CAPÍTULO 3 SIMBOLOGÍA DE LAS SOLDADURAS
SIMBOLOGÍA DE LAS SOLDADURAS 3.1.- Necesidad y Ventajas de la Simbología Los símbolos usados en soldadura, es el lenguaje conciso que utilizan los diseñadores y los ingenieros para transmitir la precisa metodología necesaria para que un soldador produzca una soldadura apropiada para la pieza de trabajo. El conocimiento, por parte de los soldadores, y de todo el personal involucrado en construcciones soldadas, de la forma de efectuar las soldaduras es de la mayor importancia para que éstas sean del tipo y dimensiones adecuadas al material a soldar y a las condiciones de servicio previstas. Para que la soldadura pueda alcanzar la posición que ocupa en la construcción y la manufactura, ha tenido que probar que es adecuada para las necesidades del diseño. Una vez que se demostró que los procesos eran adecuados para los fines del diseño, fue necesario dar medios a los diseñadores para comunicar a los soldadores qué clase de soldadura es necesaria en cada caso y la forma en que debe aplicarse. El descuidar este aspecto podría ser peligroso y costoso. Por ejemplo, al escribir simplemente “ soldar todas las uniones”, o “ soldar completamente la pieza ”, en un dibujo, p uede indicar generalmente la extensión de aplicación de la soldadura, pero no indica la resistencia necesaria. Si la resistencia es un aspecto importante del diseño, puede presentarse una situación peligrosa al aplicar una técnica incorrecta. Si la resistencia no fuera el factor esencial, podría dar los mismos resultados una soldadura de menor extensión y ser mucho menos costosa. Los talleres al buscar seguridad, utilizan mucha más soldadura de la necesaria. Para combatir este problema, se desarrolló un lenguaje para la soldadura, es decir, un conjunto de símbolos que indican en forma abreviada al soldador o al supervisor toda la información necesaria para hacer una soldadura correcta. En la práctica, muchas compañías sólo necesitan algunos de los símbolos.
Por ejemplo, la utilización de las expresiones lado alejado y lado cercano ocasiona confusión, porque en los dibujos en los que las juntas se ilustran en sección transversal, todos los lados están a igual distancia del lector. En el sistema AWS, la junta es la base de referencia. Toda junta cuya soldadura se indique por medio de un símbolo tendrá siempre un lado de la flecha y un “otro lado”. De acuerdo con lo anterior, se emplean las expresiones lado de la flecha, el otro lado, y ambos lados para localizar la soldadura con respecto a la junta. La cola del símbolo se utiliza para designar las especificaciones de la soldadura, los procedimientos, o alguna información suplementaria. Si un soldador conoce el tamaño y el tipo de una soldadura, tiene sólo una parte de la informaci información ón necesaria para ejecutar la soldadura. El proceso a utilizar, la identificación del metal de aporte, el hecho de que se requiera martilleo o rebabeado, y otros datos pertinentes, deben ser también comunicados al soldador. Cuando no se usan anotaciones puede suprimirse la cola del símbolo. La información necesaria debe figurar en los planos o documentos de fabricación, de forma que su interpretación sea única. Una información del tipo expresado en la figura 1(a) puede conducir a las interpretaciones que figuran en los croquis (b), (c) y (d) de la misma figura, lo cual, obviamente, supone que la misma unión pueda ser llevada a cabo de forma distinta por diferentes soldadores, cosa que en el contexto de la “buena práctica” de fabricación es inaceptable.
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Figura 1.- Necesidades de la simbología.
Figura 2.- Ventajas de la simbología.
Comparando las representaciones (a) y (b) de la figura 2, puede que parezca más “expresiva” la información en el croquis (a), pero las dificultades de esta manera de informar sobre preparaciones de bordes y soldaduras terminada, pueden ser insuperables en muchas ocasiones por problemas de escala gráfica y espesores, tal como se observa en el croquis (c) de la misma figura. Las ventajas le disponer de un sistema de símbolos, como el de la figura 2 en (b) y (d), qué: nos facilita toda la información necesaria para la correcta ejecución de la soldadura. La AWS establece una distinción entre las expresiones símbolo del tipo de soldadura (weld symbol) y el símbolo de soldadura (welding symbol). El primero es el símbolo que se usa para indicar el tipo de soldadura deseado. El símbolo de soldadura completo está formado por los siguientes elementos: LÍNEA de REFERENCIA, unida a una COLA y a una FLECHA. La línea de referencia es la base de cada símbolo de soldadura (básicos o suplementarios), proporciona la orientación y la localización estándar de los elementos de un símbolo de soldadura e indica la forma de preparar las piezas las dimensiones, símbolos de acabado, el tipo de soldadura y otros datos. Las posiciones de la cola y la flecha pueden intercambiarse, pero los elementos del símbolo están siempre en la misma posición en la línea de referencia. Unida a la línea de referencia se encuentran la flecha que identifica el lugar de la unión o junta en la que ha de hacerse la soldadura y la cola, la cual contiene especificaciones tales como el proceso de soldadura y otras referencias. Las dimensione, la situación y otros parámetros importantes de las soldaduras, no se indican. Otros datos como electrodo a utilizar o temperatura de precalentamiento, habrá que consultar el procedimiento de soldadura o las hojas de trabajo. En este capítulo se describen los dos sistemas de símbolos que más se utilizan, el americano ANSI/AWS y el europeo UNE-EN. La información que se transmite por medio de los símbolos con facilidad y precisión, resultan innecesarias las notas descriptivas largas. 92
3.2.- Simbología según ANSI/AWS (A 2.4) y UNE (EN 22553) Dada la similitud de ambas normativas se van a explicar conjuntamente, resaltando de esta forma sus diferencias y similitudes. Las explicaciones corresponden a las últimas ediciones de ambas normativas ANSI/AWS (A 2.4) y UNE-EN (EN 22553). Siempre se debe consultar la edición de la norma que sea aplicable a cada trabajo, ver el apartado “Abreviaturas y Referencias” para conocer las entidades que publican y suministran las normas. En la figura 3 se indica la disposición relativa de todos los elementos que pueden aparecer en un símbolo de soldeo según la norma ANSI/AWS.
Las dimensiones que aparecen en un símbolo de soldadura indican el tamaño, el ángulo de la ranura, la abertura en el fondo o raíz, la longitud de la soldadura, el paso (separación entre centros) de las soldaduras; la profundidad del relleno de las soldaduras de tapón o de ranura alargada y el ángulo de las soldaduras. Pueden especificarse uno o más de éstos, dependiendo del tipo de junta y de la instrucción que se requiera. Cuando las soldaduras de ambos lados de una junta tienen las mismas dimensiones, pueden dimensionarse sobre el símbolo de soldadura. El tamaño de una soldadura de filete se determina por la longitud de su lado más largo. Esta dimensión se indica a la izquierda del símbolo de tipo de soldadura al mismo lado que la línea de referencia. Cuando las soldaduras de filete difieren en tamaño, se dimensionan ambas. El tamaño de una soldadura de ranura es la penetración de la junta (la profundidad de biselado más la penetración en la raíz, cuando se especifica). Cuando sea necesario la línea de referencia tendrá una COLA donde se indicarán datos suplementarios tales como especificaciones, el proceso de soldadura y otras referencias o datos aclaratorios. 93
3.3.- Significado de los símbolos de soldadura En la tabla 1, se indican los elementos que forman parte del símbolo de soldadura y el significado de la situación del símbolo de soldadura con chaflán.
SOLDADURA REPRESENTADA
ANSI/AWS A 2.4 Símbolo de soldadura:
UNE-EN 22553 Símbolo de soldadura:
1.- Una flecha por unión. 1.- Una flecha por unión. 2.- Una línea de referencia única y 2.- Una doble línea de referencia formada por una línea continua continua. y otra discontinua. La 3.- Símbolo de soldadura, símbolos discontinua puede situarse suplementarios, dimensiones y encima o debajo de la otros datos. continua. 3.- Símbolo de soldadura, símbolos suplementarios, dimensiones y otros datos.
Si el símbolo de soldadura está por debajo de la línea de referencia la soldadura se realizará por el lado de la flecha.
Si el símbolo de soldadura está sobre o bajo (tocando) la línea continua de referencia la soldadura se realizará por el lado de la flecha.
Si el símbolo de soldadura está por encima de la línea de referencia la soldadura se realizará por el otro lado de la flecha.
Si el símbolo de soldadura está sobre o bajo (tocando) la línea discontinua de referencia la soldadura se realizará por el otro lado de la flecha.
Nota: Cuando sea necesario, la línea de referencia tendrá una cola donde se indicarán datos suplementarios tales como proceso de soldadura u otros datos aclaratorios. 94
SOLDADURA REPRESENTADA
ANSI/AWS A 2.4 Si la soldadura se realiza por ambos lados se colocarán los símbolos de soldadura tanto por debajo como por encima de la línea de referencia.
En el caso de que solo se prepare una pieza, ésta se señalara con una flecha quebrada.
UNE-EN 22553 Si la soldadura se realiza por ambos lados no se utilizara la línea discontinua y se situarán los símbolos de soldadura tanto por debajo como por encima de la línea de referencia continua. La simbolización en este caso es igual que la de ANSI/AWS.
En el caso de que solo se prepare una pieza, ésta será la que señale la flecha.
Si la soldadura se encuentra a ambos lados de la pieza que atraviesa la unión en cruz, se requieren dos símbolos de soldeo.
Tabla 1.- Significado de los símbolos de soldadura en soldaduras de chaflán. 95
3.4.- Símbolos de soldadura El tipo de soldadura a realizar se indica mediante el símbolo de soldadura. Los símbolos de soldadura en ambas normas, en general, son iguales. En la tabla 2 se indican los símbolos de soldadura más comunes, no se da ningún significado a la posición del símbolo respecto a la línea de referencia. Denominación
Soldadura representada
Símbolo
Denominación
Soldadura a tope con bisel plano.
Soldadura a tope con bisel simple y talón grande.
Soldadura a tope con chaflán en V simple.
Soldadura a tope con chaflán en U simple.
Soldadura a tope con bisel simple.
Soldadura a tope con chaflán en J simple.
Soldadura a tope con chaflán en V y talón grande.
Soldadura de reverso o soldadura de respaldo.
Soldadura de tapón o de ojal.
Soldadura en ángulo.
Soldadura por puntos.
Soldadura fuerte con chaflán escarpado.
Soldadura por costura.
Soldadura de recargue.
Soldadura de borde.
Soldadura con chaflán en V ensanchado.
Soldadura representada
Símbolo
Tabla 2.- Resumen de los símbolos básicos usados en soldadura.
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Los símbolos suplementarios se indican en la tabla 3 y se emplean, según se necesiten, conjuntamente con los símbolos de soldadura.
Tabla 3.- Resumen de los símbolos suplementarios usados en soldadura. 97
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3.5.- Dimensiones de las soldaduras Para dimensionar las soldaduras y los chaflanes se utilizan números, la dimensión acotada por cada número depende de su posición en el símbolo de soldadura. Las dimensiones relativas a la sección transversal de la soldadura se escriben a la izquierda del símbolo de soldadura mientras que las dimensiones longitudinales se escriben a su derecha (Ver tablas 4, 5 y 6). Cuando se simbolice según ANSI/AWS las dimensiones se pueden expresar en pulgadas o en milímetros.
SOLDADURA REPRESENTADA
ANSI/AWS A 2.4
UNE-EN 22553
Tablas 4.- Dimensiones de las soldaduras con chaflán.
NOTA: Cuando no se indican cotas en el símbolo de soldadura, se debe a que en la norm a UNE-EN 22553 no esta contemplado. 99
La soldadura se extenderá hasta que se produzca un cambio de dirección, a no ser que se acote la longitud de la soldadura o se indique soldadura todo-alrededor. En el caso de soldaduras que se extiendan alrededor de la circunferencia de una tubería, no se requiere símbolo todo-alrededor para especificar una soldadura continua.
SOLDADURA REPRESENTADA
ANSI/AWS A 2.4
UNE-EN 22553
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Soldadura en ángulo intermitente enfrentada.
Soldadura en ángulo intermitente enfrentada .
Tablas 5.- Dimensiones de las soldaduras en ángulo.
SOLDADURA REPRESENTADA
ANSI/AWS A 2.4
UNE-EN 22553
Soldadura por puntos
Dimensión del punto = 3 Nº de puntos de soldadura = 2 Paso = 15
Soldadura por costura
Longitud de la costura = 50 Dimensión de la costura = 10 paso = 75
Longitud de la costura = 50 Dimensión de la costura = 10 Espaciado = 25 Nº de costura = 3
Tablas 6.- Dimensiones de las soldaduras por puntos y por costura.
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Ejemplos: 1.- En las figuras 5 y 5a, se indican las diferencias en relación a la simbolización de las soldaduras de reverso y de respaldo según ANSI/AWS.
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2.- En la figura 6 se muestra la disposición general de las soldaduras en un tramo de tubería, mientras que en la figura 7 se indican, para el mismo tramo de tubería, los símbolos correspondientes, según UNE-EN croquis (a) y ANSI/AWS croquis (b).
(*) Esta soldadura se ha realizado con una preparación de chaflán en J simple y después se ha realizado el soldeo en ángulo de lado 6 en uno de los lados y a tope por el otro, esta última soldadura se dejará a paño.
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3.- En la figura 8 se representa un depósito cuyas soldaduras están simbolizadas según ANSI/AWS, la interpretación de esta figura es la siguiente: Las uniones A y B, son soldaduras a tope con chaflán en V. Se requiere conseguir un sobreespesor en la raíz, que se deberá eliminar posteriormente hasta conseguir un contorno a paño. La soldadura A es circunferencial y la B longitudinal. La unión C es a tope todo alrededor consiguiendo sobreespesor en la raíz, que se eliminará posteriormente hasta conseguir un contorno plano. La preparación de la soldadura es en bisel simple. La unión D es en ángulo con una dimensión del lado de 6 mm. Con este símbolo no queda clara la disposición de la boca de la tubería respecto a la brida, pudiendo ser cualquiera de los detalles E, F ó G que se indican en la figura.
Figura 8.- Se representa un recipiente a presión cuyas soldaduras están simbolizadas según ANSI/AWS.
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3.7.- SÍMBOLOS PARA INDICAR PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS El símbolo completo acerca de las pruebas no destructivas está formado por la línea de referencia, la flecha y la cola. La ubicación de los símbolos básicos de pruebas, el símbolo de probar todo alrededor, el número de pruebas (N), con el alcance o grado al que se ha de hacer la prueba, la especificación, el proceso u otras referencias se indican en la (figura 9). La flecha une la línea de referencia con la parte que ha de probarse. El lado de la parte que ha de probarse, al cual apunta la flecha, se considera como el lado de la flecha. Al lado contrario simplemente se le llama el otro lado.
Figura 9.- Símbolos para indicar Pruebas No Destructivas.
La localización de la abreviatura para La(s) prueba(s) no destructiva(s) a que ha de someterse la parte, es la que se ilustra en la figura 10. En la tabla 7 se presenta una lista de las pruebas no destructivas, y de las abreviaturas estándar que se emplean para representar el método de prueba sobre la línea de referencia.
Figura 10.- Localización de la abreviatura para la(s) prueba(s) no destructiva(s) a que ha de someterse el cupón de prueba o la pieza soldada.
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Tabla 7.- Pruebas de ensayos No Destructivos y sus abreviaciones.
TIPO DE PRUEBA
ABREVIATURA
Rayos X
RT
Partículas Magnéticas
MT
Líquidos Penetrantes
PT
Ultrasonido
UT
En ocasiones es necesario especificar la posición y la dirección de la fuente de rayos x en relación con la soldadura que ha de inspeccionarse. Cuando éste es el caso, se hace como se ilustra en la figura 11. La fuente de rayos x debe situarse a 24 pulgadas de la junta, y a un ángulo de 30 grados respecto al brazo vertical.
Figura 11.- Especificación de la posición y la dirección de la fuente de rayos x.
Cuando sólo ha de inspeccionarse un cierto tramo de soldadura, se sitúa la longitud (en pulgadas) a la derecha de la abreviatura usada para identificar la prueba como se ilustra en la figura 12.
Figura 12.- Símbolos de prueba que indican la longitud de la soldadura que ha de probarse.
En otras ocasiones, especialmente cuando la aceptación de una soldadura se basa en resultados estadísticos, se especifica entre paréntesis el número de pruebas que han de efectuarse al azar, bajo la abreviatura de la prueba que ha de efectuarse, como se ilustra en la figura 13.
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Figura 13.- Símbolos de prueba que indican (entre paréntesis) el número de prueba que ha de efectuarse.
NOTA: Los símbolos de las Pruebas No Destructivas pueden combinarse con los símbolos de soldadura, o bien, utilizarse independientemente. A continuación se presentan ejemplos sencillos sobre simbologías usadas en soldadura para facilitar el lenguaje entre los diseñadores de juntas y los soldadores (figura 14), de acuerdo con lo reportado por los códigos.
Figura 14.- Ejemplos de símbolos de soldadura mas comunes.
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Figura 15.- Ejemplos de símbolos de soldadura mas comunes.
El tamaño de una ranura se indica a la izquierda del símbolo de soldadura. Cuando se especifica una soldadura de un solo bisel la flecha apunta hacia la placa que ha de biselarse (figura 15). La dimensión de la ranura se indica cuando: 1) la soldadura de ranura se extiende sólo parcialmente a través de las partes que han de unirse. 2) la penetración en la raíz se especifica en adición a la profundidad del chaflán. Si se desea el 100% de penetración se agrega, ya sea el símbolo de fundir a todo el espesor, o el de soldadura de respaldo. El tamaño de una soldadura de ranura con una curvatura se considera que se extiende solamente a los puntos de tangencia de los miembros (figura 16).
Figura 16.- Ejemplos de símbolos de soldadura de ranura curvada mas comunes.
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El tamaño de una soldadura de recubrimiento superficial (figura 17) se indica a la izquierda del símbolo de tipo de soldadura, y da la altura mínima del recubrimiento que ha de formarse. (La longitud y el ancho de la superficie por cubrir se señalan mediante dimensiones específicas)
Figura 17.- Ejemplos de símbolos de soldadura de recargue o recubrimiento.
Los ángulos de la ranura y las aberturas de fondo o raíz, si están de acuerdo con las normas de taller establecidas, no se indican en el símbolo de soldadura. La longitud y el paso de las soldaduras se indican en los símbolos. Cuando no se da la longitud de la soldadura, los símbolos se aplican entre los cambios bruscos de dirección de la misma, excepto cuando se emplea el símbolo de “ soldar todo alrededor ”. El símbolo de soldar todo alrededor es un símbolo suplementario de soldadura que se emplea para indicar que una soldadura se extiende completamente alrededor de una junta. Su uso se ilustra en la figura 18(a). El símbolo de soldadura de campo se emplea también como símbolo suplementario, y sirve para indicar las soldaduras que no deben hacerse en el taller o sitio inicial de construcción, como en la figura 18(b).
Figura 18.- Ejemplos de símbolos de soldadura de soldar todo al rededor y de campo.
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Los símbolos de acabado se agregan para indicar cómo debe verse la superficie soldada al término del proceso. Las soldaduras que han de hacerse aproximadamente para quedar con cara plana, sin recurrir a método alguno de acabado, se indican agregando el símbolo de contorno a ras al símbolo de soldadura, observando el significado usual de localización (ver la figura 19). Cuando es aceptable el engrosamiento logrado mediante procedimientos normales de soldadura, se omite el símbolo de contorno.
Figura 19.- Ejemplos de símbolos de soldadura de acabado superficial o contorno.
Las soldaduras que han de hacerse con cara plana por medios mecánicos se indican agregando al símbolo de tipo de soldadura tanto el símbolo de contorno a ras como el símbolo estándar de acabado del usuario, observando el significado usual de localización. Las soldaduras que han de llevar acabado por medios mecánicos a un contorno convexo se indican agregando al símbolo de tipo de soldadura tanto el símbolo de contorno convexo como el símbolo estándar de acabado del usuario, observando el significado usual de localización. Cuando se emplea una especificación, un proceso, o alguna otra referencia con un símbolo de soldadura, dicha referencia se coloca en la cola. Cuando se requiere el empleo de un determinado proceso, éste puede indicarse en la cola por medio de una o más de las designaciones anotadas en las Tablas 1 y 2. (Ver la figura 19).
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Figura 20.- Ejemplos de símbolos de soldadura a filete o en ángulo.
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Figura 21.- Resumen de ejemplos y aplicaciones de simbología usadas en soldadura.
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Figura 22.- Continuación del resumen de ejemplos y aplicaciones de símbolos de soldadura.
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