Herramientas y Métodos de Empleo

La soldadura es un proceso mediante el cual se unen dos o más piezas de material, generalmente metales o termoplásticos, a través de la fusión localizada de sus superficies. Durante este proceso, las superficies a unir se calientan hasta un punto de fusión (o cercanas a él) y, en muchos casos, se utiliza un material de aporte (un metal o aleación) que también se funde y ayuda a unir las piezas. Al enfriarse, las superficies soldadas se solidifican y forman una unión fuerte y permanente.

En la fabricación de sistemas de tuberías inoxidables, se empleamos varios tipos de soldaduras, dependiendo de factores como el tipo de acero inoxidable, la aplicación, el espesor de las tuberías, y los requisitos de calidad. Más, los métodos de soldadura más comunes en nuestros trabajos son:

• Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas):

La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), también conocida como GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), es un proceso de soldadura por arco que utiliza un electrodo de tungsteno no consumible y un gas inerte, como el argón, para proteger la zona de soldadura de la oxidación. Este método es ampliamente utilizado debido a la alta calidad y precisión de las uniones que produce, lo que lo hace ideal para materiales sensibles como el acero inoxidable, el aluminio y el titanio.

El electrodo de tungsteno genera el arco eléctrico necesario para fundir el material base, y se puede añadir un material de aporte si es necesario. Al ser un proceso limpio y controlado, este tipo de soldadura permite crear uniones sin imperfecciones, siendo especialmente útil en aplicaciones que requieren acabados finos y alta resistencia. Aunque requiere mayor habilidad técnica que otros métodos de soldadura, su precisión y resultados hacen que sea ampliamente valorada.

• Soldadura Orbital:

La soldadura orbital es un proceso automatizado especializado en unir tuberías o conductos cilíndricos mediante la técnica de soldadura por arco. Se caracteriza por utilizar un electrodo que gira en torno a la pieza, generando una soldadura uniforme y precisa a lo largo de toda la circunferencia. Este método garantiza una calidad constante, ya que el proceso es controlado por máquinas, eliminando el margen de error humano.

Es muy utilizada en industrias donde la exactitud y la repetitividad son cruciales, como en la industria farmacéutica, alimentaria, aeroespacial y petroquímica, donde se requieren uniones limpias, sin contaminantes y con resistencia a la corrosión. La soldadura orbital es especialmente adecuada para materiales como el acero inoxidable y el titanio, y su automatización la hace ideal para aplicaciones en entornos con acceso limitado o que requieren soldaduras en serie.

Purga se refiere a la eliminación de gases o líquidos no deseados de un sistema, especialmente durante procesos de soldadura y puesta en marcha de sistemas de tuberías. En el contexto de la soldadura de tuberías de acero inoxidable, la purga es crucial para evitar la oxidación y la contaminación de la soldadura.

Tipos de Purga:

○ Purga en Soldadura:

La purga en soldadura es un proceso fundamental en la unión de metales, especialmente en la soldadura de materiales como el acero inoxidable, el titanio y otros metales sensibles a la oxidación. Se refiere a la eliminación del oxígeno y otros gases no deseados en el interior de las tuberías, recipientes o piezas metálicas durante la soldadura, para evitar la contaminación de la soldadura y mejorar la calidad del cordón.

Cuando se trabaja con metales altamente reactivos, la exposición al oxígeno a altas temperaturas provoca oxidación, lo que debilita las uniones soldadas y afecta sus propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión. Para evitar estos efectos indeseables, se utiliza un gas inerte, como el argón o el nitrógeno, que reemplaza el aire dentro del área de soldadura, creando una atmósfera controlada y libre de oxígeno.

Este proceso es especialmente importante en la soldadura de tuberías, donde la purga se lleva a cabo tanto en el lado interior como exterior de la junta. El uso de gas de purga no solo mejora la apariencia del cordón de soldadura, sino que también garantiza una mayor uniformidad y solidez en la estructura interna, lo que es crucial para aplicaciones en las industrias alimentaria, química, petrolera y nuclear.

Existen diferentes métodos para realizar la purga en soldadura. Uno de los más comunes es utilizar tapones o barreras temporales para sellar ambos extremos de la tubería o pieza a soldar, y luego se introduce el gas inerte hasta desplazar completamente el aire en el interior. La cantidad de gas y el tiempo necesario dependen del diámetro de la tubería y la extensión del área a soldar.

○ Purga de Sistemas de Tuberías:

La purga de sistemas de tuberías es un proceso crucial en la industria que consiste en limpiar y liberar el sistema de cualquier residuo, aire o gas atrapado, con el fin de garantizar su correcto funcionamiento y seguridad. Este procedimiento es ampliamente utilizado en diversas áreas como la industria química, la farmacéutica, la petroquímica y la construcción, entre otras.

El propósito principal de la purga es eliminar cualquier material indeseado que pueda haber quedado dentro de las tuberías, como restos de soldadura, escombros, aire o gases peligrosos. Estos elementos pueden causar bloqueos, corrosión o incluso explosiones si no se manejan adecuadamente. Además, la presencia de gases o aire atrapado en un sistema de tuberías puede generar variaciones en la presión, lo que puede afectar el rendimiento y la eficiencia del sistema, además de representar un riesgo de seguridad.

Existen varios métodos de purga que se aplican según las necesidades específicas del sistema y el tipo de fluido transportado. Los más comunes son la purga con gas inerte, la purga con agua o con vapor, y la purga con aire comprimido. La purga con gas inerte, como el nitrógeno, se utiliza para desplazar gases inflamables o tóxicos, mientras que la purga con vapor o agua se emplea para limpiar sistemas que han transportado líquidos. El uso de aire comprimido es común en sistemas menos peligrosos o en etapas preliminares del proceso de purga.

El procedimiento se lleva a cabo de manera meticulosa, siguiendo protocolos de seguridad rigurosos, especialmente en entornos donde se manejan sustancias inflamables o tóxicas. El personal encargado de la purga debe tener una capacitación especializada para operar de manera segura, ya que cualquier error puede desencadenar fugas, daños en las tuberías o accidentes graves.

Ventajas de la purga:

• Mejora la Calidad de la Soldadura: Al evitar la oxidación, se obtiene una soldadura más limpia y resistente, lo que es especialmente importante en aplicaciones donde la integridad y la resistencia a la corrosión son críticas.

• Prevención de Fallos: Eliminar contaminantes y gases no deseados reduce el riesgo de corrosión, fugas o fallos en el sistema.

• Seguridad: Evita la formación de atmósferas explosivas o peligrosas dentro del sistema de tuberías.

Las herramientas de corte en frío son dispositivos o máquinas utilizadas para cortar materiales sin generar calor significativo durante el proceso. Esto contrasta con las técnicas de corte en caliente, donde el calor se utiliza para fundir o ablandar el material antes de cortarlo. Las herramientas de corte en frío son especialmente útiles en situaciones donde el calor podría alterar las propiedades del material, como en ciertos metales que pueden sufrir deformaciones, cambios estructurales, o deterioro debido a altas temperaturas.

Tipos de Herramientas de Corte en Frío:

• Cortatubos (Cortadoras de Tubos)

Los cortatubos son herramientas diseñadas específicamente para cortar tuberías de manera rápida y precisa. Existen diferentes tipos, desde manuales hasta eléctricos o hidráulicos, dependiendo del tamaño y material de la tubería a cortar. Los cortatubos manuales utilizan una cuchilla que, al girarse alrededor de la tubería, va penetrando el material hasta separarlo, mientras que los modelos más avanzados, como los eléctricos, aceleran el proceso.

Se utilizan en aplicaciones que requieren cortes limpios y exactos. Son particularmente útiles para trabajar con materiales como acero, cobre, PVC, y acero inoxidable. Su ventaja principal es que realizan cortes sin dañar o deformar la tubería, permitiendo un acabado adecuado para la soldadura o instalación posterior.

• Sierras de Cinta

Las sierras de cinta son herramientas de corte que utilizan una hoja de sierra flexible y continua con dientes distribuidos a lo largo de una banda. Esta banda gira alrededor de dos ruedas, proporcionando un corte suave y preciso a través de diversos materiales, como metales, maderas y plásticos. Su diseño permite realizar cortes rectos o curvos con alta eficiencia y menor desperdicio de material en comparación con otras herramientas de corte.

Las sierras de cinta son ampliamente utilizadas en talleres y fábricas debido a su versatilidad y capacidad para cortar materiales de diferentes tamaños y formas. Son ideales para aplicaciones que requieren cortes detallados y precisos.

• Sierra de sable

La sierra de sable es una herramienta eléctrica portátil diseñada para realizar cortes rápidos y versátiles en una amplia variedad de materiales, como madera, metal, plástico, e incluso mampostería. Su hoja de corte, alargada y delgada, se mueve hacia adelante y hacia atrás (movimiento recíproco), lo que permite cortes precisos y efectivos en espacios de difícil acceso o en ángulos complicados.

Es especialmente útil para cortes irregulares o rápidos donde no se necesita un acabado fino, como en la remodelación o desmantelamiento de estructuras.

• Máquina de corte orbital

Las máquinas de corte orbital son equipos especializados diseñados para cortar tuberías o conductos de manera precisa y uniforme. Este proceso se denomina «orbital» porque la cuchilla o herramienta de corte gira alrededor de la circunferencia de la tubería, asegurando un corte limpio, exacto y sin deformaciones. A diferencia del corte en caliente, las máquinas de corte orbital operan en frío, lo que preserva las propiedades del material y evita el riesgo de deformación o alteración por calor.

Son ampliamente utilizadas en industrias donde se requieren cortes de alta calidad en tuberías de acero inoxidable, titanio y otros metales. Su capacidad para realizar cortes precisos y sin rebabas las hace ideales para aplicaciones que exigen precisión y acabado, además de ser eficientes para entornos de producción en serie.

• Cortadora de disco

La cortadora de disco es una herramienta utilizada para cortar diversos materiales. Este disco, al girar a alta velocidad, permite realizar cortes rápidos y precisos. Las cortadoras de disco pueden ser portátiles o estacionarias, y se utilizan comúnmente en talleres de fabricación, construcción y mantenimiento industrial. Ofreciendo un corte limpio sin generar calor excesivo. Además, al no deformar el material durante el corte, las cortadoras de disco son esenciales en aplicaciones que requieren precisión y acabados de calidad.

Ventajas del Corte en Frío:

1. Versatilidad: Estas herramientas son capaces de cortar una amplia variedad de materiales, desde metales hasta compuestos más blandos, sin necesidad de diferentes configuraciones o cambios en el proceso.
2. Preservación de Propiedades del Material: El corte en frío evita que el material se someta a tensiones térmicas, lo que preserva sus propiedades mecánicas y químicas. Esto es crucial en materiales como el acero inoxidable, que pueden sufrir degradación por exposición al calor.
3. Cortes Precisos: Las herramientas de corte en frío suelen ofrecer cortes más precisos y limpios, sin rebabas o deformaciones, lo que es ideal para aplicaciones donde se requiere un alto nivel de detalle.
4. Seguridad: Al no generar chispas o calor, las herramientas de corte en frío son más seguras de usar en ambientes donde hay riesgo de explosión o incendio.

La pasivación del acero inoxidable es un proceso químico que se utiliza para mejorar la resistencia a la corrosión del material. Este proceso consiste en la limpieza y tratamiento de la superficie del acero para eliminar cualquier impureza, como partículas de hierro o contaminantes, que puedan haber quedado durante su fabricación o manipulación. Posteriormente, se utiliza una solución ácida (generalmente ácido nítrico o cítrico) para promover la formación de una capa protectora de óxido de cromo en la superficie del acero.

Etapas del Proceso de Pasivación:

1. Limpieza previa: Se eliminan contaminantes superficiales (óxidos, aceites, polvo).
2. Tratamiento ácido: Se sumerge el acero en una solución ácida que disuelve los restos de hierro y ayuda a regenerar la capa pasiva.
3. Formación de la capa pasiva: Tras el tratamiento, se forma una fina capa de óxido de cromo que protege al acero inoxidable de la oxidación y corrosión.

Beneficios de la Pasivación:

• Mejora la resistencia a la corrosión al crear una barrera protectora en el acero inoxidable.
• Prolonga la vida útil del material en ambientes agresivos o expuestos a productos químicos.
• Mantiene las propiedades del acero inoxidable sin alterar su apariencia o acabado.

Este proceso es común en la industria alimentaria, farmacéutica, y de construcción, donde se requiere máxima durabilidad y resistencia a la corrosión en ambientes exigentes.

El decapado es un proceso químico utilizado para limpiar y preparar superficies metálicas, eliminando óxidos, escalas, y otros contaminantes que puedan afectar la calidad y durabilidad del material. Este proceso es esencial en diversas industrias para asegurar que las superficies metálicas estén en óptimas condiciones, pues su objetivo es garantizar que la superficie del metal esté libre de impurezas que puedan afectar la adherencia y la calidad de los tratamientos posteriores, antes de recibir tratamientos adicionales, como recubrimientos, soldaduras o pintado. No mide propiedades mecánicas o estructurales del material, sino que se enfoca en la preparación de la superficie.

El decapado generalmente se lleva a cabo mediante la aplicación de soluciones ácidas o alcalinas sobre la superficie del metal. Estas soluciones reaccionan con los contaminantes y los disuelven o los desprenden de la superficie. Los tipos de soluciones utilizadas y los métodos aplicados varían según el tipo de metal y el tipo de contaminante a eliminar.

1. Decapado Ácido: Utiliza ácidos como el ácido clorhídrico, nítrico o sulfúrico para disolver óxidos y otras impurezas de metales ferrosos y no ferrosos. Este método es eficaz para limpiar aceros al carbono, aceros inoxidables y otros metales.
2. Decapado Alcalino: Emplea soluciones alcalinas, como hidróxido de sodio, para eliminar grasas, aceites y otros contaminantes orgánicos de las superficies metálicas.

Para que una instalación esté lista para la validación requiere de una documentación que permita su correcta trazabilidad y muestre su calidad.

Esta documentación se basa en:

○ Planos isométricos: es una representación gráfica que muestra un objeto tridimensional en una proyección bidimensional. A diferencia de las proyecciones ortogonales, que representan las vistas del objeto desde diferentes ángulos (como planta, alzado y perfil), el plano isométrico presenta una vista en la que las tres dimensiones del objeto se muestran de manera simultánea, permitiendo una visualización más intuitiva del mismo. Para permitir la trazabilidad de las uniones, deben quedar registradas las ubicaciones de las soldaduras, materiales utilizados, estrechamientos, inclinación de las tuberías, equipos etc.

○ Tablas de soldaduras: son documentos donde se registran los puntos de unión realizados con las coladas (números de referencia) de cada elemento que forma parte de dicha unión.

○ Certificados: para facilitar la correcta trazabilidad del proyecto se deben acreditar los certificados tanto de los materiales y las herramientas que acreditan su composición y fiabilidad, como de los trabajadores que participan en el desarrollo del proyecto.