partículas que puedan desgastar rápidamente el buje o el pin.
8.2.4 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE RAJADURAS Y CAMBIO DE PLANCHA BASE Preparación La preparación adecuada para la soldadura es gran parte de la labor. Es necesario preparar una soldadura o estructura agrietada de modo adecuado antes de intentar soldarla. Lo primero es limpiar a fondo todos los contaminantes en la zona a ser reparada. Si no es posible hacer una limpieza total, habrá la posibilidad de que la reparación no sea exitosa. Los contaminantes son una fuente principal de agrietaciones por hidrógeno porosidad y re-agrietaciones potenciales. Quitar todo tipo de contaminante de la zona a reparar, utilizar thinner, gasolina o un líquido disolvente aprobado, para retirar la grasa, pintura, aceite, agua o materias extrañas y óxidos de la superficie. Siempre que sea practico limpiar toda la pieza. Si no, limpiar un mínimo de 18 in. (452 mm) en todas las direcciones alrededor de la zona dañada. De ser posible, hacer una prueba no destructora para asegurarse de identificar todas las agrietaciones. Las pruebas de tinte penetrante ayudaran a ubicar y definir cualquier agrietación no visible, incluyendo la longitud total de la grieta.
Ubicar el punto inicial y final de las agrietaciones que serán reparadas. al empezar a quitar las agrietaciones, empezar en un punto mas allá del
154
extremo de la grieta (por ejemplo: 1- 2 in. [25,4 – 50,8 mm] mas allá del inicio, dependiendo del espesor del material y de la ubicación)
Antes de acanalar con arco de carbón con aire, precalentar la zona a ser reparada. La temperatura dependerá del material base ver tablas del apéndice.
INICIAR LA REMOCION DE LA FISURA AQUÍ Y MUEVA A LA IZQUIERDA HACIA EL CENTTRO INICIAR LA REMOCION DE LA FISURA AQUÍ Y MUEVA HACIA LA DERECHA AL CENTRO
FINALES DE LA FISURA FIGURA 8.5: RETIRO DE FISURA
El mejor método consiste en quitar aproximadamente 1/8 a 3/16 pulgada. (3,175 a 4,762 mm) de profundidad del material por pasada de arco de aire. Esta técnica logra lo siguiente:
Permite la extracción total del metal derretido.
Permite al soldador detectar y analizar las causas de las agrietaciones
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Impide el sobrecalentamiento del metal base (por ejemplo: manganeso o materiales templados y atemperados)
Crea una preparación para la unión nítida y relativamente uniforme que es fácil de limpiar, inspeccionar y volver a soldar.
Esmerilar o cortar las zonas afectadas con soldadura de arco de carbón con aire comprimido. Acanalar con arco aire empezando aproximadamente 2 pulgadas (50.8 mm) mas allá del extremo de la agrietación hacia esta para evitar la extensión de la grieta por efecto térmico al quitarla. Al quitar y reparar agrietaciones largas, remover un intervalo corto, tal como 6 a 12 in. (152,4 a 304,8 mm) a la vez y volverlo a soldar antes de pasar al siguiente intervalo. Esta técnica a veces es necesaria para evitar la formación de agrietaciones adicionales que pudieran surgir adyacentes a la zona de reparación o en otros lugares y también para reducir las deformaciones al mínimo. Los ángulos a los lados de la unión reparada por soldadura variaran dependiendo de la profundidad de la grieta, el espesor del miembro y los procesos de soldadura utilizados para la reparación. La regla general es que los lados de la unión deberán estar a un ángulo de 15º a 22 ½º (esto proporciona un ángulo incluido de 30º a 45º). Ver figura Formar una ranura con forma “U” en lugar de una con forma en “V” al acanalar con arco de carbón con aire. La ranura con forma de “U” ayuda a reducir la concentración de tensión y permite un mejor acceso para soldar la raíz o las primeras pasadas. Las superficies de la ranura deberán estar limpias y esmerilarse con un esmeril de mano a una profundidad de 1/32 de pulgada. (0,79 mm) para quitar los
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depósitos de carbón dejados por el proceso de soldadura por arco de aire. En los casos extremos que esto no sea posible, limpiar la superficie de la unión con un cincel neumático afilado. Efectuar una prueba no destructora para comprobar que se hayan quitado todas las agrietaciones y otras discontinuidades usar tinte de penetrante para lograr esto. 2. Reparación Uno de los factores más importantes que afectan la reparación es el uso de electrodos de bajo contenido de hidrogeno que estén plenamente secos. Colocar estos electrodos en hornos de retención si no se usan inmediatamente después de abrir una caja nueva. El uso de hornos para mantener los electrodos calientes en el sitio de la soldadura asegurará que no se recoja humedad alguna. Precalentar según el tipo de material y mantener la temperatura entre pasadas durante la soldadura. Al aplicar el precalentamiento localmente en la unión, el metal de base debe alcanzar la temperatura requerida a una distancia de al menos 3 pulgadas (76,2 mm) en cualquier dirección desde el punto de preparación de la unión. Si se aplica precalentamiento local con llamas de gas, ya sea manualmente o con quemadores fijos, medir la temperatura en el lado calentado pasado cierto lapso después de haber quitado la fuente de calor. Esto se hace para evitar medir solo la temperatura de la superficie inmediatamente después de la remoción de la llama. Se recomienda esperar dos minutos por cada pulgada (25,4 mm) de espesor del material.
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Soldar los lados de la ranura por empaste antes de soldar la unión de soldadura. Depositar una sola capa o capa de empaste del metal de soldadura a cada lado de la unión soldada ver figura esto logra dos objetivos. Primero, coloca metal de soldadura en la unión cuando esta no tiene restricciones. El metal de soldadura sólo tiene que fundirse con el material de base. Esta capa debe tener un espesor aproximadamente 3/32 – 1/8 de pulgada (2,4 – 3,175 mm) y debes tener forma de cordón de soporte. Las pasadas con soldadura por empaste deberán extenderse sobre el borde superior de la unión y sobre la superficie de la placa aproximadamente ¼ in (6,35 mm) a cada lado de la unión. Segundo al llenar la unión, las pasadas las pasadas subsiguientes se atemperarán con las pasadas de empaste previas y eliminaran la zona endurecida y afectada por el calor. Soldar la unión utilizando la técnica de cordón de soporte. No usar soldadura de vaivén (un vaivén ligero se permite en pasadas verticales hacia arriba con electrodos de varilla). Picar y limpiar a fondo entre pasadas picando ligeramente. Usar un martillo neumático de aguja cuando sea posible o un cepillo de alambre o un cincel neumático romo. Una vez iniciada la soldadura, intentar completar la sección de la unión sin interrupciones. Si la grieta tiene una longitud tal que requiere repararla por intervalos, pasar a soldar en intervalo siguiente. Traslapar los finales con soldadura al final de cada intervalo. Proteger la soldadura contra el enfriamiento rápido usando mantas térmicas o poscalentamiento para asegurar un periodo de enfriamiento lento y uniforme.
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Esmerilar y soldar las esquinas de la soldadura y la puntas dejándolas lisas para eliminar las muescas o esquinas afiladas y para aumentar al máximo la resistencia a la fatiga. 3. Precauciones de soldadura para acero austenítico al manganeso El sobrecalentar el acero austenítico al manganeso podría resultar en agrietaciones severas del metal de base adyacente a las reparaciones. No exceder los 315ºC de temperatura del metal base. (Medida a ½ pulgada[12,7 mm] del borde de la soldadura depositada.) Usar un lápiz de cera indicador de temperatura de 232ºC para controlar la temperatura del metal base. La temperatura entre pasadas no deberá exceder los 93ºC Ajustar la corriente cerca del límite inferior de la gama permisible y no avanzar demasiado lento. Entre mas lento se avance, mayor será la acumulación de calor. No hacer soldadura de vaivén usar una técnica de arrastre en línea recta (técnica de cordón de soporte). (Un vaivén ligero se permite en pasadas verticales hacia arriba con electrodo de varilla). No concentrar las soldaduras en un solo punto. Depositar una pasada con soldadura y pasar a otra zona, dejando que el primer depósito y el metal adyacente se enfríen a 93ºC o menos antes de añadir más pasadas con soldadura a la unión. Inmediatamente después de cada pasada intermedia, martillar la soldadura ligeramente con un martillo neumático de aguja, un cepillo de alambre o un cincel neumático romo. Esto ayudara a aliviar las tensiones por contracción de la soldadura que se enfría y contribuye a un enfriamiento más rápido.
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En caso que la temperatura del metal de base sea menor a 10º C precalentar el material a no más de 43,3ºC antes de soldar. Usar un lápiz de cera indicador de temperatura. Medir la temperatura de precalentamiento a una distancia igual que el espesor del miembro grueso que se este uniendo. Usar un lápiz de cera indicador de temperatura de 232ºC para comprobar la temperatura del metal de base a 12,7mm de distancia del cordón de soldadura previamente depositada. Si se sigue este procedimiento, la temperatura del material de base se mantendrá suficientemente por debajo del límite máximo de 315ºC. Revisar la temperatura arriba mencionada un minuto o más después de haber depositado la pasada. Al quitar material de una pieza fundida de acero austenítico al manganeso, usar soldadura por arco de aire en lugar de cortar con soplete. Esto obedece a la gran cantidad de calor necesaria para cortar con soplete. La soldadura por arco de aire, se usa apropiadamente, despedirá el metal derretido de la zona, resultando en una cantidad mucho menor de calor acumulado en la pieza fundida. Al hacer soldaduras de reparación, o al prepararse para la aplicación de superficies duras, esmerilar todo material endurecido por el trabajo para quitarlo. La profundidad típica de la porción esmerilada será apenas de 0,0313 mm. La superficie endurecida por trabajo es más susceptible a las agrietaciones que el material templado. El mejor equipo a utilizar para esta operación es un esmeril eléctrico de disco con un disco de 178 mm de diámetro. Retiro de plancha base
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Para el retiro de plancha base se debe efectuar solo en las zonas donde tenga mayor
desgaste, este se realiza en forma de áreas rectangulares con las
esquinas redondeadas que tengan un radio no menor de 2 in. Ya que de ser las esquinas en ángulo recto esto produciría concentración de esfuerzos y una posible rotura, la plancha generalmente es de 1 in. o 1 ¼ in. de espesor y es una acero ASTM 514 el cual va con todos los bordes biselados a 30º con talón de ¼ de pulgada, y abertura entre planchas de ¼ de pulgada también llevan platina de respaldo o backing plate, por el espesor de la plancha esta se precalentará a uno 125ºC usamos el proceso FCAW y soldadura E71T1 Ø 1/16 pulgada recomendamos el uso de protección de gas el CO2 porque tiene mayor penetración y la junta no tiene que estar extremadamente limpia como es el caso de la mezcla 75%Ar/25%CO2 y es mas económica. 8.3 PARTE DEL LABIO DEL CUCHARON 8.3.1 PROCEDIMIENTO DE RETIRO DE ADAPTADORES Y PROTECTORES LATERALES DEL LABIO Existen dos formas de retiro de adaptadores dependiendo del equipo con que se cuente la primera y mas rápida es si se cuenta con un camión grúa de 10 ton de capacidad el cual se posiciona en la parte delantera del labio del cucharón, y se engancha con un estrobo de Ø ½ in y grillete a una oreja previamente soldada a la cuña que fija los adaptadores al labio, esta oreja debe estar soldada con electrodo inoxidable puede ser un
Exsa 106 Ø 1/8 de
pulgada proceso SMAW, alambre tubular 309LT1 Ø 1/16 de pulgada proceso FCAW, o cualquier otro acero inoxidable, una vez enganchado se procede ha halar para retirar la cuña, con ayuda de una barretilla y comba de 12 lbs se
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retira el adaptador, de forma similar se retiran los protectores laterales, conviene revisar que las cuñas no estén soldadas con los adaptadores ya que es una practica común, de ser así proceder a el retiro de esta soldadura con el proceso arco aire. Otra forma de retiro de adaptadores sino se contara con el camión grúa es con la ayuda de un trípode hecho de tubo o ángulo estructural donde del cual se cuelga un tecle de 3 ton de capacidad y se procede de la misma forma explicada anteriormente.
FIGURA 8.7: RETIRO DE ADAPTADORES Y PROTECTORES DE LABIO
8.3.2 PROCEDIMIENTO DE INSPECCION DEL LABIO POR EL METODO DE TINTES PENETRANTES PARA DETECTAR FISURAS Retirados los adaptadores y protectores del labio, efectuamos una inspección visual verificando las zonas que son propensas a presentar fisuras como son las esquinas y alrededor de los agujeros donde se fijan los adaptadores, se limpia con un solvente thinner con trapo industrial, se aplica el kit de tintes
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penetrantes comenzando a agregar el penetrador generalmente de color rojo en las esquinas del labio y alrededor de los agujeros donde se fijan las cuñas, dejando que penetre durante 15 a 20 minutos, posteriormente se limpia con solvente y trapo industrial dejando que evapore el solvente por unos 5 minutos y se agrega el revelador de una pasada a unos 15cm. De la superficie, debe realizarse en forma uniforme una sola capa a la vez procurando que cubra toda la superficie a examina, solo se volverá a pasar cuando este seca la superficie donde se aplico este es de color blanco que reacciona con el penetrante resaltando las fisuras, que serán marcadas con un marcador de metal para su reparación posterior. 8.3.3 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE FISURAS Estando ya marcadas las fisuras se procede a retirar el material de la fisura siguiendo el procedimiento ya antes descrito una o dos pulgadas delante de los extremos hacia el centro, teniendo en cuenta que es un acero al manganeso no se precalienta salvo que la temperatura ambiente sea menor a 20ºC o las pieza sea muy complicada y se calienta de 50º a 100ºC también se realiza esto porque suele tener rocío o escarcha y esto provocaría concentración de hidrogeno que es una de las principales causas de fisuramiento haciendo que estas se vayan extendiendo, es recomendable controlar la temperatura que no pase de 260ºC , se recomienda retirar el material de las fisuras en varios puntos diferentes en forma alternada es decir primero en un lugar, este se calienta hasta 260ºC se cubre con un cuero o manta térmica para que baje lentamente la temperatura, y se pasa a otro lugar donde se retira el material cuando este llega a la temperatura indicada se la cubre y se vuelve a la anterior
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así sucesivamente hasta retirar todo el material fatigado en caso que la soldadura no sea pasante, se puede controlar la temperatura con pirómetros o tizas de temperatura, luego se limpia y esmerila dejando el metal blanco se realiza una nueva prueba con tintes penetrantes para verificar que efectivamente se ha eliminado todo el material hasta hacer desaparecer la fisura, realizado esto se limpia nuevamente, para iniciar el proceso de soldadura de no ser muy profunda no mayor de una pulgada de profundidad esta se realiza con soldadura Teromatec OA690 de Ø 5/32 de pulgada emplear arco corto; soldar con oscilación medias lunas no mayor de 2 a 3 veces el diámetro del electrodo y avanzar en forma rápida con cordones cortos (10 cm.) alternados se va realizando en capas la primera en un sentido la otra perpendicular a esta con alivio de tensiones que se hace con un cincel neumático con punta roma, otra forma practica de controlar la temperatura manteniendo la pieza a menos de 260ºC, una regla práctica de no contar co pirómetro o tiza de temperatura, se coloca la palma de la mano a 15 cm. Y esta debe ser capaz de soportar el calor de lo contrario dejar enfriar para continuar el proceso. De ser la fisura profunda mayor de 1 pulgada y bastante ancha mayor a 4 pulgadas, enmantequillamos toda la superficie con una capa de 3/8 de pulgada de espesor con la soldadura Teromatec OA690 de Ø 5/32 de pulgada luego se aplican capas alternadas de soldadura Teromatec OA 3205 de Ø 5/32 de pulgada que son depósitos de acero al manganeso siguiendo el procedimiento anteriormente
descrito
de
control
de
temperatura
perpendiculares de las capas, así como el alivio de tensiones.
164
las
direcciones
8.3.4 PROCEDIMIENTO DE RECONSTRUCCION DE
ASIENTOS DE
ADAPTADORES Y RECTIFICACION DE DESGASTE EN AGUJEROS DE CUÑAS Examine el encaje del adaptador en el labio del cucharón con una plantilla de reparación por soldadura (PRS). Utilizando una plantilla y dos reglas de costado recto, haga en los dos lados del hueco existente del labio las rayas correspondientes a las dos rayas de la plantilla. Entonces son hechas las rayas de la parte superior y de la parte inferior, en un total de 8 rayas. Vea la figura 8.7 A-A deslice la plantilla PRS en el labio, de un lado del asiento del adaptador y después del otro lado. Las dos rayas existentes en la plantilla cuando comparamos con las 8 rayas hechas en la pieza, dentro de una tolerancia de mas de 3/32 de pulgada (2mm) y menos de ¼ de pulgada (6mm) vea la figura 8.7 B-B también en la parte del labio donde se asienta las piernas del adaptador hay una tolerancia que no puede exceder 1/8 de pulgada (3mm). De esa manera, el intervalo X adicionado con el intervalo Y debe ser una suma inferior a 1/8 de pulgada (3mm). Vea la figura 8.7 B-B El asentamiento es hecho con soldadura y esmeril de modo que sea perfecto en una faja de 3” a 4” (76 a 102 mm); así el contacto de la plantilla con el labio del cucharón en esa franja será perfecto. La plantilla PRS es utilizada como guía para saber la cantidad de soldadura que debe poner en la parte anterior del contorno del labio. Cuando esta utilizando la plantilla debe tenerse en cuenta que las rayas de la plantilla siempre se queden con la raya de la parte anterior del hueco del labio vea la figura 8.8 D-D
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Recupere con soldadura y esmerile la parte trasera del asentamiento de las piernas del adaptador en el labio del cucharón de modo que el intervalo total con la plantilla PRS nunca sea superior a 1/16” (1.5mm) vea la figura D-D (esa dimensión de hecha con la suma de los intervalos existentes en cada pierna del adaptador).
B-B A-A FIGURA 8.7: RECONSTRUCCION DE ASIENTOS DE ADAPTADORES
Cuando repare el hueco del labio siempre se debe tomar como referencia la raya posterior de la plantilla con la raya posterior del hueco del labio. Entonces, en la parte anterior de hueco del labio, se comparara con la raya anterior de la plantilla, tanto arriba como abajo del labio y se determina la cantidad de soldadura ha ser hecha en el hueco del labio. Es necesario tener cuidado para mantener el perfecto contorno de la cuña, sea el mismo plano o sea redondo. No se debe olvidar que la parte plana del labio que encuentra la parte anterior del hueco debe ser la mas recta posible, dentro y fuera del hueco, con una regla de costado recto se hace la verificación de modo que la tolerancia no ultrapase 3/32 de pulgada (2mm) vea la figura E-E Después de la reconstrucción del hueco, deslizando con la plantilla verifíquese que el asiento del labio este perfecto.
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Examine el encaje como lo requiere el ítem 1 y continúe la reparación de la parte anterior y posterior del labio como fue indicado. Finalmente haga una verificación final del encaje, con un adaptador una grampa C y una cuña todos nuevos.
D-D
E-E FIGURA 8.8: RECONSTRUCCION DE ASIENTOS DE ADAPTADORES
FIGURA 8.9: HOLGURAS
PROTECTORES DE ALA Verifique el asiento del protector en las alas del labio, el mínimo huelgo entre el hueco del ala y el hueco del protector deberá ser 1/8 de pulgada (3mm). Utilice una regla para verificar el huelgo como indica la figura 8.8 – dimensión A, si el huelgo A no existe se debe reconstruir con soldadura el asentamiento del protector en el ala del labio.
FIGURA 8.10: PROTECTOR DE ALA DEL LABIO
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El protector inferior debe estar en el punto B pero debe mantenerse un huelgo en el punto C tanto para el protector inferior como para el superior ve figura 8.8. En la reconstrucción por soldadura, utilice la plantilla como guía para saber la cantidad de soldadura necesaria. La plantilla debe ser posicionada en las rayas imaginarias que pasan por el centro de los huecos del ala del labio como indica la figura 8.9. Después de la soldadura hay que pulir con esmeril.
FIGURA 8.11: POSICION DE PLANTILLA
Hay en la plantilla dos marcas que se refieren una al protector inferior y otra al superior. Verifique el ensamblaje utilizando protectores, grampas y cuñas, todos nuevos. Utilice una comba para la introducción de la cuña. Su inserción debe ser de modo que la cuña quede arriba del chaflán de la grampa. Este atento pues el ensamblaje nunca puede hacerse del otro lado del hueco del protector vea figura 8.10.
FIGURA 8.12 ENSAMBLAJE DE PROTECTORES
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Es recomendable que se ponga un cordón de soldadura entre la grampa C y la cuña, pero nunca suelde la grampa o la cuña en el labio o en el protector Una vez retirados los adaptadores se realiza una limpieza con trapo industrial y thinner Standard se aplica el kit de tintes penetrantes para detectar las fisuras. El material del labio es acero al manganeso ASTM 128 con 14% de contenido de Manganeso, este material no se precalienta se trabaja en frío, para la reparación de fisuras se utiliza el proceso arco aire (arcair) con electrodo de 3/8 de pulgada de Ø , luego se limpia y se esmerila se utiliza electrodo Xúper XHD 646 de Ø 5/32 de pulgada con el proceso SMAW , de ser muy profunda se enmantequilla una capa de 3/8” de Xúper XHD 646 y el relleno se realiza con alambre autoprotegido teromatec OA690 de 2.8 mm de Ø, cuidando siempre que la temperatura no sobrepase los 260°C se reparan varias fisuras en forma alternada para evitar que se caliente demasiado. Cambio de kit de pastillas de carburo de tungsteno protectores del labio de acero al manganeso. Muchos de los asientos de los adaptadores han sufrido fractura, esta reconstrucción se realizara formando un bisel que nos permitirá una unión satisfactoria. 8.3.5
PROCEDIMIENTO
DE
INSTALACION
DE
REVESTIMIENTO
ANTIDESGASTE DE PAREDES LATERALES INTERIORES, EXTERIORES Y PISO DEL LABIO Como revestimiento antidesgaste utilizaremos como material cuchillas de motoniveladoras que han cumplido su periodo de vida y son desechadas, pero son aprovechadas para proteger el labio, usaremos cuchillas de 1 ¾ de
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pulgada de espesor por 6” de ancho que se cortan en tiras que son adaptadas tanto en la pared interior como exterior del labio como se puede apreciar en las fotos para proteger las partes que no son cubiertas por los protectores, esto se fijara con soldadura E309LT1 de Ø 1/16 de pulgada con protección de mezcla 75%Ar/25%CO2 en el interior del labio se instalan planchas de acero de ¾ de pulgada de 500 BHN de dureza, que va fijado con el mismo tipo de soldadura descrito anteriormente teniendo en cuenta que se debe precalentar a 125ºC, encima de estas planchas van pastillas de carburo de tungsteno formando filas considerar que las pastillas de carburo de tungsteno tienen una base estructural y es biselado en todo su perímetro esta es la cara que va soldada a la plancha.
FIGURA 8.13: REVESTIMIENTO EN INTERIOR Y EXTERIOR DEL LABIO
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FIGURA 8.13: (CONTINUACION) REVESTIMIENTO EN INTERIOR Y EXTERIOR DEL LABIO
8.4 PARTE INTERIOR DEL CUCHARON, PISO, LATERALES, TECHO
Y
LACHT KEEPER 8.4.1
PROCEDIMIENTO
DE
RETIRO
DE
KIT
DE
REVESTIMIENTO
ANTIDESGASTE DE LA PARTE INTERIOR DEL CUCHARON Con el proceso arco aire se retira el kit de carburo de cromo, se limpia con esmeril todos los restos de soldadura, usando tintes penetrantes se verifica si hay fisuras para proceder a repararlas, dependiendo si hay un desgaste en la plancha base mayor a ¼ de pulgada de espesor se retiran estas planchas solo en las zonas que lo requieran, en formas rectangulares y con las esquinas redondeadas para evitar concentraciones de esfuerzos en las esquinas si fueran a 90° además en la instalación de las nuevas planchas deben tener backing plates alrededor de toda la plancha si lo requiere. Las planchas a colocar son del tipo bimetálico o placas de carburo de cromo, estas placas han dado muy buen resultado en operaciones y reparaciones anteriores.
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El revestimiento antidesgaste que se observa en el cucharón en mención se encuentra con un desgaste considerable este será cambiado por
placas
antidesgaste bimetálicas de carburos de Cromo, estas placas serán soldadas en sus contornos.
FIGURA 8.14: RETIRO DE KIT DE REVESTIMIENTO INTERIOR
8.4.2
PROCEDIMIENTO
DE
INSPECCION
VISUAL
CON
TINTES
PENETRANTES DE PARTE INTERIOR DE CUCHARON Eliminación total de los óxidos, grasas, etc. superficiales, presentes. Retiro de rebabas de soldadura con disco de esmeril, proceso arco aire dejando las superficies libres de imperfecciones, con el uso de trapo industrial y solvente thinner limpiar toda al superficie a evaluar, esperar que el solvente se evapore aproximadamente durante 5 min. Aplicar el penetrante en la zona preparada aplicar en forma uniforme cubriendo toda el área a inspeccionar dejar que el penetrante sea absorbido durante 15 a 20 min. Según indicaciones del fabricante, realizar una limpieza de toda la superficie con trapo industrial y thinner para retirar el excedente de penetrante dejar secar.
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Aplicar el revelador en capas uniformes esperar que se seque para aplicar la siguiente pasada, este reaccionara con el penetrante resaltando las fisuras o rajaduras que pudieran presentarse, estas se señalan con un marcador de metal para su reparación. 8.4.3 PROCEDIMIENTO DE RETIRO DE PLANCHA DE PISO, ESQUINEROS Y LATERALES DE CUCHARON Los esquineros a consecuencia del desgaste severo se retiran en su totalidad incluyendo el talón para ello se fija un arriostre que va del piso al techo para evitar cualquier deformación esto puede ser con un tubo de 3 in. SCH 40 o Angulo de 4 x 4 x ½ in. Por ser manganeso usaremos el proceso de corte arco aire en las zonas donde de retire acero estructural ASTM 514 usaremos el proceso de oxicorte tanto en paredes y piso en las zonas donde se ha determinado previamente el mayor desgaste, luego preparamos los bordes biselándolos a 30º. 8.4.4 PROCEDIMIENTO DE ARMADO DE PLANCHA DE PISO, ESQUINEROS Y LATERALES DE CUCHARON Montaje de sectores de esquineros curvados y biselados de plancha de acero ASTM A-36 de 2 pulgadas de espesor, usaremos este acero debido a que el ASTM 514 tiene una dureza de 330 BHN lo cual des difícil de rolar y no se encuentra en el asiento minero de toquepala ni en el sur del país una roladora que pueda efectuar dicho trabajo. Por ser un ancho considerable y tener acceso por ambos lados se realiza una junta en “x” soldando los cordones en forma alternada para evitar las
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distorsiones por el proceso de soldeo usando soldadura E71T-1 Ø 1/16 de pulgada Protección de CO2. Se realizan injertos en las zonas donde presentan mayor desgaste todos con las esquinar redondeadas con un radio no menor de 2 in. Biselado todo el perímetro a 30º, de preferencia hacer coincidir las uniones usando los nervios como backing plate, y en donde no tiene los nervios como respaldo usaremos platinas de 2 pulgadas por 3/16 de pulgada de espesor lo mismo haremos con las planchas laterales.
FIGURA 8.15: ARMADO DE ESQUINEROS
8.4.5 PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE NUEVOS CAJONES PORTA AMORTIGUADORES Cortar
de plancha de acero ASTM 514 de 1 ½
pulgada que revista el
amortiguador de goma tal como se muestra en la figura, además realizar agujeros con taladro de dimensión ¾ de pulgada de Ø para fijar las gomas de amortiguación a los cajones dejar una ranura para el montaje de las gomas de amortiguación que se realiza con una llave de boca o llave francesa, una vez instaladas las gomas de amortiguación esta ranura debe cubrirse para evitar el
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deterioro de los pernos por abrasión del mineral, después de provee al cajón de amortiguación de un revestimiento antidesgaste constituido por pedazos de barras Maxwell de Ø 2 15/16 pulgada y barras de carburo de tungsteno como se puede apreciar. 8.4.6 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE KIT ANTIDESGASTE (REVESTIMIENTO DE KIT DE CARBURO DE CROMO) Realizados los cambios de plancha en el base del piso, esmerilar con amoladora los cordones de unión dejarlo a metal blanco y nivel de procurando que todo quede parejo. Efectuada la limpieza se traza un eje del centro del lacht Keeper a partir de este eje se arman las planchas de carburo de cromo espesor ¾”, en forma alternada como una pared de ladrillo cubriendo toda la parte central y las paredes del cucharón. Para el soldeo de estas planchas utilizaremos una temperatura de precalentamiento de 60ºC a 125ºC que corresponde a una plancha de ASTM 514 de 1” a 1 ½ ” de espesor utilizaremos Alambre Tubular E71T-1 Ø 1/16 de pulgada CO2 como protección, esto se hace cuando se ha cambiado toda la plancha base habiendo tenido esta un desgaste mayor al 30% de su espesor original, por tener el carburo de cromo una base de acero estructural de 3/8 de pulgada, es una practica común que se usa Alambre tubular E309LT1 Ø 1/16 de pulgada con Gas mezcla 75%Ar - 25%CO2 Este alambre tolera cascarillas y óxidos ligeros sobre el material base, en estos mantenimientos preventivos el tiempo de reparación es limitado a un par de horas.
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Por esta razón si no se cambia la plancha base en su totalidad y previa inspección visual para determinar si se uso Alambre tubular E309LT1
Ø
1/16”de pulgada que presenta un color plomizo característico en los cordones, de ser así usaremos esta soldadura, porque si usáramos Alambre Tubular E71T-1, este no se adhiere sobre depósitos de acero inoxidable.
FIGURA 8.16: INSTALACION DE KIT DE CARBURO DE CROMO
8.4.7 PROCEDIMIENTO DE REPARACION POR SOLDADURA DE LACHT KEEPER Se debe realizar una limpieza rigurosa de la superficie del lacht Keeper para óxidos, tierra, etc. Todas las superficies laminadas y deformadas deben ser retiradas con disco de esmeril, Cuando aparecen fisuras, estas deben ser biseladas a 30° con electrodos de corte arco aire, quitaremos aproximadamente 1/8 a 3/16 pulgadas de profundidad, para impedir el sobrecalentamiento el metal base en este caso manganeso y reparadas con el electrodo manual XUPER 646 XHD
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Ø 5/32 de pulgada, no se debe hacer precalentamiento, solo es aceptable cuando la temperatura ambiente es menor de 20ºC o la pieza es muy complicada y se recomienda entre 50 a 100ºC los electrodos deben estar almacenados a una temperatura de 20ºC, cuando se emplean este tipo de electrodos se debe disponer de pequeños hornos, en lugares cercanos al trabajo, en donde se mantengan los electrodos a temperaturas de 65 a 150ºC (temperatura de mantenimiento) de la que se vayan sacando en numero reducido para su utilización mas inmediata Para evitar las perdidas de calor durante la aplicación de la soldadura, se recomienda cubrir el lacht Keeper con una tela de asbesto y dejar al descubierto solo la zona que inicialmente se va a rellenar. Aplicar una capa de alambre de soldadura tubular TeroMatec OA 690 sobre todas las zonas a reconstruir, generalmente estamos hablando de un espesor de capa de 4 mm. Realizando el enmantequillado. Existen zonas que no se requieren reconstruir más de 4 mm, en estos casos se aplica el alambre TeroMatec OA3205 directamente sobre el metal base. La soldadura debe ser aplicada por capas traslapadas a 90° para disipar esfuerzos. La soldadura en alambre tubular TeroMatec OA3205 debe ser aplicada cuidando de no llegar a los 260°C para evitar la precipitación de carburos de manganeso. Cada vez que se aplique un cordón de esta soldadura se debe martillar para incrementar su dureza. Se debe soldar en forma continua hasta llegar a las dimensiones originales del lacht Keeper
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Finalmente el trabajo de soldadura termina sin realizar ningún postcalentamiento. Las superficies y rebordes son alisados con el disco de pulidora, aunque en algunos casos no se requiere de esta operación ya que dependiendo de la manualidad del soldador este puede dejar superficies de muy buena presentación. 8.4.8 PROCEDIMIENTO DE RETIRO Y REEMPLAZO DE PLANCHA BASE DE TECHO Con el proceso de oxicorte cortamos la plancha de acero estructural la parte central es la mas dañada, también sufre una deformación es decir tiende a hundirse en esta zona, efectuado el corte previamente marcado retiramos esta pieza como siempre con las esquinas redondeadas, biselamos todo el perímetro a 30º con un talón de ¼ de pulgada instalamos una platina de respaldo de 2 pulgadas por 3/16 de pulgada de espesor instalamos la plancha la cual apuntalamos con la platina de respaldo, esmerilamos todos los puntos de apuntalamiento para que estén cóncavos para que pueda fluir el material de la soldadura y no presente porosidades a la hora del soldeo, precalentamos a 120ºC realizamos el soldeo con alambre tubular E71T-1 Ø 1/16 de pulgada protección de CO2 realizamos los cordones en forma alternada para evitar la distorsión si los cordones son largos realizamos la técnica del peregrino para evitar que se sobrecaliente demasiado. 8.4.9 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE FISURAS La preparación adecuada para la soldadura es gran parte de la labor. Es necesario preparar una soldadura o estructura agrietada de modo adecuado antes de intentar soldarla. Lo primero es limpiar a fondo todos los
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contaminantes de la zona a ser reparada. Si no es posible efectuar una limpieza total, habrá la posibilidad que la reparación no sea exitosa. Los contaminantes son una fuente principal de agrietaciones por hidrógeno, porosidad y reagrietaciones potenciales. Quitar todo el óxido, grasa, pintura, agua o materias extrañas. Siempre que sea práctico, limpiar toda la pieza. Si no, limpiar un mínimo de 18 pulgadas (452 mm) en todas las direcciones alrededor de la zona dañada. Hacer una prueba no destructora para asegurarse de identificar todas las agrietaciones. Las pruebas de partícula magnética o de tinte penetrante ayudaran a ubicar y definir cualquier agrietación no visible, incluyendo la longitud total de la grieta. Ubicar el punto inicial y final de las agrietaciones que serán reparadas. Al empezar a quitar las agrietaciones, empezar en un punto más allá del extremo de la grieta (por ejemplo: 1 – 2 pulgadas [25,4 – 50,8 mm] mas allá del inicio dependiendo del espesor del material y de la ubicación). Antes de acanalar con arco de carbón con aire, precalentar la zona a ser reparada. El mejor método consiste en quitar aproximadamente 1/8 a 3/16 de pulgada (3,175 a 4,762 mm) de profundidad de material por pasada con arco de aire. Formar una ranura con forma de “U” en lugar de una con forma de “V” al acanalar con arco de carbón con aire. La ranura de “U” ayuda a reducir la concentración de tensión y permite un mejor acceso para soldar la raíz o las primeras pasadas.
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FIGURA 8.17: REPARACION DE AGRIETACIONES
Las superficies de la ranura deberán estar limpias y esmerilarse con un esmeril de mano a una profundidad de 1/32 de pulgada (0,79 mm) para quitar los depósitos de carbón dejados por el proceso de soldadura por arco de aire. En los casos extremos en que esto no sea posible, limpiar la superficie de la unión con un cincel neumático afilado 8.5 PARTE INFERIOR Y LATERALES EXTERIORES DEL CUCHARON Una vez volteado el cucharón se procede a retirar los muertos en forma alternada uno si y uno no se habilita plancha de acero de 4” de espesor ASTM A-36 ya que la función que cumple
es dar rigidez al cucharón usaremos
soldadura E71T-1 Ø 1/16 de pulgada pero en la zona que une con el talón usaremos soldadura 309 LT de Ø 1/16 de pulgada ya que el talón también es de acero al manganeso, las paredes laterales también son retiradas si tienen un desgaste mayor a ¼ de pulgada esta plancha de acero ASTM 514, en las zonas curvas se usaran plancha de acero A-36 ya que el ASTM 514 no se puede rolar fácilmente y es mas practico y barato hacerlo con este acero, porque este material va revestido en ambas caras con plancha antidesgaste que evitara que se deteriore fácilmente.
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El revestimiento del talón del cucharón va recubierto con cuchilla de tractor de 1 ¾ pulgada de espesor que tiene una dureza de 500 BHN aprox. Se recupera el lacht Keeper con un proceso FCAW con alambre tubular autoprotegido teromatec OA 690 que obtiene mejores resultados de duración 8.5.1 PROCEDIMIENTO DE RETIRO E INSTALACION DE NERVIOS O MUERTOS Una vez volteado el cucharón se procede a retirar los nervios en forma alternada es decir uno si y uno no, esto se hace con el proceso arco aire, para evitar que se pueda cerrar, previamente se habilitan los muertos los cuales están hechos de plancha de acero ASTM A-36 de 4 pulgadas de espesor. Retirados los nervios o muertos se procede a esmerilar y retirar todas las rebabas y residuos de la soldadura. Luego se alinea y pone en posición el nervio apuntalándolo debe precalentarse previamente. Se asegura con cordones de soldadura en ambos lados del nervio con soldadura alternada en ambos lados pero no se completa la altura del cateto usar la técnica del peregrino, primero se sueldan las uniones verticales tanto la que da en la parte posterior del labio con soldadura E71T1 Ø 1/16 de pulgada ya que la plancha base es ASTM 514 , en cambio en el otro extremo el que da al talón usaremos soldadura E309LT-1 Ø 1/16 de pulgada por ser el talón de acero al manganeso Estos nervios van revestidos en su parte superior con barras de carburo de tungsteno para prevenir el desgaste 8.5.2 PROCEDIMIENTO DE RETIRO E INSTALACION DE PLANCHA BASE DE LATERALES
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Se retiran las zonas dañadas generalmente de forma rectangular la plancha de estas caras es ASTM 514 de 1 pulgada de espesor
estas planchas se
redondean las esquinas con un radio no menor de 2 pulgadas todo el perímetro biselado a 30º con un talón de ¼ de pulgada tanto la plancha que se va ha reemplazar como en la pared es biselado de la misma forma con una separación de ¼ de pulgada usaremos también una platina de respaldo de 2 pulg. x 3/16 pulg. Esta unión se rellena con una sobremonta de 1/8” y para el acabado final se esmerila al ras 8.5.3 PROCEDIMIENTO DE KIT ANTIDESGASTE DE EN PAREDES LATERALES Este se centra principalmente en zona inferior es decir de la mitad del cucharón para abajo, lo revestiremos con cuchillas de motoniveladora de 1 ¾ pulgada de espesor y 6 pulgadas de ancho en forma de cintas y retazos cuadrados para las zonas curvas, esmerilar toda la superficie a recubrir armar filas paralelas 3 o mas según el espacio disponible y con una separaron de 1 ½ pulgada para el soldeo soldar con alambre tubular E309LT-1 Ø 1/16 de pulgada protección de mezcla 75% Ar / 25%CO2 se recubre las partes laterales incluyendo la del labio. 8.5.4 PROCEDIMIENTO DE RETIRO E INSTALACION DE KIT DE REVESTIMIENTO DE TALON Se retira todo el revestimiento antidesgaste con el proceso arco aire aunque el talón en las zonas curvas este generalmente no existe a la hora de hacer el mantenimiento solo en la parte baja del cucharón y en las caras laterales, El talón va protegido por cintas de cuchillas de motoniveladoras de 1 ¾ de
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pulgada de espesor y 6 pulgadas de ancho en las curvas se cortan pequeños segmentos y se van adaptando a la curva esta zona del talón es de acero al manganeso por lo cual usamos alambre tubular E309LT1 Ø 1/16 de pulgada con protección de mezcla 75% Ar/ 25% CO2 si el talón esta demasiado desgastado se retira y pone un injerto de acero ASTM A-36, y se reviste con cuchillas, si tiene un desgaste moderado se recupera rellenando con esta soldadura. 8.6 TAPA DE CUCHARON 8.6.1 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE FISURAS EN BRAZOS DE TAPA Precalentar las zonas a reparar retirar la soldadura con proceso arco aire, realizar limpieza con esmeril toda rebaba, rellenar con electrodo XHD 646 Ø 5/32 de pulgada con soldadura en forma escalonada, esmerilar los empalmes de los cordones para evitar la concentración de esfuerzos y posibles fallas futuras. Esto se realizara en las zonas curvas de los brazos así como también en la unión de estos con los asientos de bujes 8.6.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO DE DESGASTE EN LATERALES DE OREJAS PORTABUJES Limpieza de óxidos y eliminación de la superficie fatigada utilizando electrodo de corte y disco de pulidora para dejar finalmente una superficie de “metal blanco” y lisa. Las
temperaturas
mínimas
de
precalentamiento
y
entre
pasadas
recomendadas para la soldadura de aceros ASTM templados y revenidos es
183
de 105 a 125ºC para un espesor mayor a 2 ½ pulgadas (63.5mm) Utilizar llama oxi-acetileno, gas propano. Se recomienda usar lápices térmicos y/o pirómetros para el control de la temperatura. El enfriamiento al finalizar el trabajo debe ser lento, proteger la zona soldada con material aislante. Usaremos alambre tubular Exsatub 71 (E71T-1) Ø 1/16 de pulgada con protección de CO2 Soldar en forma continua hasta llegar a la medida adecuada, una vez acabado de rellenar se esmerila hasta dejar el metal blanco comprobando que la superficie este uniforme y a escuadra. 8.6.3 PROCEDIMIENTO DE RELLENO, ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES Sacar los ejes de los asientos de bujes, alinear mediante el uso de un cordel los ejes e ambos asientos, este eje debe ser perpendicular al eje del túnel del porta barreton para que pueda trabajar en forma eficiente. Una vez determinados los ejes en cada asiento se procede a realizar un pre maquinado en donde se retira una capa de 3/8 de pulgada para retirar el material deformado y fatigado, de encontrase fisuras estas deben repararse inmediatamente. Retirando la barrenadora se inicia el relleno de los asientos de bujes la temperatura de de precalentamiento es de 105 a 125ºC usamos alambre tubular Exsatub 71 como en el relleno de las caras, se realizan 3 pasadas cuidando que los cordones sean pegados y uniformes.
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Nuevamente se monta el la barrenadora y se maquina pero esta vez se le da la medida y el ajuste preciso con una precisión de 0.005 milésimas de pulgada con el cual trabaja en forma apropiada. 8.6.4 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE BUJES Poner retazos de ángulos en el borde de los asientos porta bujes que servirán como guía en el momento de la instalación, realizar una limpieza de grasa polvo u óxido de la superficie de los bujes verificar su medida correspondiente a cada buje marcar esa medida con un plumón indeleble en cada buje y contrastar con la medida del agujero para establecer el ajuste apropiado en cada caso que es 0.005 milésimas de pulgada,
refrigerar los bujes en un
congelador con CO2 teniendo cuidado que el congelador no sea hermético y que tenga una salida para el CO2 porque podría explotar por la presión. Una vez que sea contraído lo suficiente se apoya en los topes (retazos de Angulo) y se empuja en forma manual hacia la posición de trabajo verificar que entre a escuadra con la pared para evitar atascamientos de buje, también se puede hacer uso de tacos de madera golpeados con un combo de 2 lb. Hasta que llegue a su posición, otra cosa que es también importante es tener un listón de madera y una comba para poder golpear de la parte posterior y sacar el buje en caso no este entrando en forma alineada, instalado el buje se deja que adquiera la temperatura ambiente para poner anillos de alambrón de ¼ de pulgada como seguros en todo el perímetro del buje que soldado al porta bujes. 8.6.5 PROCEDIMIENTO DE RETIRO Y REMPLAZO DE PLANCHA DE PISO
185
Posicionar la tapa sobre caballetes con la cara hacia arriba retirar con el proceso arco aire toda la soldadura que une la plancha base cuidando de no dañar los bordes de las planchas que hacen de cartelas, realizar un corte de la plancha base en la forma indicada en la figura, hacerlo con carrito de oxicorte para obtener un corte recto y uniforme, biselar la plancha a 30º con talón de ¼ de pulgada, preparar los bordes de las cartelas es decir sus bordes deben estar perfilados a 90º con esmeril, si por retiro de la soldadura tienen hendiduras, estas deben rellenarse y dejarse perfilado, verificar que todo este nivelado con un cordel, instalar la nueva plancha apuntalar y verificar que este completamente nivelada, en la unión con la plancha antigua, instalar platina de respaldo a todo lo largo de la unión, asegurar con cordones largos la plancha a las cartelas antes de comenzar a soldar la unión, poner extensión de platinas en “V” en los extremos para prolongar la soldadura 1 o 2 pulgadas porque en esa parte las soldaduras son débiles, esto se retira una vez terminada la soldadura y se esmerila, usar la técnica del peregrino
para evitar que se
caliente demasiado, usar también cordones escalonados, terminado el soldeo voltear la tapa para soldar las cartelas a la plancha, también usamos las técnicas descritas anteriormente, teniendo cuidado de esmerilar los empalmes de los cordones. 8.6.6 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE TALON E INSTALACION DE KIT ANTIDESGASTE Reconstruir con soldadura E309LT-1 y protección de mezcla 75% Ar / 25% CO2 Realizando una limpieza previa con esmeril, rellenamos todas las zonas desgastadas las igualamos con esmeril para luego cubrirlo con un
186
revestimiento antidesgaste de cuchillas de motoniveladora que se suelda a todo el alrededor del talón. 8.6.7 PROCEDIMIENTO DE INSTALACION DE KIT ANTIDESGASTE TANTO EN PARTE INFERIOR COMO SUPERIOR DE TAPA Los cucharones son diseñados para presentar el máximo de resistencia al desgaste, para preservar su integridad y su productividad se adiciona cierto revestimiento, estos trabajan con materiales de muy alta abrasividad requieren la adición de un
revestimiento en el inferior y superior
de la tapa,
pero
representa un peso extra que se pone al cucharón, por eso debemos optimizarlos una forma de hacerlo es aumentando la dureza del revestimiento y reduciendo el espesor de este. Anteriormente su usaban planchas de acero resistentes a la abrasión con durezas de 300 a 350 BHN, nosotros usaremos planchas con durezas de 400 a 500 BHN. Pero reduciremos su espesor Se
recomendación de la utilización de estos aceros en los siguientes
espesores CAPACIDAD DEL CUCHARON 3 2 a 7 yardas cúbicas (2,3 a 6,4 m ) 3 7 ½ a 11 yardas cúbicas (6,8 a 10m ) 12 yardas cúbicas y arriba
ESPESOR ½ a 5/8 in. (12 a 16mm) ¾ in. (19mm) 1 in. (25mm)
TABLA 8.1: ESPESORES DE PLANCHA DEACUERDO A LA CAPACIDAD
Colocaremos una fila de revestimiento de plancha de acero de 1 pulgada De espesor y 500 BHN de dureza teniendo en cuenta que el tamaño de las mismas no debe ser muy grande lo cual haría que sea muy pesada e inconveniente para el mantenimiento preventivo que es hecho por 2 personas, de ser muy grande y pesado dificultaría su mantenimiento en campo, por lo 187
cual se ha determinado que tenga un tamaño de 0.65m x 0.65m x 1pulg. y un peso aprox. de 84 kg. Usamos este espesor de plancha 1 pulgada y dureza 500 BHN, Por ser esa zona inferior la que sufre mayor desgaste debido a la carga y descarga de material, en las filas superiores usaremos planchas de ¾ de pulgada De 400 BHN de dureza para no sobrecargar demasiado el peso del cucharón además de no ser tan abrasivo en esas zonas. 8.6.8 PROCEDIMIENTO DE RECUPERACION DEL DESGASTE EN EL INTERIOR DEL TUNEL PORTA BARRETON Y ACCESORIOS Medir el ancho del barretón, luego medir el ancho del túnel debe tener un juego u holgura de ¼ de pulgada de ser mayor se
tendrá que rellenarse hasta
obtener el juego adecuado, este túnel es un inserto de hacer al manganeso reparar con soldadura Teromatec OA3205 el depósito a recuperar no tiene mucho desgaste es por ello que aplicamos esta soldadura no requiriendo enmantequillado, controlando siempre la temperatura y no pasar de 260ºC, realizando previamente la limpieza y retiro de material fatigado con disco de esmeril. 8.6.9
PROCEDIMIENTO
DE
REPARACION
DEL
MECANISMO
DEL
CERROJO Revisar que la barra de traba (barretón) se engrane correctamente en el retenedor. El engrane correcto de la barra de traba debe ser no menor que ¾ de pulgada y no mayor que 1 pulgada un encaje debajo de ese valor resulta en abertura de la tapa en el trabajo y encajes superiores dificultaran la abertura de
188
la tapa para obtener siempre un trabajo adecuado es muy importante el escuadro del barretón. Hay una pieza de desgaste insertada en el lacht Keeper que es de acero al manganeso. Esta pieza cuando presenta poco desgaste debe ser reconstruida con soldadura o sustituida cuando estuviera muy desgastada Posiciona la tapa sobre soportes y se retira la plancha base de 1 ½ pulgada de espesor de material ASTM 514, esta se coloca con el correspondiente bisel y su backing plate, una vez soldado se retira el backing y se vuelve a soldar de ese lado. Para evitar que se distorsionen los brazos durante el retiro de la plancha base de arriostra este mediante un tubo de 6 pulgadas de Ø. Se reparan las fisuras en los brazos en las partes curvas que son donde mas se dañan. Se reconstruye el talón que es de acero al manganeso con soldadura 309 LT de 1/16 de pulgada de Ø. Luego se reconstruye los alojamientos por donde pasa la espada a través de los brazos, se reconstruye la zona por donde pasa el barretón se cambia las planchas que van en su interior. Terminado esto se pone un recubrimiento antidesgaste de 1 ¾ pulgada en el talón a fin de evitar el desgaste. En la plancha base que se ha reemplazado se pone un revestimiento antidesgaste en la fila inferior planchas de 1 pulgada de espesor de dureza 500 BHN En las restantes plancha de ¾ de pulgada de espesor pero de la misma dureza
189
FIGURA 8.18 MECANISMO DEL CERROJO AJUSTE Y MANTENIMIENTO
8.7 ARCO DE CUCHARON 8.7.1 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE RAJADURAS
FIGURA 8.19: FISURAS UBICACIÓN EN ARCO
190
Se aseguran las orejas superiores con ángulos uniéndolas en tres puntos, luego estas se retiran con el proceso arco aire, porque en estas uniones son donde se presentan mayormente las fisuras. Precalentar a 150ºC retirar el material fatigado de todas las fisuras, limpiar y esmerilar todas las fisuras, revisar de ser posible con tintes penetrantes para constatar que se ha desaparecido la fisura, limpiar nuevamente con un solvente y retirar todos los tintes penetrantes aplicar soldadura XHD 646 de Ø 5/32 de pulgada terminando de rellenar las fisuras se esmerila a cero es decir al nivel de la plancha. Una cosa que hay que tener en cuenta es que si la fisura se da en los extremos se colocan platinas de acero en “V” y se prolonga la soldadura 1 o 2 pulgadas Sobre las platinas, luego de terminar de soldar, se retiran estas platinas junto con los extremos de la soldadura, esto se hace porque la soldadura es débil en los extremos, luego se esmerila dejándose todo a nivel. 8.7.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO DE DESGASTE EN LATERALES DE OREJAS PORTABUJES Retirar la capa fatigada de las caras ya se con esmeril o con el proceso arco aire, se lo deja esmerilado a metal blanco, se rellenan con cordones pegados habiendo precalentado previamente usamos soldadura E71T-1 Ø 1/16 de pulgada también se rellenan los bordes usando el mismo procedimiento el acabado es todo esmerilado y liso. 8.7.3 PROCEDIMIENTO DE RELLENO, ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES Una vez determinado el desgaste de los bujes se proceden a retirarlos de la siguiente manera:
191
Se utiliza el proceso SMAW con electrodos de corte de Ø 5/32 de pulgada por ejemplo super corte o chamfercord, no podemos usar el proceso arco aire para el retiro debido a que por trabajar con aire este tiende a endurecer la pista donde va el buje dificultando el maquinado. Con los electrodos se hace un corte en los bujes en tres diferentes puntos a todo lo ancho de los asientos de bujes, sin llegar a cortarlos completamente esto hace que el buje se contraiga y así es mas fácil su retiro. Se alinea las orejas superiores con las orejas inferiores como se muestra en la figura tienen que estar completamente paralelos los ejes entre si. Se monta la barrenadora realizando el pre maquinado se retira una capa de aproximadamente 3/8 de pulgada de espesor en todos los alojamientos de bujes para ello utilizaremos cuchillas carburadas. Antes de proceder a rellenar los asientos de bujes se colocan en ambas cara de cada alojamiento anillo de alambrón de ¼ de pulgada de diámetro para facilitar el soldeo en los bordes de los alojamientos, luego se precalienta el área de los alojamiento a rellenar a una temperatura de 125ºC se recomienda usar alambre E71T1 Ø 1/16 de pulgada con protección de CO2 tiene mayor penetración realizando cordones pegados que evitan la formación de poros. Se dan unas 3 capas de soldadura aproximadamente lo cual nos da una altura de ½ pulgada aprox. Terminado el soldeo nuevamente se maquina esta vez se lo deja a su medida con un ajuste de 0,005 milésimas de pulgada.
192
FIGURA 8.20: ALINEADO DE EJES DE ARCO
8.7.4 PROCEDIMIENTO DE RETIRO Y REEMPLAZO DE TRAMOS DE PLANCHA DETERIORADOS Primero se ubica sobre soportes o durmientes, se realiza la limpieza y arenado con el kit de tintes penetrantes se realiza un ensayo para ver las fisuras en ciertas zonas críticas, se retiran las orejas superiores y se hace una evaluación Para determinar si son reparados o reemplazados. Una vez retiradas las orejas superiores se revisan las planchas de tapa si están desgastadas mas de ¼ de pulgada se procede a su reemplazo. Posteriormente se rellenan las caras laterales de las orejas inferiores, luego se alinean las orejas con el eje de la barrenadora, se pre maquina ¼ de pulgada y se rellena con soldadura para luego posteriormente maquinar y dejar a la medida para la instalación de bujes tanto en orejas superiores como inferiores. 8.8 ECUALIZADOR 8.8.1 PROCEDIMIENTO DE REPARACION DE RAJADURAS Como consecuencia del trabajo que realiza se presentan fisuras en la unión de los asientos de bujes con el ecualizador esto se determina con una inspección visual luego de haber realizado una limpieza general o arenado determinadas y marcadas las fisuras se procede a removerlas precalentando el material a
193
125ºC con el proceso arco aire se retira todo el material fatigado, se limpia y esmerila, una vez biselado se procede al relleno de la fisura con alambre tubular E71T1 Ø 1/16 de pulgada protección con CO2 una vez concluida la reparación se tiene cuidado de no dejar sobremonta en los empalmes de los cordones de soldadura porque puede ocurrir concentración de esfuerzos es mejor esmerilar y deja los cordones parejos. 8.8.2 PROCEDIMIENTO DE RELLENO Y RECTIFICADO DE PERFIL Y CANAL PORTA CABLE DE MEDIAS LUNAS Por trabajar en cucharón en una zona abrasiva esta zona recibe bastante desgaste por lo que la reparación consiste en rellenar ese desgaste y dejarlo a su media original se utiliza la misma soldadura y procedimiento que el punto anterior. 8.8.3 PROCEDIMIENTO DE RELLENO ALINEACION Y MAQUINADO DE ASIENTOS DE BUJES Sacar los ejes de los asientos de bujes alinearlos, armar las chumaceras de la barrenadota centrar el eje y montar el motor de la barrenadora, ubicar la cuchilla carburada en el eje premaquinar una capa de 3/8 de pulgada retirar el motor de la barrenadora, retirar el eje y las chumaceras, rellenar con soldadura una capa de ½ in realizando los cordones pegados con alambre tubular E71T-1 Ø1/16 de pulgada precalentado a 125ºC se da un ajuste de 0,005 milésimas de pulgada
194
VISTA FRONTAL
VISTA DE PERFIL
FIGURA 8.21: ZONAS A REPARAR EN ECUALIZADOR
ESMERILADO DE CORDONES
BUJE
ANGULO
SEGUROS DE CABLES BLOQUES ROSCADOS
ZONA DE FISURAS
195
CRONOGRAMA DE REPARACION DE CUCHARON P&H 4100 STD 196
CAPITULO IX CONTROL DE CALIDAD 9.1 INSPECCION VISUAL DE LAS SOLDADURAS 9.1.1 INTRODUCCION En muchas instancias de la inspección de la inspección visual es llevado a cabo Después de los procesos de producción, tal es el caso del maquinado de un componente a la forma y tamaño final, para ver si esta conforme con la especificación o diseño aplicable. En el caso de las soldaduras, la experiencia a demostrado que la inspección post fabricación, aun con ensayos END (ensayos no destructivos) complementarios no garantiza la conveniencia del producto para un servicio pretendido una secuencia de inspección visual planeada en periodos de tiempo a demostrado resultados consistentes de efectividad. La calidad de la soldadura y de su proceso esta determinado por: Diseño de la junta y de la soldadura Materiales de construcción Procedimiento de soldadura Manera de aplicación de la soldadura Programa de inspección 9.1.2 CALIDAD El termino calidad es ampliamente usado y aplicado sin embargo muchas veces el concepto general es mal entendido La calidad es el cumplimiento de una especificación aplicable El nivel de calidad requerido por un producto o servicio es típicamente determinado por el diseñador, basado en la conveniencia para el servicio de la
197
vida estimada. Todas las variables deben ser especificadas de manera que puedan ser medidas. Las dimensiones son verificadas rápidamente, los atributos del acabado superficial. 9.1.3 TERMINOS Y DEFINICIONES 9.1.4 PROCEDIMIENTO DE INSPECCION VISUAL ALCANCE Este procedimiento se aplica a la inspección visual y verificación dimensional de las uniones soldadas
de planchas de acero ASTM 514 en condición de
conformado en caliente y luego sometido a soldadura manual con arco eléctrico proceso: SMAW y FCAW OBJETIVO Se tiene los siguientes objetivos: a.- medición de las dimensiones de las uniones soldadas b.- detección de posibles fisuras
o discontinuidades superficiales en las
superficies exterior de las soldaduras. c.- registrar y marcar las posiciones de defectos para su reparación o de discontinuidades que requieran mayor inspección / verificación por otras técnicas de END. NORMA REFERENCIA AMERICAN WELDING SOCIETY D1.1 2004 AMERICAN WELDING SOCIETY 14.3 1994 CALIFICACION Y CERTIFICACION DEL PERSONAL Los inspectores tendrán entrenamiento y experiencia de acuerdo con las necesidades de las inspecciones especificadas.
198
REQUERIMIENTOS ESPECIFICOS Para la inspección es proceso, las inspecciones deberán ser realizadas por personas distintas a las que realizan el trabajo de producción. EQUIPO USADO
Esmeril manual eléctrico con escobilla de acero
Solvente limpiador
Vernier digital marca mitutoyo
Calibrador de soldaduras
Regla metálica certificada / wincha
Linterna
Marcado de metal
Espejos
PROCEDIMIENTO DE INSPECCION LIMPIEZA Escobillado
manualmente/mecánico
con
escobilla
de
acero
al
carbono/inoxidable. Luego limpieza con solvente (por spray o con trapo –libre de hilachas- humedecido), finalmente secado al ambiente o con papel absorbente. OBSERVACION Método: Directo A ojo desnudo o con lente de aumento (lupa). Luz natural o artificial de linterna. Intensidad mínima de 15 fc (1000 lux) en la superficie observada. Distancia de inspección 30 cm (12”) como máximo Angulo de inspección, mayor a 30°
199
EVALUACION De acuerdo con AWS D1.1 – 2004 EXTENSION DE LA INSPECCION Inspección al 100% se realizara una inspección completa de todo el tipo de soldadura. DOCUMENTACION DE REGISTRO Se registraran en las hojas de reporte las discontinuidades relevantes y las dimensiones de las juntas
200
Las “X” indican aplicabilidad para el tipo de conexión, un área libre indica no aplicabilidad
Categoría de las discontinuidades y criterio de inspección toda fi
(1) prohibición de fisuras toda fisura es inaceptable, sin importar tamaño o localización (2) Fusión metal base/metal de aporte Una fusión completa deberá existir entre depósitos adyacentes de metal soldado y entre metal base y metal soldado (3) Sección transversal del cráter Todo cráter deberá ser llenado para proveer el tamaño de soldadura especificado, excepto para los fines de soldadura de filete intermitente fuera de su longitud efectiva. (4) Perfiles de soldadura Los perfiles de soldadura deberán ser conforme con la tabla 9.1 (5) Tiempos de inspección La inspección visual de la soldadura de todos los aceros puede empezar inmediatamente después que la soldadura ha enfriado a temperatura ambiente. El criterio de aceptación para los aceros ASTM A-514, ASTM A-517, y ASTM A709 grado 100 y grado 100W deberá estar basado en una inspección visual realizada al menos 48 horas después de completada la soldadura. (6) el Soldaduras con medida incompleta El tamaño de una soldadura de filete en cualquier junta continua puede ser menor que la especificación nominal de tamaño L sin corregirse por la siguiente cantidad U L, especificación nominal del U, decremento admisible Tamaño de soldadura, in (mm) de L, in (mm) <= 3/16 (5) <= 11/16 (2) ¼ (6) <= 3/32 (2.5) >= 5/16 (8) <= 1/8 (3) En todos los casos la porción de baja medida no excederá el 10% de la longitud soldada. En soldadura de vigas ala-alma deberá ser prohibido en los finales correr por debajo para una longitud igual a dos veces el ancho del ala (7) Socavación (A) Para materiales con menos de 1” (25.4mm) de espesor, la socavación no deberá exceder de 1/32 (1mm), excepto que un máximo de 1/16” (2mm) es permitido para una longitud acumulada superior a 2” (50mm) en cualquier 12” (300mm) para materiales de 1” o mas de espesor la socavación no deberá exceder 1/16” (2mm) para cualquier longitud soldada. (B) En miembros primarios, la mordedura no deberá ser mayor que 0.01” (0.25mm) de profundidad cuando la soldadura es transversal al esfuerzo de tracción bajo cualquier condición de carga diseñada. La mordedura no deberá ser mayor que 1/32” (1mm) de profundidad para los otros casos. (8) Porosidad (A) Para soldaduras de canal (groove weld) de penetración completa en juntas a tope transversales a la dirección de esfuerzo de tracción, no deberá tener porosidad vermicular visible, para todas las otras soldaduras de canal y filete, la suma de porosidad visible de 1/32” (1mm) o mayores en diámetro no deberá exceder 3/8” (10mm) en cualquier pulgada lineal de soldadura y no deberá exceder ¾ “ (20mm) en cualquiera 12” (300mm) de longitud de soldadura. (B) la frecuencia de porosidad vermicular en filete en conexión de nervios para alma, la suma de los diámetros de burbujas de porosidad no deberá exceder 3/8” (10mm) en cualquier pulgada lineal y no deberá exceder ¾” (20mm) en cualquiera 12” (300mm) de longitud de soldadura. (C) Soldaduras de canal de penetración completa en juntas a tope transversales a la dirección de esfuerzo de tracción computado, no deberán tener burbujas de porosidad. Para todas las otras soldaduras de canal, la frecuencia de burbujas de porosidad no deberá exceder una en 4” (100mm) de longitud y el máximo diámetro no deberá exceder de 3/32” (2.5mm)
Conexiones no tubulares cargadas estáticamente
Conexiones no tubulares cargadas cíclicamente
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
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x
x
x
x
x
x
x
x
TABLA 9.1: CRITERIOS DE ACEPTACION PARA LA INSPECCION VISUAL
201
Conexiones tubulares (todas las cargas)
FIGURA 9.1: PERFILES DE SOLDADURA ACEPTABLES E INACEPTABLES
202
FORMATO DE REPORTE Reporte Nº Identificación de la unión soldada Tipo de junta AWS Proceso de soldadura Observaciones
?y Referencia (0,0)
?x x
ESQUEMA DE UBICACIÓN Y EXTENSION DE LAS DISCONTINUIDADES
Línea Numero
Identificación Numero
Posición x
y
Δx
Dimensiones Δy Δz
Evaluación según AWS D1.1-2002
TABLA 9.2: FORMATO DE REPORTE DE DISCONTINUIDADES
203
Observaciones
9.2 PENETRANTES LAVABLES CON AGUA OBJETIVO Realizar una inspección con líquidos penetrantes lavables con agua. INTRODUCCION Durante el proceso de reparación de un componente se requiere su inspección para la verificación de la sanidad superficial es entonces cuando se hace necesario emplear un método de inspección donde la aspereza de la superficie no impida su ejecución. Pero también debe tenerse en cuenta el nivel de sensibilidad que los líquidos penetrantes lavables con agua. NORMAS Y DOCUMENTOS REFERENCIA
ASTM E - 165
ASTM E – 433
COMPONENTES A EXAMINAR Cucharón, Tapa, Ecualizador, Arco EQUIPO Y MATERIAL A USAR a) componentes b) Solvente limpiador c) Líquido penetrante d) Revelador en suspensión y/o seco e) Trapo industrial f) Cámara fotográfica g) Regla y/o wincha AREAS DE INSPECCION Los componentes se inspeccionaran al 100%
204
SECUENCIAS DE LA INSPECCION Debe aplicarse sobre la superficie, previa limpieza exhaustiva que elimine residuos del penetrante. Requisitos generales La temperatura de los materiales penetrantes y de la superficie de la pieza a ser inspeccionada debe estar entre 10 y 38 ºC (fluorescentes); 10 y 52 ºC (visibles) cuando no sea practico con este rango de temperatura, el procedimiento debe recalificarse a la temperatura que se desea usar como se describe en la ASTM E165. Pre-limpieza.- cuando sea requerida la pre-limpieza se puede emplear los agentes comunes de limpieza como son: Detergentes, solventes orgánicos removedores de pintura o desengrasantes. La limpieza por métodos abrasivos no es recomendable. Limpieza La superficie a inspeccionar y áreas adyacentes, al menos hasta 25 mm a cada lado deben estar secas y limpias; libres de polvo, óxido, fundente de soldadura, Salpicadura, grasas, pintura, películas de aceite, suciedad, etc., o cualquier material que pueda cubrir las aperturas superficiales o interferir con la inspección. Después de aplicar cualquier método de pre-limpieza, la superficie deberá limpiarse con un solvente removedor del mismo fabricante para asegurar la completa limpieza de los componentes.
205
Los componentes deben estar perfectamente secos después de limpiarse. La temperatura de los componentes no debe exceder de 38ºC para fluorescentes y de 52 ºC para visibles, antes de la aplicación del penetrante. Tipo de secado después de la limpieza: se realizara por medio de evaporación normal no debiendo ser menor a 5 minutos. Aplicación del penetrante: deberá ser hecho por aspersión cuidando de cumplir con: Aplicación del penetrante El penetrante se puede aplicar por diferentes métodos: para nuestro caso será por atomización. Después de la aplicación se debe observar que el penetrante cubra de forma homogénea la zona a inspeccionar. Se debe evitar la formación de charcos. Tiempo de penetración: se deberá consultar el manual de capacitación en líquidos penetrantes nivel I y II o aplicar la tabla 2 de la ASTM E165. Remoción del exceso de penetrante: después de transcurrido el tiempo de penetración requerido se debe remover el exceso de penetrante como se indica a continuación: Puede removerse directamente con agua usando un equipo manual por atomizado. La presión de agua no debe exceder de 0,345 Mpa (50 Psi) se recomienda un atomizado grueso manteniendo la temperatura del agua de 10 a 38ºC. Se debe evitar el sobrelavado de la superficie a inspeccionar. Cuando no se disponga de suficiente agua para el enjuague, puede efectuarse la remoción
206
frotando la superficie con un material limpio y absorbente, empapado con agua hasta que el exceso de penetrante sea removido. Secado Los componentes pueden secarse exponiéndolas al aire a la temperatura ambiente o bien empleando aire a presión libre de aceite. En dicho caso la presión no debe de excederse de 175 kpa (25 psi); también pueden emplearse secadores con recirculación de aire caliente. La temperatura en la superficie de la pieza no debe exceder de 52 ºC. Finalmente los componentes se deben secar a la temperatura ambiente de 7 a 10 minutos aproximadamente. Aplicación del revelador: se emplearan reveladores en suspensión no acuosa. Este se aplicara por aspersión a una distancia aproximada de 300 mm, procurando que forme una capa fina y uniforme, preferentemente este revelador se debe aplicar en dos capas delgadas sucesivas. La segunda se aplica cuando la primera se encuentra completamente seca. El revelador en suspensión no acuosa se debe aplicar por rocío después de que el exceso de penetrante haya sido removido y la pieza este seca. Este tipo de reveladores se evaporan rápidamente a temperatura ambiente y no requieren por lo tanto, del uso de un secador, sin embargo, debe usarse ventilación adecuada. Tiempo de revelado: las superficies deben observarse durante la aplicación del revelador para monitorear el desarrollo de las indicaciones; el tiempo de revelado debe cumplir con lo siguiente:
207
El tiempo que el revelador debe permanecer en la pieza antes de ser inspeccionada debe de ser de 10 minutos o la mitad del tiempo de penetración lo que sea mayor. El tiempo de revelado inicia inmediatamente después de que el revelador en polvo seco se aplica y tan pronto como el recubrimiento húmedo de revelador (acuoso o no acuoso) se seca. Requisitos de iluminación: Las indicaciones de penetrantes con colorante visible pueden observarse con luz blanca natural o artificial. La calidad de la iluminación debe ser tal que permita, distinguir de forma clara y nítida las indicaciones. En el sitio de la inspección la intensidad mínima de la luz blanca debe de ser de 1000 Lx. Método de evaluación: deberá ser realizado por dimensionamiento directo de las indicaciones obtenidas después de transcurrido el tiempo de revelado y conforme a lo siguiente: Se tomara en cuenta el tamaño de las indicaciones obtenidas durante el intervalo del tiempo después de la aplicación del revelador. La evaluación puede ser efectuada de dos formas distintas: Por comparación con las fotografías estándar de referencias ASTM E-433 Por dimensionamiento directo de las indicaciones obtenidas. En este caso se registraran todas las indicaciones relevantes iguales o mayores a 2 mm obteniéndose un registro fotográfico y/o un bosquejo donde se ubique la indicación exacta y la forma de las indicaciones. Limpieza posterior: se deberá hacer primero con trapo industrial seco, enseguida con cepillo de mano y finalmente con trapo industrial humedecido en un solvente.
208
Registro de indicaciones Se registraran todas las indicaciones relevantes iguales o mayores a 2 mm Cualquier indicación confusa o poca definida debe ser reexaminada para determinar si es relevante de acuerdo a los siguientes pasos: Las superficies deben observarse durante la aplicación del revelador parar monitorear el desarrollo de indicaciones que tienden a sangrar demasiado. La interpretación final debe efectuarse después de que haya transcurrido el tiempo de revelado. Toda indicación que fuera confusa, poco definida o exista duda sobre su origen deberá ser reinspeccionada para determinar si es una indicación falsa, no relevante o verdadera. La reinspección debe iniciarse desde el paso referente a la limpieza antes de la aplicación del penetrante.
209
CAPITULO X SEGURIDAD E HIGIENE 10.1 INTRODUCCION El ámbito de la actividad industrial, la soldadura constituye uno de los procesos en los que intervienen mayor cantidad de variables a tener en cuenta a la hora de planificar la seguridad de las operaciones. Ello es así porque el más simple proceso de soldeo actúan riesgos combinados de electricidad, toxicidad, de agentes químicos, radiaciones, calor, etc. y que no solo afecta al soldador, sino que también a su entorno y terceros. Es por ello que el estudio de seguridad integral para la aplicación de estos procesos requiere de un cierto método y orden, para poder aplicar las reglas básicas de seguridad que son de análisis de riesgos y posteriormente en base a ellos la definición de las medidas preventivas. Los humos de soldeo pueden ser peligrosos para su salud.
Mantenga su cabeza fuera de los humos
Utilice suficiente ventilación y una buena extracción de humos y polvo durante las operaciones de soldeo, corte y esmerilado.
Las radiaciones luminosas del arco pueden dañar los ojos y producir quemadura en la piel.
Utilice las protecciones oculares y ropa de trabajo adecuadas.
Las descargas eléctricas pueden causar la muerte.
Antes de comenzar un trabajo, o utilizar una máquina, lea atentamente las instrucciones del fabricante y las recomendaciones de seguridad de máquinas, electrodos, fundentes y materiales base, así como las
210
recomendaciones del jefe de seguridad o las recogidas del manual de seguridad.
No toque zonas cargadas eléctricamente que no posean un aislante adecuado ni cierre un circuito eléctrico con su cuerpo.
10.2 ANALISIS DE RIESGOS El análisis de riesgos es una tarea obligada en cualquier estudio de seguridad, ya que solamente sabiendo los riesgos que se deben evitar se podrán definir y especificar las medidas preventivas oportunas. 10.2.1 RIESGOS POR EL TIPO DE TRABAJO Y SU LUGAR DE REALIZACIÓN Los procesos de soldeo se utilizan tanto en puestos fijos en una producción en serie, como en operaciones de montaje de piezas sin puesto fijo en fábricas y en montajes de obras, siendo éstas últimas las de riesgos más frecuentes. Es por ello que al soldador le afectan todos los riesgos inherentes a los trabajadores de montaje, agravándose su situación por la incomodidad que supone el empleo de las protecciones personales, que deben utilizar por su peculiar tipo de trabajo y por las herramientas que necesita. Entre los riesgos más comunes podemos citar:
Caídas desde altura.
Caídas al mismo nivel.
Atrapamiento entre objetos.
Pisadas sobre objetos punzantes.
10.2.2 RIESGOS POR MANIPULACIÓN DE GASES COMPRIMIDOS
211
Los principales gases empleados en los procesos de soldeo son: acetileno y oxígeno, como combustible y comburente respectivamente para el soldeo y corte oxiacetilénico, y los gases activos o inertes, tales como el CO2 , Argón o Helio empleados como gases de protección. Algunos de los riesgos que pueden darse en la manipulación
y
almacenamiento de las botellas de gases son:
Fugas de gas combustible, con el consiguiente peligro de incendio.
Explosiones o incendios por retroceso de llama en el soplete.
Asfixia por desplazamiento del aire por gases inertes.
Atrapamiento por manipulación de botellas.
10.2.3 RIESGOS POR LA UTILIZACIÓN DE MAQUINARIA Y EQUIPOS Los principales riesgos a citar son:
Fuego o explosión por retroceso de llama en sopletes.
Contactos eléctricos directos con los elementos eléctricos, tales como cables, porta electrodos, fuentes de alimentación, etc.
Contactos eléctricos indirectos por fallo en el aislamiento de los componentes eléctricos.
10.2.4 RIESGOS ASOCIADOS A LOS AGENTES CONTAMINANTES PRODUCIDOS DURANTE EL SOLDEO Aquí es donde se agrupan los riesgos mas específicos de los procesos de soldeo, debido a que las reacciones que son la base de dichos procesos son especialmente violentas, produciendo gran numero de agentes contaminantes que podemos clasificar en tres grandes grupos (ver figura 10.1):
Humos y gases desprendidos durante el soldeo.
212
Radiaciones.
Ruido y producción de partículas.
FIGURA 10.1 ESQUEMA DE PRODUCCION DE AGENTES CONTAMINATES
Humos y gases Aparecen por reacción química de los diferentes componentes del proceso. Las diferentes sustancias químicas potencialmente peligrosas tienen diferentes características dependiendo de su origen, pudiéndose destacar las siguientes fuentes:
Producción a partir del metal base.
Producidos a partir del recubrimiento del material base (galvanizado, niquelado, cromado, cadmiado, pintado, recubrimientos plásticos, engrasado).
Producidos por los productos material base y del de aportación.
213
desengrasantes o de limpieza del
Producidas a partir del material de aportación, del revestimiento o de los fundentes.
Producidos por reacción con el aire circundante.
Producidos a partir de los líquidos o gases que estuvieron contenidos en los depósitos a soldar.
Radiaciones Los procesos de soldeo por arco producen radiaciones visibles, infrarrojas y ultravioletas, que producen lesiones en los ojos y la piel, siendo las radiaciones ultravioletas las más peligrosas. Los procesos de soldeo por llama también producen estas radiaciones aunque con menor intensidad. Otros procesos de soldeo como el de resistencia producen radiaciones visibles e infrarrojas, no siendo, sin embargo, tan nocivos. Ruidos y proyección de partículas El ruido se produce por la acción de operaciones complementarias al soldeo, tales como el esmerilado, el picado, el martillado, etc. Ciertos procesos de soldeo y corte, como el proceso por plasma y algunos de resistencia eléctrica, generan ruidos superiores a los 90 dB. Las proyecciones de partículas incandescentes pueden alcanzar hasta 10 metros de distancia en horizontal. Estas partículas, con la acción combinada del calor producido y la presencia de gases y materiales combustibles, pueden originar incendios, por lo que se hace imprescindible el que todos los materiales del suelo, paredes, pantallas, etc., sean ignífugos. 10.3 MEDIDAS DE PREVENCIÓN
214
Una vez conocidos y clasificados los tipos de riesgo a los que se enfrenta la utilización de los procesos de soldeo, estamos en disposición de definir las medidas de prevención y protección que se deben aplicar, las cuales deben recogerse en cualquier planificación de la producción. Diferenciaremos los siguientes grupos de medidas de prevención y protección 10.3.1 PROTECCIONES PERSONALES Dirigidas a la protección del personal directamente involucrado en las tareas de soldeo, así como de sus ayudantes. Prendas protectoras Todo el cuerpo del soldador esta sometido a la posible acción de agentes agresivos, por lo que deben protegerse integralmente con especial atención a los ojos y a su sistema respiratorio, que merecen un desarrollo aparte y que se tratan más adelante. El cuerpo del soldador esta sometido, sobre todo, al ataque de los contactos eléctricos y a las proyecciones de las partículas incandescentes. Las prendas de protección recomendables
son las que se indican a
continuación debiendo elegirse aquellas que estén homologadas por el ministerio de trabajo.
Cascos de seguridad, para protección contra la caída de objetos pesados o punzantes.
Botas de seguridad.
Pantallas o yelmos, provistas de filtros de radiaciones, cubre filtros y ante cristales, elegidos como se detallan mas adelante.
Guantes, mangas, escarpines y mandiles de cuero.
215
Guantes aislantes de electricidad para manejo de los grupos de soldeo.
Arnés y línea de vida de seguridad para trabajos en altura.
Protectores auditivos, que pueden ser tapones, orejeras o cascos antirruido.
Son preferibles las prendas oscuras, con el fin de evitar reflejos. Las prendas de algodón, por la acción de la radiación ultravioleta, se desintegran que puede variar entre un día y dos semanas, por lo que se recomienda el empleo de lana o cuero. Las prendas de cuero (guantes, mandiles, escarpines y mangas), deben estar curtidas al cromo, para que sean resistentes a la llama y a las chispas. Los ayudantes de los soldadores deberán llevar el mismo tipo de protecciones personales en cuanto a prendas protectoras. Protección de los ojos Los soldadores y sus ayudantes, deben utilizar gafas de seguridad provistos de filtros (oculares filtrantes) que detengan, en la medida de lo posible, las radiaciones perniciosas para el ojo humano. Para ello, se define el grado de protección de los distintos oculares filtrantes en base del porcentaje de transmisión de las radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja a través del filtro. Así, por ejemplo, un filtro del n° 10 deja pasar un 0,0003% de las radiaciones ultravioleta de una determinada longitud de onda, mientras que un filtro del n° 4 deja pasar el 0,95% del mismo tipo de radiación.
216
Por tanto los filtros a utilizar serán de un número más elevado cuando mayor sea la intensidad de soldeo por arco eléctrico, siendo más elevado para el soldeo por arco eléctrico que en el oxiacetilénico. En la tabla 10.2 se da una guía para la selección de filtros. Los filtros han de ser seleccionados teniendo en cuenta como mínimo los parámetros siguientes: tipo de arco o llama, intensidad de la corriente de soldeo o caudal de gas, posición y distancia del operario en relación al baño de fusión, iluminación del local y sensibilidad óptica del soldador. Así mismo el filtro debe ser capaz de dejar pasar en el campo visible una intensidad suficiente
para que el soldador pueda seguir sin fatiga el
TABLA 10.1: GUIA PARA LA ELECCION DEL FILTRO DE ACUERDO CON ANSI/ASC Z49.1-94
217
comportamiento del electrodo o de la boquilla en el momento de la fusión. 10.3.2 PROTECCIONES COLECTIVAS Dado que también el entorno del soldador, y por tanto los operarios que están en las proximidades. Están sometidos a riesgos producidos por el soldeo, es necesario adoptar medidas de prevención colectivas que citamos a continuación. En esta relación no se hace referencia al control de la atmósfera ambiente, ya que este tema se tratara aparte en el apartado 10.3.5
El soldeo de obra en altura se proveerán redes de seguridad que no sean de poliamida, ya que estas pueden quemarse. Deben utilizarse redes de material ignifugo.
No deberán permitirse los trabajos en altura con vientos iguales o superiores a 60 Km. /hora, o cuando este lloviendo.
Las áreas de soldeo deberán delimitarse por medio de pantallas que impidan el paso de radiaciones y de chispas. Por lo tanto, estas pantallas deberán ser preferentemente de color oscuro para que no reflejen las radiaciones y de un material incombustible. Estas pantallas se colocaran de manera que permitan la circulación de aire por su parte inferior.
Todas las áreas deben proveerse de la correspondiente señalización que indique los trabajos que se están llevando a cabo, así como de las protecciones de uso obligatorio (casco, filtros oculares, etc.).
Protección contra-incendios
218
Este tema es especialmente importante en soldadura, por lo que toda la reglamentación general sobre contra-incendios debe aplicarse en su integridad.
Toda el área de trabajo debe estar limpia de materiales de desecho, especialmente los combustibles.
Deben protegerse especialmente las botellas de gas.
Debe señalizarse toda el área, indicando las rutas de escape y la localización de extintores.
Debe de disponerse de extintores portátiles, y si es posible de una manguera.
10.3.3 PREVENCIONES DE LA MANIPULACIÓN DE GASES COMPRIMIDOS Cuando se desea almacenar grandes cantidades de cualquier gas en recipientes de poco volumen, que permita un transporte y almacenamiento fácil, se comprime a alta presión. A continuación se indicaran una serie de normas para el buen almacenamiento, transporte y utilización de los gases comprimidos. Almacenamiento y transporte Los gases comprimidos se almacenan en cilindros o botellas y en tanques o depósitos. Se deberá tener en cuenta lo siguiente:
No situar las botellas en pasillos ni lugares de paso.
El almacén de botellas de gases debe estar delimitado y protegido por puertas si es posible.
Las botellas deben sujetarse con cadenas de seguridad figura 10.2
Emplear grúa con cesta o plataforma para subir o bajar las botellas, nunca utilizar un electroimán (el corte de tensión resultaría en una caída
219
de las botellas). Para su transporte se emplearan carros con cadenas de seguridad (figura 10.3) y sólo desplazarlas a mano por rodadura para desplazamientos cortos.
FIGURA 10.2: SUJECION DE BOTELLAS
FIGURA 10.3: CARRO PARA TRANSPORTE DE BOTELLAS CON CADENA DE SEGURIDAD
Las botellas de acetileno y de gases licuados (en estado líquido) deben utilizarse y almacenarse siempre en posición vertical, se preferirá también esa posición para las botellas de cualquier otro gas.
220
Las botellas deben ser identificadas perfectamente antes de su empleo, esta tarea solo debe realizarse leyendo su etiqueta. Si una botella no tiene etiqueta no se deberá utilizar. No se debe identificar el contenido de una botella únicamente por su color, ya que puede ser diferente según la zona o país, no obstante es una ayuda en su identificación, en la tabla 10.2 se indican los colores de las botellas mas utilizadas de acuerdo a ITINTEC 399.013 GAS
COLOR
Acetileno C2H2 Nitrógeno (N2) Oxígeno (O2) Dióxido de Carbono (CO2) Aire Helio (He) Argón Oxido Nitroso (N2O)
Rojo Amarillo Verde Gris Claro Negro Marrón Claro Marrón Oscuro Azul Oscuro
TABLA 10.2: IDENTIFICACION DE BOTELLAS POR SU COLOR
Muchas botellas tienen una caperuza para proteger la válvula
(ver
figura 10.4) la caperuza tiene que estar siempre puesta sobre la botella a no ser que no se este utilizando la botella. Nunca se debe elevar la botellas mediante esta caperuza a no ser que este especialmente diseñada para ella (ver figura 10.5).
FIGURA 10.4: CAPERUZA DE PROTECCION DE VALVULA
221
FIGURA 10.5: BOTELLAS DE GAS CON CAPERUZA DE PROTECCIONESPECIALMENTE DISEÑADA PARA ELEVAR LA BOTELLA
Las botellas vacías se identificaran como tales y se dispondrán en posición vertical y sujeta con cadenas de seguridad.
Utilización de gases Para el empleo de los gases comprimidos sea seguro se debe tener en cuenta lo siguiente:
Los reguladores o mano reductores
deben utilizarse para todas las
botellas de gas comprimido. Todo regulador debe estar equipado con un manómetro de alta presiona (que mide la presión de la botella lo que indica su contenido) y uno de baja presión (que mide la presión de trabajo) (ver figura 10.2).
Las válvulas de las botellas que contienen gases a gran presión, en particular oxígeno, deben abrirse despacio, es preferible no abrir las válvulas de las botellas que contienen gases combustibles más de una vuelta, de esta forma se pueden cerrar rápidamente en caso de emergencia.
Antes de conectar el mano reductor se deberá purgar la botella (ver figura 10.6), de esa forma se eliminaran todas las partículas que, en
222
forma de polvo, están alojadas en su grifo, si no se eliminaran estas partículas pasarían al mano reductor y originarían la avería del mismo.
Se cerrara la botella de gas después de cada utilización, y también quedara cerrada la botella cuando este vacía, esto previene perdidas por las posible fugas.
Se recomienda retirar las botellas vacías y devolverlas al suministrador cuando la presión de la botellas sea 1,72 bar (0,172 Mpa ≈ 1.7 Kg. /cm2), evitando de esa manera su contaminación atmosférica.
Nunca calentar las botellas o depósitos que contienen gases comprimidos, ni situarlos cerca de focos de calor ya que podrían explotar.
FIGURA 10.6: SITUACION PARA EL PURGADO DE BOTELLAS
Gases combustibles Acetileno
el acetileno es un gas explosivo si su contenido en aire esta comprendido entre el 2 y el 82%. También explota si se comprime solo, sin disolver en otra sustancia, por lo que para almacenarlo se disuelve
223
en acetona y se almacena en cilindros rellenos de una sustancia porosa (ver figura 10.7) la presión de los cilindros es de 15 Kg./cm2
la presión de los conductos que transportan acetileno no debe sobrepasar nunca 1,5 bar (1,5 Kg/cm2).
El diámetro interior de la tubería de acetileno no debe ser superior a 50mm.
La velocidad de salida del acetileno no superara los 7m/s.
El acetileno es explosivo al contacto con plata, mercurio o aleaciones con más de un 70% de cobre, por lo que las tuberías no deben ser de ninguno de este tipo de materiales.
FIGURA 10.7: CILINDRO DE ACETILENO
Oxigeno
El oxigeno es un gas no inflamable pero inicia y mantiene la combustión de los materiales combustibles, por tanto los cilindros de oxigeno no deberán almacenarse al lado de los de gas combustible ni rodeados de ellos, y nunca se deben utilizar como sustituto del aire.
224
Se deben poner las materias grasas en contacto con el oxigeno, ya que arderían espontáneamente. Se prohíbe lubricar las conexiones, válvulas, mano reductores y cualquier otro aparato para el oxigeno.
Nunca utilizar el oxigeno en los compresores de aire ni tampoco para limpiar superficies o ropas, ni para ventilar espacios reducidos.
El oxigeno se almacena a presión en estado gaseoso.
Gases de protección
Los gases de protección como helio, argón y nitrógeno se suministran comprimidos de estado gaseoso en botellas, el CO2 de las botellas esta almacenado en estado líquido a temperatura ambiente.
El mayor peligro de los gases de protección es que desplazan al aire impidiendo la respiración y pudiendo provocar la asfixia del soldador, por lo tanto cuando se vaya a soldar en espacios reducidos deberán estar bien ventilados, si no es imposible controlar el oxigeno del aire se deberá realizar el soldeo con pantallas de soldeo con impulsión o extracción de humos incorporado.
Mangueras
Solamente se usan mangueras especialmente diseñadas para los gases comprimidos que van a transportar.
Las mangueras de gases combustibles suelen ser rojas y las de oxigeno verdes. Nunca intercambie las mangueras.
Controlar el estado de las mangueras y detectar las fugas. Cuando se detecte cualquier corte o quemadura reemplazar la manguera nunca repararla.
225
Nunca se debe doblar la manguera para detener el flujo de gas.
Localización de la fuga.
La fuga de gas de la botella esta localizada en el mecanismo de apertura y cierre de la válvula.
Si una botella pierde gas, estando bien cerrada la válvula, hay que pensar que el mecanismo de la misma se ha aflojado o deteriorado.
Cuando la fuga es importante lo detectamos bien por el ruido del escape, más acentuado en botellas de gases comprimidos (oxigeno, argón, aire comprimido, nitrógeno), y por el olor cuando el gas esta diluido (acetileno) o licuado (propano o butano).
Si la fuga es pequeña no estaremos seguros de detectarlos por los sentidos (oído y olfato), ante la duda, se debe hacer la comprobación aplicando “agua jabonosa” sobre el grifo de la botella; si existe fuga se localizara por muy pequeño que sea el escape. Si apretando el mecanismo de la válvula no se consigue detener la fuga, se deberá situar la botella en el exterior, indicando que esta fuera de servicio y llamar al suministrador con urgencia.
10.3.4 PREVENCIONES EN LA UTILIZACIÓN EN MATERIALES Y EQUIPOS Los sopletes deben proveerse de una válvula antirretroceso de llama, que impida que la combustión avance desde el soplete por la manguera hasta la botella de gas. Material eléctrico La utilización de equipos eléctricos, como los grupos de soldeo, esmeriladoras y equipos de corte pueden ocasionar accidentes indirectos por combustión de
226
vapores inflamables, y también accidentes al personal operario por contactos eléctricos directos o indirectos. Para el soldeo por arco puede utilizarse tanto corriente alterna como continua. Para
ellos
se
emplean
grupos
de
soldeo,
que
son
esencialmente
transformadores con rectificadores que proporcionan una corriente con tensiones entre 15 y 40 voltios y que suministran intensidades de hasta 600 Amperios. Las principales medidas de seguridad son las siguientes:
Los cables deben tener la sección necesaria para soportar la gran densidad de corriente utilizada, y también debe tenerse en cuenta la distancia desde la maquina de soldeo al puesto de trabajo.
La fuente de alimentación de las máquinas de soldeo debe de estar provista de interruptores diferenciales que protejan a los operarios de los posibles contactos eléctricos indirectos.
Las carcasas de los grupos de soldeo deben estar conectadas a tierra para evitar descargas a los operarios por una derivación del circuito de alimentación.
10.3.5 PROTECCIÓN CONTRA HUMOS Y GASES Se ha indicado que uno de los principales riesgos que afectan a los soldadores, y a los demás de su entorno, son los que actúan sobre el sistema respiratorio en forma de humos y gases. La eliminación de estos riesgos exige que los humos no alcancen la zona respiratoria, o, si lo hacen, que hayan sido previamente diluidos, se deben tener las siguientes consideraciones:
227
Posición del soldador.
Utilización de la ventilación general.
Utilización de la extracción localizada.
Utilización de la impulsión localizada.
Posición del soldador La tendencia natural del soldador es inclinarse sobre la pieza, en esta posición el soldador respira el humo formado durante los soldeos. Sin embargo, si adopta una postura en la que su cabeza no este directamente sobre el humo, la cantidad de humos inhalados será mucho menor. Ventilación general Si varios soldadores realizan su trabajo en un taller cerrado, se producirá la contaminación del aire que respira cualquier persona que se encuentre en dicho taller. Para controlar este problema normalmente se instala un sistema de ventilación general, con el que se extrae el aire suficiente para conseguir un nivel de humos aceptable y se suministra aire para reemplazar el extraído. Impulsión localizada Consiste en la generación de corrientes de aire que desvíen o diluyan el humo que existe alrededor del soldador. Para ello se puede insuflar aire comprimido dirigido al punto de soldeo, sin afectarlo. Extracción localizada La extracción localizada efectúa la captación del contaminante por aspiración lo más cerca posible de su punto de emisión, evitando así su difusión al ambiente y eliminando por tanto la posibilidad de que sea inhalado. Sistemas de protección personal
228
Mascarilla Si no es posible retirar el humo de soldeo de la atmósfera antes de su llegada al soldador, o en el caso de soldar materiales que produzcan humos muy toxicas se pueden utilizar mascarillas como la representada en la figura 10.8
FIGURA 10.8: MASCARARILLA
10.4 RIESGOS Y PREVENCIONES ASOCIADAS A LAS OPERACIONES ACCESORIAS AL SOLDEO Esmerilado Dependiendo del trabajo se pueden utilizar esmeriladoras fijas o portátiles en la tabla 10.3 se indican los riesgos y prevenciones asociadas a los trabajos de esmerilado.
229
TABLA 10.3: RIESGOS Y PRECAUCIONES ASOCIADAS AL ESMERILADO
Picado de escoria En la tabla 10.4 se indican los riesgos y prevenciones asociadas al picado de escoria.
.
230
TABLA 10.4: RIESGOS Y PREVENSIONES ASOCIADAS AL PICADO DE ESCORIA
231
CAPITULO XI
ESTRUCTURA DE COSTOS DE MATERIALES E INSUMOS 11.1 MATERIALES ITEM
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
DESCRIPCION
UNIDAD
ACETILENO ALAMBRE TUBULAR E309LT1 Ø 1/16” ALAMBRE TUBULAR E71T-1 Ø 1/16" ALAMBRE TUBULAR TEROMATEC OA 690 Ø 5/32" ANHIDRIDO CARBONICO BARRA MAXWELL Ø 2 15/16"x 6M BARRAS DE CARBURO DE TUNGSTENO CHAMFERCORD Ø 5/32 DISCOS DE CORTE DE 7"x 1/8"x 7/8" DISCOS DE DESBASTE DE 7"x 1/4"x 7/8" ELECTRODO DE CARBON ARCAIR 3/8" KIT DE CARBURO DE CROMO MEZCLA 75%Ar/25%CO2 OXIGENO PLANCHA DE ACERO 400 BHN 3/4"x 96"x120" PLANCHA DE ACERO 500 BHN 1"x 96"x 120" PLANCHA DE ACERO ASTM 514 1 1/2"x 96"x120" PLANCHA DE ACERO ASTM 514 1 3/4"x 96"x120" PLANCHA DE ACERO ASTM 514 1"x 96"x120" PLANCHA DE ACERO ASTM A-36 2"x1.2M x 2.4M PLANCHA DE ACERO ASTM A-36 4"x1.2M x 2.4M
232
KG ROLLO ROLLO ROLLO KG EA EA KG EA EA VARILLA KIT M3 M3 EA EA EA EA EA EA EA
PRECIO UNIT
S./ 9.4605 S/.1522.5 S/. 300 S/. 3206.25 S/. 40.41 S/. 2947.5 S/. 296.85 S/. 20 S/. 5.355 S/. 9.4605 S/. 3.375 S/. 66160.92 S/. 32.13 S/. 21.063 S/. 5697 S/. 7788 S/. 12585 S/.19968.9 S/. 6795 S/. 6691.2 S/.13382.4
CANT
110 32 64 7 310 2 250 26 100 229 3560 1 162 132 3 1 4 1 4 2 1
SUBTOTAL
1040.655 48720 19200 22443.75 12527.1 5895 74212.5 520 535.5 2166.4545 12015 66160.92 5205.06 2780.316 17091 7788 50340 19968.9 27180 13382.4 13382.4 S/.422554.96
11.2.1 MANO DE OBRA, EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Nº TRABAJAD. : 13
Nº 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 1.31 1.32 1.33
HERRAMIENTA MAQUINAS DE SOLTAR DIMENSION 652 ALIMENTADORES TUBULARES MILLER MAQUINAS DE SOLTAR XMT304 CC/CV AMOLADORAS 7" BOSH MINIAMOLADORAS 4 1/2" EQUIPO DE OXICORTE COMPRESORA de pintar PISTOLA PARA PINTAR MANGÜERA DE AIRE WINCHA 5m CAJA DE HERRAMIENTAS TALADRO PORTATIL 500W CABLES DE EXTENSION CONECTORES Y TOMAS TECKLES 03 TON TECKLES 05 TON TECKLES TIRFOR TORTUGAS DE CORTE ANDAMIOS CADENAS 1" X m SOGAS 3/4" X m TENAZA PORTAELECTRODO GRAPA TIERRA ANTORCHA ARCAIR MODELO K3000 ADITAMIENTO DE CORTE "VICTOR" MANGO DE SOLDAR "VICTOR" BOQUILLAS DE CALENTAMIENTO ESCOBILLA DE ACERO INOXIDABLE CINTAS DE SEÑALIZACION RECTIFICADORA DE ALOJAMIENTOS TANQUE ARENADOR COMPRESORA IR-O250WJD BAÑO QUIMICO PORTATIL
CANT. 2.00 4.00 3.00 2.00 3.00 4.00 1.00 1.00 1.00 10.00 10.00 1.00 50.00 10.00 1.00 1.00 1.00 2.00 5.00 10.00 0.00 3.00 3.00 2.00 4.00 4.00 4.00 6.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
TOTAL HERRAMIENTAS
P.U. S/. 12,772.50 S/. 6,940.38 S/. 9,100.00 S/. 972.56 S/. 485.06 S/. 812.50 S/. 650.00 S/. 227.50 S/. 6.50 S/. 16.25 S/. 650.00 S/. 162.50 S/. 16.25 S/. 65.00 S/. 650.00 S/. 650.00 S/. 487.50 S/. 812.50 S/. 812.50 S/. 13.00 S/. 6.50 S/. 142.90 S/. 101.56 S/. 953.88 S/. 292.50 S/. 373.75 S/. 113.75 S/. 10.73 S/. 48.75 S/. 97,500.00 S/. 16,250.00 S/. 63,700.00 S/. 350.00
V. UTIL 60.00 60.00 60.00 6.00 4.00 24.00 12.00 6.00 6.00 6.00 36.00 12.00 6.00 5.00 12.00 12.00 12.00 12.00 36.00 6.00 6.00 6.00 6.00 12.00 6.00 6.00 5.00 3.00 3.00 120.00 120.00 96.00 1.00 S/.
TOTAL HERRAMIENTAS por hora
TOT.MES TOT.DIA S/. 425.75 S/. 16.97 S/. 462.69 S/. 18.45 S/. 455.00 S/. 18.14 S/. 324.19 S/. 12.92 S/. 363.80 S/. 14.50 S/. 135.42 S/. 5.40 S/. 54.17 S/. 2.16 S/. 37.92 S/. 1.51 S/. 1.08 S/. 0.04 S/. 27.08 S/. 1.08 S/. 180.56 S/. 7.20 S/. 13.54 S/. 0.54 S/. 135.42 S/. 5.40 S/. 130.00 S/. 5.18 S/. 54.17 S/. 2.16 S/. 54.17 S/. 2.16 S/. 40.63 S/. 1.62 S/. 135.42 S/. 5.40 S/. 112.85 S/. 4.50 S/. 21.67 S/. 0.86 S/. 0.00 S/. 0.00 S/. 71.45 S/. 2.85 S/. 50.78 S/. 2.02 S/. 158.98 S/. 6.34 S/. 195.00 S/. 7.77 S/. 249.17 S/. 9.93 S/. 91.00 S/. 3.63 S/. 21.45 S/. 0.86 S/. 16.25 S/. 0.65 S/. 812.50 S/. 32.39 S/. 135.42 S/. 5.40 S/. 663.54 S/. 26.45 S/. 350.00 S/. 13.95 5,981.03
238.45 2.29
233
11.2.2 UNIFORMES E IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD Nº TRABAJAD. :
ITEM 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19
PRODUCTO CASCOS MSA GUANTES DE MANIOBRA GUANTES PARA SOLDAR EXSA LENTES DE SEGURIDAD UVEX KIT DE LIMPIEZA UVEX TAPONES DE OIDOS ZAPATOS DE SEGURIDAD MAMELUCOS TELA DEMIN CON POLAR CHALECOS EN TELA DRILL RESPIRADOR MSA 200LS MASCARILLA DESCARTABLE MANDILES DE SOLDAR CROMO CASACA Y PANTALON DE CUERO CARETAS DE SOLDAR CARETA FACIAL ESMERILAR ARNES LENTES PARA OXICORTE EXTINTOR PQS ABCx 6KG GORRO ARABE
CANT. 24.00 40.00 24.00 30.00 1.00 30.00 24.00 20.00 24.00 12.00 40.00 6.00 12.00 16.00 12.00 8.00 10.00 4.00 12.00
P.U. 35.75 9.75 19.99 24.38 56.88 4.39 89.38 48.75 32.50 43.88 3.25 15.28 117.00 48.75 0.00 0.00 15.93 139.75 27.63
TOTAL UNIFORMES E IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD TOTAL UNIFORMES E IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD por hora
234
V. UTIL 24.00 3.00 4.00 3.00 4.00 3.00 6.00 6.00 6.00 6.00 1.00 4.00 12.00 6.00 4.00 12.00 4.00 12.00 8.00 S/.
13
TOT.MES TOT.DIA S/. 35.75 S/. 1.43 S/. 130.00 S/. 5.18 S/. 119.93 S/. 4.78 S/. 243.75 S/. 9.72 S/. 14.22 S/. 0.57 S/. 43.88 S/. 1.75 S/. 357.50 S/. 14.25 S/. 162.50 S/. 6.48 S/. 130.00 S/. 5.18 S/. 87.75 S/. 3.50 S/. 130.00 S/. 5.18 S/. 22.91 S/. 0.91 S/. 117.00 S/. 4.66 S/. 130.00 S/. 5.18 S/. 0.00 S/. 0.00 S/. 0.00 S/. 0.00 S/. 39.81 S/. 1.59 S/. 46.58 S/. 1.86 S/. 41.44 S/. 1.65 1,853.01
73.87 0.71
11.2.3 OBRERO Nº TRABAJAD. :
11
A.- DATOS GENERALES PUESTOS DATOS GENERALES
SOLDADOR
Nº DE TRABAJADORES AFILIADOS Nº DE TRABAJADORES NO AFILIADOS Nº DE TRABAJADORES CON ASIGNACION FAMILIAR AFILIADO A AFP Nº DE TRABAJADORES CON ASIGNACION FAMILIAR NO AFILIADO A AFP Nº DE TRABAJADORES CON INCREMENTO DE SNP Nº DE MESES DE REEMPLAZO TRABAJADOR DE REEMPLAZO CON ASIGNACION FAMILIAR
8.00
JORNAL DIARIO
60.00
MECANICO 1.00
-
AYUDANTE 2.00
-
8.00
TOTAL MENSUAL
-
1.00
2.00
-
-
-
-
-
-
50.00
35.00
9,632
1,204
2,408
NUMERO DE DIAS AL AÑO
1,152 365.00
144 365.00
288 365.00
NUMERO DE FERIADOS AÑO
12.00
12.00
12.00
NUMERO DE DESCANSOS AÑO
52.00
52.00
52.00
NUMERO DE DIAS DE VACACIONES NUMERO DE DIAS UTILES NUMERO DE DIAS UTILES PROMEDIO/MES
30.00 301.00 25.08
30.00 301.00 25.08
31.00 301.00 25.08
NUMERO DE DIAS SERVICIO
301.00
301.00
301.00
NUMERO DE MESES AL AÑO
12.00
12.00
12.00
NUMERO DE MESES DE VACACIONES
1.00
1.00
1.00
RMV
550.00
550.00
550.00
SUELDO MENSUAL BONIFICACION AFP DIARIA (10.23%) BONIFICACION AFP DIARIA (3%) BONIFICACION ESPECIAL DIARIA BONIFICACION NOCTURNA BONIFICACION DIARIA Nº DE TRABAJADORES CON BONIFICACION DIARIA Nº DE TRABAJADORES CON BONIFICACION POR CONDICION DE TRABAJO BONIFICACION POR CONDICION DE TRABAJO -
INCREMENTO DE 3.3% NUMERO DE HORAS EXTRAS NORMALES PERMANENTES ANUALES NUMERO DE HORAS EXTRAS FERIADOS Y DESCANSOS PERMANENTES ANUALES
ASIGNACION FAMILIAR: %
10.00%
10.00%
10.00%
LEYES SOCIALES TOTAL PORCENTAJE
13.90%
13.90%
13.90%
9.00%
9.00%
9.00%
2.00%
2.00%
2.00%
2.90%
2.90%
2.90%
ESSALUD
SEGURO SOCIAL DEL PERU %
SEGURO COMPLEMENTARIO TRABAJO ALTO RIESGO-SALUD % SEGURO COMPLEMENTARIO TRABAJO DE RIESGO PRESTACIONES IES TASA POR HORAS EXTRAS NORMALES
25.00%
25.00%
25.00%
100.00%
100.00%
100.00%
TASA DE TRABAJO EN HORARIO NOCTURNO
30.00%
30.00%
30.00%
GASTOS GENERALES Y UTILIDAD
17.00%
17.00%
17.00%
TASA POR HORAS EXTRAS FERIADOS
B.- CALCULOS ANUALES
SOLDADOR
II.2.1. REMUNERACIONES
MECANICO
AYUDANTE TOTAL MENSUAL
SALOBR = ((Bás+BAFP)x(DiasAño)x(N°
235
TAFP)+((Bás)x(DiasAño)x(N° TNOAFP)
160,800.00
16,750.00
4,048.00
506.00
23,380.00
+ ISNPx(DiasAño)xNTSNP REEMPLAZO ASIG.FAM.OBR = (10%xRMV)x(12Mes)xNºTASF
-
-
ASIG.FAM.REEMPLAZO
-
164,848.00
17,256.00
24,392.00
SOLDADOR
MECANICO
AYUDANTE
TOTAL REMUNERACIONES II.2.2. PROVISIONES VACOBRTRUNCAS = 30x(RemDia+BonAFP)xNºTAFP+30x(RemDia)xNºTNOAFP+30x(ISNP) XNºTSNP
-
1,012.00
14,768.00 -
1,546.00 -
2,262.00 -
29,536.00
3,092.00
4,524.00
CTSREEM
14,768.00 -
1,546.00 -
2,262.00 -
CTS (GRAT)OBR = (1/12)x(Gratificación)
2,461.33
257.67
377.00
VACREEMTRUNCAS GRATOBR = 60x(Bás+BonAFP)xNºTAFP+60x(Bás+Bonif.3,3%)xNºTNOAFP CTSOBR= 1/12X(RemAnual+3%BonAFP)*NºTAFP+1/12X(RemAnual)*NºTNOAF P+1/12xISNPxNºTSNP
TOTAL PROVISIONES II.2.3. CONTRIBUCIONES ESSALUD % Total Rem (SALOBR+ASIG.FAM.OBR)x%ESSALUD ESSALUD % Total RemRemp (SALREMP+ASIG.FAM.REMP)x%ESSALUD
61,533.33 6,441.67 SOLDADOR MECANICO
9,425.00 AYUDANTE
14,836.32
2,195.28
1,553.04
-
-
-
IES % Total Rem (SALOBR+ASIG.FAM.OBR)x%IES
-
-
-
IES % Total RemRemp (SALREM+ASIG.FAM.REMP)x%IES SCTRPRESTACIONES% Total Rem (SALOBR+ASIG.FAM.OBR)x%SCTRPRESTACIONES SCTRPRESTACIONES% Total Remp (SALREMP+ASIG.FAM.REMP)x%SCTRPRESTACIONES SCTRSALUD% Total Rem (SALOBR+ASIG.FAM.OBR)x%SCTRSALUD SCTRSALUD% Total Remp (SALREMP+ASIG.FAM.REMP)x%SCTRSALUD TOTAL DE CONTRIBUCIONES II.2.4. CONTRIBUCIONES SOBRE PROVISIONES VACOBRTRUNCAS = %(IES+ESSALUD+SCTR.)*VACACIONES VACREEMTRUNCAS = %(IES+ESSALUD+SCTR)*VACACIONES GRATOBR = %(ESSALUD+SCTR)*GRATIFICACIONES
-
-
-
4,780.59
500.42
3,296.96
345.12
487.84 -
22,913.87 SOLDADOR
2,398.58 MECANICO
3,390.49 AYUDANTE
214.89
2,391.91 TOTAL MENSUAL
314.42 -
-
4,105.50
429.79
628.84
TOTAL DE CONTRIBUCIONES
6,158.25
644.68
943.26
TOTAL ANUAL HORAS EXTRAS TOTAL ANUAL COSTOS PROMEDIOS UNITARIOS COSTO DIA SERVICIO COSTO HORA NORMAL COSTO PROMEDIO HORA SOBRETIEMPO AL 25% COSTO PROMEDIO HORA SOBRETIEMPO AL 100%
255,453.45 169,378.56 424,832.01 SOLDADOR 848.70 13.26 14.76 23.62
26,740.93 17,729.76 44,470.69 MECANICO 88.80 11.10 12.36 19.78
38,150.75 25,155.92 63,306.67 AYUDANTE 126.70 7.92 8.77 14.02
236
6,450.00 TOTAL MENSUAL
-
-
-
TOTAL MENSUAL
707.37 -
-
2,052.75
17,208.00
645.52 26,695.43 17,688.69 44,384.11
11.2.4 EMPLEADO SOLICITUD DEL OPERADOR
SUPERVISOR
Número de Trabajadores Solicitados
1.00
Número de Trabajadores en estructura
1.00
TOTAL MENSUAL
Meses de Reemplazo A.- DATOS GENERALES PUESTOS
SUPERVISOR
DATOS GENERALES Nº DE TRABAJADORES AFILIADOS
2.0
Nº DE TRABAJADORES NO AFILIADOS Nº DE TRABAJADORES CON ASIGNACION FAMILIAR AFILIADO A AFP Nº DE TRABAJADORES CON ASIGNACION FAMILIAR NO AFILIADO A AFP
2.0
Nº DE TRABAJADORES CON INCREMENTO DE SNP Nº DE MESES DE REEMPLAZO
-
TRABAJADOR DE REEMPLAZO CON ASIGNACION FAMILIAR JORNAL DIARIO SUELDO MENSUAL 2,750.00 BONIFICACION ESPECIAL POR CONDICION DE TRABAJO MENSUAL Nº DE TRABAJADORES CON BONIFICACION POR CONDICION DE TRABAJO BONIFICACION AFP DIARIA (10.23%)
-
BONIFICACION AFP DIARIA (3%)
-
INCREMENTO DE 3.3% NUMERO DE HORAS EXTRAS NORMALES PERMANENTES ANUALES NUMERO DE HORAS EXTRAS FERIADOS Y DESCANSOS PERMANENTES ANUALES
-
NUMERO DE DIAS AL AÑO
365.00
2,408 -
NUMERO DE DIAS DE VACACIONES NUMERO DE DIAS UTILES
301.00
NUMERO DE DIAS UTILES PROMEDIO/MES
25.08
NUMERO DE MESES AL AÑO
12.00
NUMERO DE MESES DE VACACIONES
1.00
RMV
460.00
ASIGNACION FAMILIAR: %
10.00%
LEYES SOCIALES TOTAL PORCENTAJE
13.90%
ESSALUD
SEGURO SOCIAL DEL PERU %
9.00%
SEGURO COMPLEMENTARIO TRABAJO DE RIESGO-SALUD SEGURO COMPLEMENTARIO DE TRABAJO DE RIESGOPRESTACIONES
2.00% 2.90%
IES TASA POR HORAS EXTRAS NORMALES
25.00%
TASA POR HORAS EXTRAS FERIADOS
100.00%
TASA DE TRABAJO EN HORARIO NOCTURNO
30.00%
GASTOS GENERALES Y UTILIDAD
17.00%
237
TOTAL MENSUAL
B.- CALCULOS ANUALES II.1.1. REMUNERACIONES SUEEMP = ((Bás+BAFP)x(N° TAFP)x(12Mes-1MesVac)+((Bás)x(N° TNOAFP(12Mes-1MesVac)
SUPERVISOR
TOTAL MENSUAL
60,500.00
SUEREMP= ((Bás)x(1MesVac)xNºMesRemp
-
ASIG.FAM.EMP = (10%xRMV)xNºTASFx(12Mes-1MesVac)
1,012.00
ASIG.FAM.REMP = (10%xRMV)xNºTASFx(1MesVac)xNºMesRemp
-
TOTAL REMUNERACIONES
61,512.00
5,126.00
II.1.2. PROVISIONES
SUPERVISOR
TOTAL MENSUAL
VACEMP = (RemMes+BonAFP)xNºTAFP+(RemMes)NºTNOAFP
5,592.00
VACREMP = ((RemMes)xNºMesRemp)/12
-
GRATEMP = 2x(Bás+BonAFP)xNºTAFP+2XBásxNºTNOAFP
11,184.00
GRATIFICREEMP = NO APLICABLE CTSEMP= 1/12X(RemAnual+3%BonAFP)*NºTAFP+1/12X(RemAnual)*NºTNOAFP CTSREMP= 1/12X(RemTotal)XNºMesRemp CTS (GRAT)EMP = (1/12)x(Gratificacion) CTS (GRAT)REMP =NO APLICABLE TOTAL PROVISIONES II.1.3. CONTRIBUCIONES
5,592.00 932.00 23,300.00 SUPERVISOR
1,941.67 TOTAL MENSUAL
ESSALUD % Total Rem (SUEEMP+ASIG.FAM.EMP)x%ESSALUD ESSALUD % Total RemRemp (SUEREMP+ASIG.FAM.REMP)x%ESSALUD SCTR SALUD % Total Rem (SUEEMP+ASIG.FAM.EMP)x%SCRTSALUD SCTR SALUD % Total RemRemp (SUEREMP+ASIG.FAM.REMP)x%SCTRSALUD SCTR PRESTACIONES% Total Rem (SUEEMP+ASIG.FAM.EMP)x%SCRTPRESTACIONES SCTRPRESTACIONES % Total RemRemp (SUEREMP+ASIG.FAM.REMP)x%SCTRPRESTACIONES
5,536.08
IES % Total Rem (SUEEMP+ASIG.FAM.EMP)x%IES
-
IES % Total RemRemp (SUEREMP+ASIG.FAM.REMP)x%IES TOTAL DE CONTRIBUCIONES II.1.4. CONTRIBUCIONES SOBRE PROVISIONES
8,550.17 SUPERVISOR
VACEMP = %(IES+ESSALUD+SCTR)*VACACIONES
777.29
VACREMP = %(IES+ESSALUD+SCTR)*VACACIONES
-
GRATEMP = %(ESSALUD+SCTR)*GRATIFICACIONES
1,554.58
GRATREMP = NO APLICABLE TOTAL DE CONTRIBUCIONES TOTAL ANUAL(Incluido meses de reemplazo) TOTAL COSTO HORAS EXTRAS TOTALANUAL CON SCTR GENERAL COSTOS PROMEDIOS UNITARIOS COSTO PROMEDIO MENSUAL COSTO HORA SERVICIO SUPERVISION COSTO HORA EXTRA NORMAL AL 25% COSTO HORA EXTRA FERIADOS O DESCANSO AL 100%
2,331.86 95,694.03 52,951.92 95,694.03 SUPERVISOR 7,974.50 32.77 21.99 35.19
194.32 7,974.50 4,412.66 12,387.16
LEYENDA:
SUE
VACACIONES
EMP
GRATIFICACIONES TRABAJ. CON ASIG. FAM. TRABAJ. AFILIADO AFP TRABAJ.NO AFILIADO AFP
1,230.24 1,783.85 -
REMP : BAFP:
238
712.51 TOTAL MENSUAL
11.2.5 VEHICULOS A.- DATOS DE EQUIPO / VEHICULOS VALOR DE RESCATE
22%
VALOR DEL VEHICULO $
50,000.00
VIDA UTIL AÑOS
5
C.O.K. ANUAL SOBRE EL 70% DE LA INVERSION COSTO DE COMBUSTIBLE GALON
17.18%
(S/.)
9.75
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
3,500
145.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
14,500
30.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
20,000
145.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
30,000
80.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
40,000
910.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
50,000
1,480.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
60,000
470.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
80,000
50.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS
Km.
100,000
120.00
240,000
2,915.00
COSTO S/. MANTENIMIENTO A LOS Km. KM. RECORRIDO PROMEDIO MENSUAL PARA EL SERVICIO
1,500
CAMBIO DEL DOLAR
3.30
NUMERO DE UNIDADES
1
INTERES ANUAL $ SOBRE EL 30% DE INVERSION
15.00%
RENDIMIENTO COMBUSTIBLE ( KM / GALON )
30
B.- CALCULOS DE EQUIPO I.1 COSTOS FIJOS I.1.1 Costo de Recuperación de Capital T.C.$*(1+I.An.)*(@PMT(V.Veh.,COK/12,V.Ut.*12)*(125%)+V.Veh.*25%*COK/12) % DE USO TOTAL COSTOS FIJOS
3,666.14
100%
3,666.14
I.2 COSTOS VARIABLES I.2.1 COMBUSTIBLE
487.50
Costo * Km Rec. * N° Unid. / Rend.Comb. I.2.2 MANT. A LOS 3,500 KM.
62.14
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.3 MANT. A LOS 14,500 KM.
3.10
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.4 MANT. A LOS 20,000 KM.
10.88
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.5 MANT. A LOS 30,000 KM.
4.00
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.6 MANT. A LOS 40,000 KM.
34.13
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.7 MANT. A LOS 50,000 KM.
44.40
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.8 MANT. A LOS 60,000 KM.
11.75
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.9 MANT. A LOS 80,000 KM.
0.94
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.10 MANT. A LOS 100,000 KM.
1.80
239
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. I.2.11 MANT. A LOS 240,000 KM.
18.22
Costo * Km Rec * N° Unid. / Rend.Km. TOTAL COSTOS VARIABLES TOTAL VEHICULOS Y EQUIPO SIN UTILIDAD
678.85 4,344.99 17%
TOTAL VEHICULOS Y EQUIPO CON UTILIDAD TOTAL VEHICULOS Y EQUIPO CON UTILIDAD SOBRETASA 50%
4,460.40 4,460.40
C.- MANTENIMIENTOS
P. UNITARIO
CADA 3,500 Km. Aceite (5/4)
60.00
Lavado y engrase
40.00
Filtro de aceite
20.00
Pre-filtro de petroleo Filtro de petroleo
25.00 SUB-TOTAL
145.00
CADA 14,500 Km. Reparación caja alineamiento y dirección
30.00
BUJIAS (4) PLATINO, COND.Y BOBINA SUB-TOTAL
30.00
CADA 20,000 Km. 145.00 SUB-TOTAL
145.00
CADA 30,000 Km. Calibración válvulas
30.00
Calibración toveras
40.00
Calibración inyectores Liquido protec. radiadores
10.00 SUB-TOTAL
80.00
CADA 40,000 Km. 4 LLANTAS c/u........
910.00 SUB-TOTAL
910.00
CADA 50,000 Km. FILTRO PURIFICADOR
35.00
BATERIA
140.00
AMORTIGUADORES (4)
240.00
FILTRO COMBUSTIBLE
25.00
LIQ.PROTECTOR RADIADOR
10.00
GRASA DE COJINETES
10.00
LIQ.HIDRA.BOMB.DIRECCIO
10.00
BOBINA Y RELAY ACEITE PARA DIFERENCIAL
60.00
CRUZETAS
120.00
COJINETES
120.00
RETENES
60.00
CAJA DIRECCION MANO DE OBRA
120.00
JEBES P/AMORTIGUADORES PASTILLAS FRENO
50.00
ROTULAS DE SUSPENSION
100.00
ACEITE DE CAJA Y CORONA
40.00
240
JG.DE FAJAS DEL.Y TRAS.
40.00
CORREA DIS/CRUCETA
180.00
MANO DE OBRA
120.00 SUB-TOTAL
1,480.00
CADA 60,000 Km. Cambio Inyectores
350.00
Cambio bomba de agua
120.00 SUB-TOTAL
470.00
CADA 80,000 Km. Cambio gomas freno delantero
50.00 SUB-TOTAL
50.00
CADA 100,000 Km. Cadenas+templador
120.00 SUB-TOTAL
120.00
CADA 240,000 Km. EMPAQUETADURAS
120.00
ANILLOS
300.00
METALES DE BIELA
75.00
METALES DE BANCADA
90.00
METALES DE EJE DE LEVAS
45.00
BOMBA DE ACEITE
200.00
CADENA DE SINCRONIZACION
120.00
VALVULA DE ESCAPE (4)
90.00
VALVULAS DE ADMISION (4)
100.00
PISTONES
280.00
KIT DE CARBURADOR/INYECTORES JUEGO DE DISTRIBUCION
350.00
KIT DE EMPAQUES (CAJA)
40.00
INYECTORES KIT DE EMPAQUES (CORONA)
20.00
MANO DE OBRA
600.00
BOMBA GASOLINA BOMBA DE AGUA
120.00
RETEN BOCAMAZA
15.00
CABLES DE BUJIAS DISCOS DE FRENOS
300.00
MANGUERAS DE RADIADOR
50.00
#¡REF! #¡REF! SUB-TOTAL
2,915.00
11.2.6 ALIMENTACIÓN Nº TRABAJAD. :
Nº
CONCEPTO 1 Alimentación
13
P.U. /día
CANT. 13.00
241
22.00
Nº de dias 45.00
TOTAL 12870.00
11.2.7 RESUMEN
Nº EMPLEADOS:
2.00
Nº TRABAJAD. : CUADRO RESUMEN DEL PRESUPUESTO
11.00
DESCRIPCION ACTUAL I.- EQUIPO/VEHICULOS I.1.- COSTOS FIJOS I.1.1. Costo de Recup. Capital TOTAL COSTOS FIJOS I.2.- COSTOS VARIABLES I.2.1. Combustibles I.2.2. LLantas I.2.3. Reparacion y Repuestos TOTAL COSTOS VARIABLES I.3.- SEGUROS TOTAL EQUIPO Y ACTIVOS FIJOS II.- PLANILLA II.1. EMPLEADOS II.1.1. Remuneraciones II.1.2. Horas Extras II.1.3 Provisiones II.1.4 Contribuciones Sociales II.1.5 Contribuciones Soc. sobre Provis. TOTAL SUPERVISOR TOTAL SUPERVISOR X % DE USO II.2.- OBRERO II.2.1. Remuneraciones II.2.2. Horas Extras II.2.3 Provisiones II.2.4 Contribuciones Sociales II.2.5 Contribuciones Soc. sobre Provis. TOTAL OBRERO TOTAL PLANILLA III.- UNIFORM. E IMPL. DE SEGUR. III.1.- UNIFORMES E IMPL. DE SEGURIDAD III.1.1. Supervisores III.1.2. Obreros TOTAL IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD IV.- INSUMOS IV.1.- REFRIGERIOS IV.4.- TRANSPORTE IV.5.- COMUNICACIONES IV.6.- MATERIALES DE MANTENIMIENTO TOTAL INSUMOS V.- HERRAMIENTAS V.1.- HERRAMIENTAS TOTAL HERRAMIENTAS VI.- GAST. ADM. FIN. Y UTILIDAD % GAST. ADM. FIN. Y UTIL. (I.2,I.3-II-III-IV.1-V) TOTAL REDONDEADO MENSUAL Nº DE DIAS PARA LA OBRA TOTAL GENRAL DE LA OBRA OFERTA ECONOMICA
3,666.10 3,666.10 487.50 34.10 127.90 649.50 150.00 4,465.60
5,126.00 4,412.70 1,941.70 712.50 194.30 12,387.20 12,387.20 17,208.00 17,688.70 6,450.00 2,391.90 645.50 44,384.10 56,771.30
264.70 1,588.30 1,853.00 7,436.00 260.00 350.00 1.00 8,047.00 5,981.00 5,981.00 6,169.40 8.00% S/. 83,287.30 45 S/. 124,930.95 S/. 124,930.95
242
+ IGV
CONCLUSIONES 1.- Del estudio de todas las diferentes variables que intervienen en la reparación se determina que se pueden reducir los tiempos de mantenimiento y evitar paradas no previstas de la pala. 2.- Establecer un sistema de reparación único para cucharones de pala P&H 4100 el cual se ejecutara de la misma forma independientemente de la empresa contratista que la ejecute 3.- Se obtiene un equilibrio entre el mayor rendimiento del revestimiento antidesgaste y la menor cantidad de peso adicionado al cucharón eligiendo adecuadamente espesores y durezas de materiales para no sobrecargar y exigir lo menos posible a los motores de la pala. 4.- Se ha determinado que en las reparaciones no solo deben considerarse las especificaciones y normas, sino también las condiciones de trabajo, escoger la soldadura con propiedades superiores, en vista de la posible contaminación y dificultades imprevistas que pueden surgir durante el soldeo. 5.- El mantenimiento es un factor crítico, es obtener la máxima eficiencia del equipo para mantener equipos con alta eficiencia es tratar de lograr la máxima disponibilidad mediante un programa de mantenimiento preventivo con inspecciones periódicas, pruebas, ajustes y reparaciones “antes de la falla” (cambio de componentes de bajo costo).
243
BIBLIOGRAFIA
1. LIBROS
Manual del soldador, German Hernández Riesco 2004 Introducción a la METALURGIA DE SOLDADURA, Carlos Fosca 2006 Curso CODIGO ASME, SECCION IX – SOLDADURA: DESARROLLO Y CALIFICACION DE PROCEDIMIENTOS Y SOLDADORES 2008 MANTENIMIENTO DE CUCHARONES PARA PALAS ESCO 2004 MANUAL DE TALLER MODELO 4100ª Boletín Nº 4100ª-2-SM-(SP) 1995 MS – 440 – A Maintenance Welding Harnischfeger Institute 1996 Curso GESTION DE EQUIPO PESADO TECSUP 2008 Manual de Soldadura Para Mantenimiento Sager 2008 Manual de Soldadura Oerlikon Exsa S.A. 2008 2. NORMAS AWS D1.1/D1.1M:2002 Structural Welding Code Steel AWS Z49.1-94 Safety in Welding, Cutting and Allied Processes AWS 14.3 – 94 Specification for Welding Earthmoving and Construction Equipment
244
ANEXOS
245
APENDICE A
NUMERO DE PASES DE ACUERDO AL ESPESOR DE LA PLANCHA PARA ALAMBRE TUBULAR
246
247
248
249
250
251
APENDICE B
TABLA DE CONVERSION DE DUREZAS
252
DUREZA
253
TABLA COMPARATIVA DE DUREZA
BRINELL VICKERS
ROCKWELL C B
RESISTENCIA A LA TRACCION POR x 1000 PSI
BRINELL VICKERS
ROCKWELL C B
RESISTENCIA A LA TRACCION POR x 1000 PSI
898
440
223
223
20
97
110
857
420
217
217
18
96
107
817
401
212
212
17
96
104
780
1150
70
384
207
207
16
95
101
745
1050
68
368
202
202
15
94
99
712
960
66
352
197
197
13
93
97
682
885
64
337
192
192
12
92
95
653
820
62
324
187
187
10
91
93
627
765
60
311
183
183
9
90
91
601
717
58
298
179
179
8
89
89
578
675
57
287
174
174
7
88
87
555
633
55
120
276
170
170
6
87
85
534
598
53
119
266
166
166
4
86
83
514
567
52
119
256
163
163
3
85
82
495
540
50
117
247
159
159
2
84
80
477
515
49
117
238
156
156
1
83
78
461
494
47
116
229
153
153
82
76
444
472
46
115
220
149
149
81
75
429
454
45
115
212
146
146
80
74
415
437
44
114
204
143
143
79
72
401
420
42
113
195
140
140
78
71
388
404
41
112
189
137
137
77
70
375
389
40
112
182
134
134
76
68
363
375
38
110
176
131
131
74
66
352
363
37
110
170
128
128
73
65
341
350
36
109
165
126
126
72
64
331
339
35
109
160
124
124
71
63
321
327
34
108
155
121
121
70
62
311
316
33
108
150
118
118
69
61
302
305
32
107
146
116
116
68
60
293
295
31
106
142
114
114
67
59
285
287
30
105
138
112
112
66
58
277
279
29
104
134
109
109
65
56
269
270
28
104
131
107
107
64
56
262
263
26
103
128
105
105
62
54
255
255
25
102
125
103
103
61
53
248
248
24
102
122
101
101
60
52
241
241
23
100
119
99
99
59
51
235
235
22
99
116
97
97
57
50
229
229
21
98
113
95
95
56
49
254
APENDICE C
TABLAS DE PRECALENTAMIENTO DE LOS METALES
255
256
257
APENDICE D
PESO DE METAL DEPOSITADO
258
259
260
APENDICE E
REPARACIONES DE SOLDADURA
261
METODOS DE REPARACION DE SOLDADURA DE FILETE Y FISURAS PASANTES A TRAVÉS DEL ESPESOR DE LA PLANCHA
KJ METODOS DE REPARACION DE SOLDADURA DE FILETE Y FISURAS PASANTES A TRAVÉS DEL ESPESOR DE LA PLANCHA
FIGURA 11.1 INSPECCIÓN
FIGURA 11.2 ESMERILADO O ACANALADO CON ARCO AIRE
262
METODOS DE REPARACION DE SOLDADURA DE FILETE Y FISURAS PASANTES A TRAVÉS DEL ESPESOR DE LA PLANCHA
FIGURA 11.3 AREA DE SOLDADURA REPARADA
FIGURA 11.4 FISURAS PASANTES A TRAVES DEL ESPESOR DE LA PLANCHA
263
METODOS DE REPARACION DE SOLDADURA DE FILETE Y FISURAS PASANTES A TRAVÉS DEL ESPESOR DE LA PLANCHA
FIGURA 11.5 ACANALADO DE PLANCHA
FIGURA 11.6 PLANCHA REPARADA POR SOLDADURA
264
METODOS DE REPARACION DE SOLDADURA DE FILETE Y FISURAS PASANTES A TRAVÉS DEL ESPESOR DE LA PLANCHA
FIGURA 11.7 ACANALADO DEL SEGUNDO LADO
FIGURA 11.8 REPARACIÓN DE SOLDADUR DEL SEGUNDO LADO
265
