TEMA 8 SOLDADURA OXIACETILÉNICA

Queridos bloggers aquí estamos una vez retomando nuestro trabajo diario del blog, después del parón de navidad nos centramos en el método de soldadura OXIGAS:
En esta entrada hablaremos de las siguientes cuestiones que nos conciernen:

Equipo de Oxi-gas: Componentes (descripción)

Comburente

Combustibles (distintos posibles, origen, embotellado, identificación…)

Sistemas de regulación de gases

Tipos de antorcha, boquillas, tamaños, tabla de regulación de caudales según boquilla…

Procedimiento de encendido

Regulación de llama (tipos de llama, usos de los distintos tipos de llama)

Procedimiento de apagado.

Medidas de protección y seguridad a cumplir en su manejo.

Como todos los procesos de soldadura requiere de unos componentes los cuales describire a continuacion 

Manómetro de baja presión: nos indicara la presión de trabajo

Manómetro de alta presión: nos indicara la presión en el interior del cilindro

Llave de corte: permite el paso del gas hacia las mangueras flexibles

Llave de paso: permite el paso del gas de los cilindros hacia los manómetros 

Válvula antropocentrismo: nos protege del retroceso de llama 

Boquilla: nos permite adecuar la llama a nuestras condiciones de trabajo 

Soplete: La función de un soplete es mezclar y controlar el flujo de oxígeno y acetileno necesarios para producir una llama adecuada

Mangueras flexibles: Lugar por donde se desplaza el combustible y el comburente desde los cilindros hasta el soplete. Las mangueras de oxígeno y acetileno deben ser de distintos colores o identificarse de alguna otra forma para distinguirlas. Para el acetileno se utiliza normalmente el color rojo y el azul (verdoso) para el oxígeno.

Extintor: en caso de incendio nos sera muy útil, es simplemente un elemento de seguridad

Combustible: es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor

Comburente: es una sustancia que logra la combustión, o en su defecto, contribuye a su aceleración.

Una vez tenemos definidos los conceptos básicos de los elementos que componen el grupo de soldadura oxiacetilénica voy hablar mas detenidamente del comburente.

El comburente por excelencia resulta ser el oxigeno atmosférico al cual lo encontramos normalmente en el aire que respiramos en una concentración porcentual en volumen del 21%. Todos los comburentes tienen en su composición oxigeno, ya sea en forma de oxigeno molecular. Tal como recién mencionamos, o como el ozono, diferentes ácidos y oxiácidos que son los encargados de ceder oxigeno mientras se sucede la combustión

 El calor representa la energía de activación

Continuando con nuestro triangulo del fuego hablaremos ahora de los combustibles 

 

Llamamos combustible a cualquier sustancia tiene la capacidad de arder en presencia de un comburente (oxígeno en la mayoría de los casos) mediante la aplicación de una energía de activación, que puede ser una chispa.

El combustible libera parte de su energía en forma de calor cuando arde, al mismo tiempo que cambia su estructura química, debido al proceso de combustión. Los combustibles se clasifican dependiendo de su estado en sólidos, líquidos y gaseosos.

Como combustibles sólidos más utilizados podemos distinguir el carbón o la madera. El carbón es uno de los materiales más utilizados en centrales térmicas para calentar el agua de las calderas y con esta generar electricidad. La madera se utiliza igualmente para calentar el agua aunque en su caso se dedica más al consumo doméstico. Anteriormente estos materiales se utilizaban de forma generalizada para máquinas a vapor y generación de electricidad y calor aunque actualmente su uso se ha visto reducido gracias a la aparición de nuevos combustibles con mayor poder calorífico.

Los distintos tipos de combustibles que se utilizan son los siguientes:

- Para oxi-gas; utilizan oxigeno puro y un gas combustible que puede ser:

i. Acetileno: 

ii. Butano:

iii. Propano:

iv. MAAP (Metil-acetileno-propadieno-propano):

v. Hidrógeno:

Todo esto es muy bonito pero para saber cual es cual hay que tener una base para su identifacion y la nuestra se basara en el color de las cabezas de las botellas y es la siguiente:

Ahora hablare del origen de alguno de ellos para tener mas claro su posible uso:

el ACETILENO:  En petroquímica se obtiene el acetileno por el enfriamiento rápido de una llama de gas natural o de fracciones volátiles del petróleo con aceites de elevado punto de ebullición. El gas es utilizado directamente en planeta como producto de partida en síntesis. Un proceso alternativo de síntesis, más apto para el laboratorio, es la reacción de agua con carburo cálcico se forma hidróxido de calcio y acetileno, el gas formado en esta reacción a menudo tiene un olor característico a ajo debido a trazas de fosfina que se forman del fosfuro cálcico presente como impureza. Su botella es de color marron rojizo 

                               

El BUTANO: también llamado n-butano, es un hidrocarburo saturado, parafínico o alifático, inflamable, gaseoso que se licúa a presión atmosférica a -0,5 °C, formado por cuatro átomos de carbono y por diez de hidrógeno, cuya fórmula química es C4H10.3 También puede denominarse con el mismo nombre a un isómero de este gas: el isobutano o metilpropano.

Como es un gas incoloro e inodoro, en su elaboración se le añade un odorizante (generalmente un mercaptano) que le confiere olor desagradable. Esto le permite ser detectado en una fuga, porque es altamente volátil y puede provocar una explosión.En caso de extinción de un fuego por gas butano se emplea dióxido de carbono (CO2), polvo químico o niebla de agua para enfriar y dispersar vapores.

El butano comercial es un gas licuado, obtenido por destilación del petróleo, compuesto principalmente por butano normal (60%), propano (9%), isobutano (30%) y etano (1%).

       

El PROPANO Pertenece a los hidrocarburos alifáticos con enlaces simples de carbono, conocidos como alcanos. Su fórmula química es C3H8.

El propano se suele obtener del gas natural o de los gases de los procesos de "cracking" producidos en las instalaciones petroquímicas

El principal uso del propano es el aprovechamiento energético como combustible. Con base al punto de ebullición más bajo que el butano y el mayor valor energético por gramo, a veces se mezcla con éste o se utiliza propano en vez de butano. En la industria química es uno de los productos de partida en la síntesis del propeno. Además se utiliza como gas refrigerante  o como gas propulsor en aerosoles.

    

Como podemos ver todos lo gases vienen en sus respectivas botellas con lo que a continuacion os hablare del embotellado de los mismos 

Embotellado de acetileno:

Las botellas de acetileno se cargan a una presión de 15 bar a 15 ºC .

¿Como conseguinos esto sin que el acetileno explote?

Pues bién, para su embotellado el acetileno se disuelve en acetona e interiormente la botella está llena de una materia porosa compuesta por carbón vegetal, Kieselguhr y amianto.

El ecetileno es envasado en botellas de acero estirado sin abolladuras, la parte superior, llamada ojiva, se pinta en color marrón y lleva estampada la indicación: "acetileno disuelto".

Las botellas de tamaño normal contienen 4 metros cúbicos de acetileno y pueden suministrar unos 1000 litos a la hora.

Embotellado de oxigeno:

El Oxigeno: Se extrae del aire o del agua. Actualmente se extrae de aire atmosférico que lo contiene en un 21%, mediante destilación fraccionada del aire líquido.
El agua lo contiene en un 89% y se extrae por electrólisis.

El oxígeno se comprime en botellas de paredes gruesas, se fabrican de acero estirado sin soldaduras y se prueban a presión de 235 Kg./cm2, la presión de carga es de 150 Kg./cm2 a la temperatura de 20º C. Existe muy poca diferencia de peso entre la botella vacía y llena, debido a que el oxígeno pesa 1.38 Kg. (que volumen)

La ojiva se pinta de color blanco con las letras OX en negro. Además, tiene indicado el nombre del fabricante, su dirección, año y número de fabricación, contenido en litros de agua y presión de la primera prueba.

Una vez tenemos los gases en las botellas necesitamos unos reguladores 

Un regulador de gas se compone de tres componentes principales: un elemento de detección, un elemento de control y un mecanismo de carga. Estos componentes ayudan a reducir la presión del gas. Los reguladores de presión de gas utilizan resortes para el mecanismo de carga. Cuando se gira la perilla del regulador, el muelle se comprime. La fuerza sobre el resorte se comunica con el control y el elemento de detección para lograr la presión en la salida. Los elementos de detección en los reguladores de gas detectan la fuerza que se coloca en el resorte y establecen la presión de entrega. Los diafragmas son comúnmente utilizados como elementos de detección. Estos diafragmas están hechos de metales o elastómeros. El cambio en la fuerza es comunicada por el elemento de detección al elemento de control. El elemento de control de los reguladores de gas es el valor que ayuda a reducir la presión de entrada a la presión de salida

El regulador de gas tiene un principio de funcionamiento. Cuando se gira la perilla del regulador de gas, el mecanismo de carga se comprime. El muelle desplaza el elemento sensor y el diafragma empuja el elemento de control haciendo que se separe del regulador de gas, a continuación, el orificio se hace más grande para proporcionar la presión y el flujo requerido.

TIPOS DE SOPLETE O ANTORCHA

Hay un Soplete para cada necesidad, de distintas calidades, Tipos de Combustible, Capacidades y Tamaños; Portátiles o Semi-Estacionarios y Estacionarios, para cada uso específico. Es decir qué, por ejemplo no tiene la misma utilidad algún soplete sencillo para soldar tuberías de cobre o quemar gas para cualquier cosa que se nos ocurra o de Cocina (son de los más simples qué hay); qué usar un soplete para soldar con acetileno , la complejidad es totalmente distinta.

antorchas de mano son ligeras y se usan para tareas pequeñas

antorchas Maquina se usan en aplicaciones industriales a gran escala 

antorchas estilo Harris se usan en chatarreria 

antorchas de estilo Victor uso tanto industrial como comercial 

TIPOS DE BOQUILLA 

Primero especificare que las boquillas son toberas intercambiables que se ajustan a la parte final o lanza del soplete que controlan el flujo del gas por medio del diámetro del orificio de salida.

Normalmente las boquillas de determinado diámetro son aptas para un determinado tamaño de soplete. Pequeños diámetros de salida producen llamas pequeñas, aptas para soldar pequeñas secciones, sin embargo, para grandes diámetros se requieren grandes secciones. Las boquillas deben permitir una llama uniforme.

Existen dos tipos de boquillas usadas generalmente en oxiacetileno: las boquillas intercambiables, que son las que pueden ser montadas al mezclador de gases mediante una rosca y las boquillas fijas, que son aquellas donde mezclador y boquilla constituyen una sola pieza 

A continuación pondré una tabla con distintos tipos de tamaño de la boquilla 

Según que tipo de boquilla tenemos tendremos que ajustar la la presión de trabajo y según ello tendremos un tipo de llama u otro a la hora de trabajar:

Ajustar la presión de trabajo correspondiente de acuerdo al calibre de la boquilla que se utilice.

Colocarse las gafas en la frente.

Abrir la válvula de acetileno en el soplete girándola ½ vuelta

Encender el acetileno

Ajustar la llama acetilénica hasta que deje de producir humo pero que no se separe de la boquilla

Abrir la válvula de oxígeno del soplete hasta obtener la llama carburante, neutra u oxidante que se necesite para trabajar.

Durante el trabajo la llama se desajusta constantemente, por lo que es necesario reajustarla moviendo exclusivamente la válvula de oxígeno.

La llama se caracteriza por tener dos zonas bien delimitadas, el cono o dardo, de color blanco deslumbrante y es donde se produce la combustión del oxígeno y acetileno y el penacho que es donde se produce la combustión con el oxígeno del aire de los productos no quemados.

La zona de mayor temperatura es aquella que esta inmediatamente delante del dardo y en el soldeo oxiacetilénico es la que se usa ya que es la de mayor temperatura hasta 3200ºC, no en el caso del brazing.

La llama es fácilmente regulable ya que pueden obtenerse llamas estables con diferentes proporciones de oxígeno y acetileno. En función de la proporción de acetileno y oxígeno se disponen de los siguientes tipos de llama:

Tipos de llama

De la boquilla sale una llama, la llamada llama oxiacetilénica, en la que se distinguen zonas claramente diferenciadas. Dependiendo de la proporción gaseosa, existen tres tipos de llamas, como vemos en la siguiente figura.

Llama neutra: es la más utilizada, ya que es la que se logra cuando se suministra suficiente oxígeno para realizar la combustión de todo el acetileno presente. Es, además, la más aconsejable para conservar las propiedades del material. Se usa para soldar hierro fundido, acero maleable, acero suave, bronce, acero inoxidable y acero al cromo con 12%.

USO: 

Soldadura por fusión de aceros de bajo contenido de carbono.

Soldadura por fusión del aluminio.

Soldadura por fusión del hierro fundido.

Soldadura fuerte de los aceros.

Soldadura fuerte del cobre y sus aleaciones.

Corte con llama.

Calentamiento.

Llama oxidante: la proporción de oxígeno en la mezcla es mayor que la de acetileno. Se reconoce por su cono interno y penacho más cortos, así como por su sonido más agudo. Se usa para latón con grandes porcentajes de zinc y aleaciones de bronce.

USO:

Soldadura por fusión de latón y bronce (ligeramente oxidante).

Soldadura fuerte de cobre e hierro galvanizado (ligeramente oxidante).

Quemado de las superficies de recubrimiento sobre hierro fundido, preparatorio para la soldadura fuerte (ligeramente oxidante).

Soldadura fuerte de hierro fundido y hierro fundido maleable.

Llama reductora: con exceso de acetileno, se reconoce por una zona intermedia reductora (penacho de acetileno) que aparece entre el cono y el penacho azul. Se utiliza solamente en casos particulares para soldar aceros al carbono, aceros fundidos  y sus aleaciones, aluminio fundido y aceros especiales.

USO : 

Soldadura por fusión de los aceros aleados o de aceros dulces utilizando varillas de aporte de alta resistencia y baja aleación (1 l/8X).

Soldadura por fusión de aceros de medio y alto contenido de carbono (generalmente para reparaciones solamente, no recomendada para la fabricación).

Revestimiento con metal duro (2 —3X).

Soldadura fuerte con aluminio (2 — 3X).

Soldadura fuerte con plata (2 — 3X).

La llama oxiacetilénica: La llama oxiacetilénica está formada por seis zonas diferentes:

1º Zona de mezcla

Situada en el extremo del soplete.

Es la zona donde se origina la mezcla de acetileno y oxígeno.

2º Zona de dardo

Situada inmediatamente después de la boquilla del soplete.

Donde se mezclan los dos gases todavía sin arder, pero con temperaturas próximas y susceptibles de crear llama.

3º Zona de combustión primaria

Es donde se inicia la combustión y donde se produce la reacción química.

Tiene un color amarillo muy intenso tirando a rojizo.

4º Zona reductora

Donde se alcanza la mayor temperatura y que tiene un color azul.

Temperatura máxima ˜ 3000ºC y 3200ºC

5º Zona de mezcla secundaria

Donde el aire circundante de la llama se mezcla con los productos y residuos de la combustión.

Tiene un color rojizo.

6º Penacho o zona de combustión secundaria

Es una combustión producto de la mezcla que se ha producido antes.

Tiene un color amarillo.

Temperatura = 1200ºC

Una vez sabemos los tipos de llama que hay y sus usos os hablare de como encender y apagar el equipo de soldadura oxiacetilenica para evitar accidentes 

PROCEDIMIENTO DE ENCENDIDO Y APAGADO 

Purga las mangueras girando 3/4 de vuelta el cilindro de acetileno. Da 1/4 de giro a la válvula del soplete de acetileno. Asegúrate de que el acetileno esté a una presión de manera que funcione. Cierra la válvula del soplete.

Abre por completo la válvula del cilindro de oxígeno. Abre a la mitad la válvula del soplete. Comprueba que el oxígeno esté a una presión que funcione y cierra la válvula de la válvula del soplete de oxígeno.

Gira un cuarto la válvula del soplete de acetileno. Enciende el soplete con un encendedor de fricción. Cuando esté encendido, abre 1/4 la válvula del soplete de oxígeno. Ajusta la llama como sea necesario.

APERTURA DEL OXIGENO Y ACETILENO

(nunca hacerlo con el oxígeno o acetileno simultáneamente)

Antes de abrir la válvula comprobar que el tornillo de regulación esta aflojado.

Abrir el grifo de la botella lentamente. E las botellas de acetileno abrir el grifo solamente una vuelta, en las de oxígeno, abrirlo del todo.

Abrir la válvula de cierre en el manoreductor.

Abrir la válvula en el soplete.

Apretar el tornillo de regulación hasta que se obtiene la llama deseada.

Dejar salir el gas 5 segundos por cada 15 metros de manguera y cerrar la válvula del soplete.

ENCENDIDO Y APAGADO DEL SOPLETE

(siempre apagar 1º el acetileno)

Verificar siempre antes del empleo el estado del soplete, sobre todo las estanqueidad y limpieza de las boquillas.

Verificar conexiones de mangueras al soplete.

Comprobar presiones de trabajo.

Para apagar la llama del soplete siempre en primer lugar la válvula del combustible y luego la del comburente.

Manejar el soplete con cuidado, evitando movimientos bruscos e incontrolados.

CIERRE DE BOTELLAS

Cerrar las válvulas de los cilindros.

Aflojar el tornillo de regulación de los manorreductores.

Desalojar los gases de las mangueras.

Atornillar la válvula de cierre del manómetro.

Cerrar las válvulas del soplete.

Abrir la válvula de oxigeno del soplete para dejar salir todo el gas.

MEDIDAS DE SEGURIDAD 

Medidas a tomar para la seguridad del operador

No se debe engrasar los guantes, cuando se endurezcan, deben ser reemplazados.

El operador debe vestir ropas exentas de grasitud. La ropa engrasada expuesta al oxígeno arde rápidamente. Si están rasgadas o deshilachadas facilitan aún más esta posibilidad.

Nunca se debe encender el soplete con fósforos. Con la llave de acetileno del soplete abierta el gas que sale de su pico puede formar mezcla explosiva en torno de la mano que tiene el fósforo.

Debe encenderse el soplete, abriendo primero el robinete de oxígeno y luego el de acetileno.

Tampoco debe reencender el soplete apagado valiéndose del metal caliente, pues no siempre enciende instantáneamente; dando lugar a la acumulación de gas que inflama violentamente.

Para encender el soplete lo mejor es utilizar una llama piloto. Esta forma de encendido puede prevenir terribles quemaduras.

El área donde se emplee el soplete debe ser bien ventilada para evitar la acumulación de las emanaciones.

Mientras se suelde no tener fósforos ni encendedor en los bolsillos.

Antes de cortar una pieza de hierro o acero se debe asegurar que no vayan a caer escorias en algún lugar poco accesible donde puedan causar un principio de incendio.

El corte de recipientes cerrados lleva provocados muchos accidentes. En la mayoría de los casos pueden ser llenados con agua para desalojar los posibles gases que puedan contener y ventilar el lugar de corte para contrarrestar el calentamiento del aire interior.

Durante el funcionamiento de un soplete cortador, una parte del oxígeno con el que se lo alimenta es consumida por oxidación del metal, el excedente retorna a la atmósfera. Un trabajo de oxicorte realizado en un local de dimensiones pequeñas puede enriquecer peligrosamente la atmósfera, lo que podría ocasionar accidentes muy graves por asfixia.

Las explosiones prematuras o retrocesos pueden ser causados por recalentamiento del pico, por tocar el trabajo con el pico, por trabajar con presiones incorrectas; por suciedad u obstrucción. La llama se produce en el interior originando un ruido semejante a un silbido. Esta recalentará la boquilla o quemará la manguera.

Cuando esto ocurra, debe cerrarse las llaves del soplete empezando por la de acetileno. Si el retroceso destrozó las mangueras y originó incendio, cerrar con cuidado la válvula del cilindro de acetileno primero y la del de oxígeno después.

El retroceso no hace más que poner de manifiesto un mal procedimiento o el mal funcionamiento del equipo.

Nunca se debe dejar en el suelo el soplete encendido. En pocos segundos se apaga y para reencenderlo se debe prevenir contra una explosión, pues existe el riesgo de formar mezcla explosiva.

Los trabajos de soldadura y de corte se hacen a temperaturas que sobrepasen en muchos grados a la de inflamación de los metales. De aquí que es importante tener cerca un extintor portátil para enfriar.

Acostumbrar al personal a dar parte de los peligros tan pronto como lo vea. No interesa si estaba antes de venir a trabajar. Es importante poner en conocimiento del superior, deficiencias en el equipo, elementos mal guardados, pasillos bloqueados, etc.

Se debe mantener el lugar de trabajo tan limpio como sea posible. De esa forma se puede eliminar muchos riesgos guardando los distintos elementos, incluidos los desperdicios, en recipientes adecuados.

Medios de seguridad a utilizar

Ropa de trabajo.

Delantal de cuero de descarne.

Guantes, mangas o sacos de cuero de descarne.

Polainas de cuero.

Botines de seguridad.

Máscara o pantalla facial con mirillas volcables, o pantallas de mano para soldadura.

Protección respiratoria (barbijo para humos de soldadura).

Biombo metálico.

Matafuego.

Operaciones que nunca se deben hacer

No usar jamás oxígeno en lugar de aire comprimido en las aplicaciones específicas de este gas (sopletes de pintar, alimentación de herramientas neumáticas, etc.) Las consecuencias serán siempre gravísimas.

No usar oxígeno o cualquier otro gas comprimido para enfriar su cuerpo o soplar en polvo de su ropa.

No usar el contenido de un cilindro sin colocar el correspondiente reductor de presión.

No lubricar las válvulas, reductor, manómetros y demás implementos utilizados con oxígeno, ni tampoco manipulearlos con guantes o manos sucias de aceite.

No permitir que materiales combustibles sean puestos en contacto con el oxígeno. Este es un gas no inflamable que desarrolla la combustión intensamente. Reacciona con grasas y lubricantes con gran desprendimiento de calor que puede llegar a la auto-inflamación. En otros casos basta una pequeña llama para provocarla.

No utilizar un cilindro de gas comprimido sin identificar bien su contenido. De existir cualquier duda sobre su verdadero contenido devuélvalo inmediatamente a su proveedor.

No permitir que los gases comprimidos y el acetileno sean empleados, por personas inexpertas. Su uso requiere personal instruido y experimentado.

No conectar un regulador sin asegurarse previamente que las roscas son iguales.

No forzar conexiones que no sean iguales.

No emplear reguladores, mangueras y manómetros destinados al uso de un gas o grupo de gases en particular en cilindros que contengan otros gases.

No tartar de pasar gas de un cilindro a otro, por cuanto dicho procedimiento requiere instrucción y conocimiento especializados.

No utilizar gases inflamables directamente del cilindro sin reducir previamente la presión con un reductor adecuado.

No devolver el cilindro con su válvula abierta. Esta debe ser cerrada cuidadosamente cualquiera sea el gas que contenga. Coloque también la tapa de protección.

VIDEO EXPLICATIVO 

Bueno creo que con todo lo explicado anteriormente podemos tener una pequeña base de lo que es la soldadura oxiacetilenica, espero que os sirva de ayuda y aquí seguiremos poniendo entradas en el blog que siempre nos podrán de ser ayuda en un futuro.......... hasta la próxima bloggerssssssss