Fallos en la soldadura de plstico y cmo evitarlos

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IntroduccIn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

PArte 1: FALLoS MS coMuneS en LA SoLdAdurA

de PLStIcoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

PArte II: etAPAS de SoLdAdurA Y ProBLeMAS

reLAcIonAdoS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Planificacin del trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Preparacin superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Calentamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Consolidacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

PArte III: MtodoS de coMProBAcIn . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Mtodos de comprobacin en soldadura de tuberas . . . . . . . . . . . 9

Mtodos de comprobacin en soldadura de lminas . . . . . . . . . . . .10

PArte IV: FALLoS en LA SoLdAdurA, SeGn Mtodo . . . . . .12

ndIce

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IntroduccIn

La soldadura de plsticos es el proceso destinado a la unin de materiales ter-moplsticos. (Recordemos que existen dos grandes tipos de plsticos, los ter-moestables, y los termoplsticos, siendo estos ltimos los nicos que pueden soldarse).

Esta unin se produce tras la accin de un agente externo, bien sea calor, vibra-cin, disolvente, etc., que confiere movilidad a las molculas del plstico, mani-festndose como reblandecimiento de las zonas a unir. Las molculas de stas, al ser aproximadas y aplicarles una presin, interaccionan entrelazndose.

En este tipo de soldadura intervienen, por tanto, una combinacin de tempera-tura, tiempo y presin, que da lugar en los llamados procesos bsicos, presen-tes en cualquier clase de soldadura. Son: preparacin superficial, calentamien-to, consolidacin y enfriamiento. Debemos repasar estos procesos brevemente porque es en ellos donde hallaremos los puntos susceptibles de fallo.

Si se realiza correctamente cada paso del proceso, con exhaustividad, es muy posible que el resultado sea favorable, una unin slida. Pero, a pesar de ello, siempre se ha de comprobar la estabilidad de la soldadura tras finalizar el traba-jo. Para ello existen diversos mtodos, que se explicarn ms adelante.

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Para evitarlos, debemos conocer los siguientes puntos fundamentales, como son las etapas de soldadura paso a paso, y los mtodos de comprobacin.

PArte I: FALLoS MS coMuneS en LA SoLdAdurA de PLStIcoS

Estos son los errores ms comunes en la soldadura de plsticos. Se pueden producir en cualquier tipo de plstico y con cualquier mtodo de soldadura.

Grietas: longitudinales, transversales, con ramificaciones, etc.

Cavidades y burbujas: Son porosidades provocadas por aire, como aguje-ros de gusano, porosidad lineal, etc.

Aadidos y contaminantes: Aadidos slidos, xido, etc.

Fallos en la propia unin: Debido a incompatibilidad de materiales, defec-tos en la fusin, etc.

Fallos de forma: Alineamiento errneo, excesivo o escaso material de unin entre las partes, etc.

PArte II: etAPAS de SoLdAdurA Y ProBLeMAS reLAcIonAdoS

1 . Planificacin del trabajoAntes de comenzar ser necesario tener en cuenta varios puntos:

Material con el que vamos a trabajar. Se trata de un aspecto clave. Como se enunci en la introduccin, debemos estar seguros de que nuestro plstico es

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un termoplstico, puesto que de lo contrario no lograremos soldarlo en ningn caso. Y dentro del grupo de los termoplsticos, debern ser plsticos afines, es decir, que pertenezcan al mismo subtipo. Como nota cabe aadir que dentro de cada subtipo, si se tratase de un material con distintas graduaciones, como los poliuretanos y las poliamidas nylon, hemos de ser cautos eligiendo grados compatibles para evitar problemas posteriores.

Tambin puede suceder que la pieza haya sido manipulada con anterioridad, por ejemplo con un taladro, lo que inevitablemente conlleva una alteracin de los parmetros de tensin interna, dotndola de mayor vulnerabilidad al estrs.

Debemos manipular este material con cuidado, evitando golpes o el contacto con agresiones externas de cualquier tipo (rayos UV, etc.) que puedan degra-darlo.

Mtodo de soldadura que vamos a utilizar. Dependiendo de las caractersti-cas del material, de las dimensiones, de los usos de ste y de la accesibilidad a la maquinaria necesaria, elegiremos el mtodo que ms se adapte a nuestras necesidades.

Es aconsejable, por ejemplo, evitar la soldadura qumica a base de disolven-tes-pegamentos para tuberas de polietileno. S se podran utilizar en este su-puesto ajustes mecnicos, siempre que se consulten previamente las indicacio-nes de instalacin.

Es importante aadir que siempre debemos utilizar la maquinaria adecuada. En ocasiones las mquinas que manejamos son antiguas y el hidrulico pierde pre-sin o la presin indicada en el manmetro no es la correcta, este defecto en la mquina ocasiona que la presin de soldadura no es la aproopiada lo que de-pendiendo del termoplstico con el que trabajemos, se traducira en la aparicin de las temidas grietas.

Debemos revisar bien las piezas con las que vayamos

a trabajar, ya que en algunos casos podemos encontrarnos

con piezas defectuosas, en mal estado, con errores en

su diseo, contaminadas con restos de otro tipo de

plstico o con ciertos qumicos utilizados para su limpieza que

pueden producir, a pesar de un correcto manejo posterior, grietas, burbujas o cualquier

otra anomala en la soldadura.

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2 . Preparacin superficialLa preparacin superficial es un proceso delicado, donde retiraremos impurezas y otros restos de la superficie a soldar, como polvo, restos de lijado de plstico, grasa, xido, etc., que pueden causar una unin defectuosa, de mnima eficacia, lo que puede reducir la vida de la pieza en su totalidad. Especial mencin me-recen los materiales reutilizados, con los que hay que ser muy minucioso en su preparacin.

Si existieran restos de aceite en la superficie, se puede utilizar papel absorbente desechable.

En determinados casos los abrasivos qumicos, como algunos disolventes, no sern recomendables, ya que podran dejar depsitos dainos en la zona de la unin. El nico que se contempla como seguro en prcticamente todos los casos sera el alcohol.

En ocasiones tambin debemos realizar un secado concienzudo posterior, por ejemplo, si trabajamos con ABS o policarbonatos, debido a que son materiales higroscpicos y absorben la humedad ambiente.

Un ejemplo de oxidacin superficial es el que podremos encontrarnos al tra-bajar con un soldador de aire caliente, algo que podremos solucionar utilizando gas nitrgeno. Tambin podremos tener problemas si el flujo de aire no es lim-pio, seco y libre de aceites, lo que dificultara la soldadura al precipitarse en esta unin.

3 . calentamientoRepasemos los puntos con ms susceptibilidad de fallo en esta etapa:

Calor de fusin.Cada plstico tiene una temperatura ptima para su fusin, que debemos con-sultar antes de iniciar nuestro trabajo. Esta es la diferencia fundamental entre los diferentes tipos de plsticos, que debemos conocer y respetar, puesto que tem-peraturas inferiores a la indicada no lograrn finalizar el proceso de soldadura y,

En esta etapa debemos limpiar bien estas superficies, ya sea con mtodos mecnicos, como lijas, para retirar virutas y otros residuos, o con abrasivos qumicos, etc.

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si son superiores, podemos producir estrs trmico que derivara en degrada-cin del plstico. Existe un margen de variacin en esta temperatura que estara muy relacionado con la experiencia del operario. En ocasiones se puede elevar la temperatura para poder trabajar a mayor velocidad, y viceversa.

Calibracin de termmetros.Debemos asegurarnos de que los termmetros con los que trabajemos estn calibrados, un dato tan obvio como fundamental. Podemos utilizar indicadores de barra de lpiz o un pirmetro de superficie.

Precalentamiento.Algunos tipos de plstico, como el polimetilmetacrilato, necesitan ser precalen-tados antes de empezar a manipularlos. No es lo habitual, pero ser necesario conocer esta propiedad a la hora de trabajar con determinados plsticos.

Tiempo de calentamiento.Este tiempo variar dependiendo no solo del plstico utilizado, sino tambin de la maquinaria. Se deben consultar las tablas de soldadura recogidas en las ins-trucciones del fabricante del equipo.

Espesor de la pieza a soldar.Dato importante a tener en cuenta. Dependiendo del espesor de la pieza, de la densidad, ajustaremos esta temperatura.

Temperatura ambiente.De gran relevancia cuando se trabaja en exteriores. Los factores climticos pue-den producir variaciones en cualquier etapa de la soldadura y, lgicamente, el rango de temperatura de fusin tambin puede verse alterado, sobre todo en condiciones climticas extremas.

Velocidad de fusinDebe ser constante a lo largo de toda la superficie a soldar, de esta forma evi-taremos las fisuras o la heterogeneidad en esta unin. Si se realiza ms rpido de lo debido se pueden dejar zonas sin alcanzar la temperatura ptima y que no lleguen a soldarse, y si se realiza ms lentamente se puede llegar a quemar el plstico.

Ejemplo de ndices de fusin para grupos de tuberas de resinas, segn la norma DIN 16776, parte I:

Grupo 003(VF 190/5; 0.1 0.4)

Grupo 005(0.4 0.7)

Grupo 010(0.7 1.3)

Se puede alcanzar un factor de soldadura de largo plazo de 0.8, de acuerdo a norma DVS 2203, parte A.

4 . consolidacinLos puntos clave en esta etapa seran:

Alineacin del rea a unir.Debemos emplear el tiempo necesario para este paso. Los extremos deben es-tar bien alineados, con gran precisin. Los motivos son los mismos que en el resto de los casos, de no conseguirse obtendremos una unin ineficaz, hetero-gnea, que acortar la vida de la soldadura.

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Un consejo para evitarlo es, por ejemplo, en el caso de soldadura de tubera, asegurarnos de una colocacin adecuada de las mordazas de sujecin, el tiem-po que sea preciso.

Presin de fusin.Viene indicada en las especificaciones de la maquinaria que vamos a utilizar. Debemos consultarla siempre antes de iniciar el proceso, ya que si es demasia-do elevada o demasiado baja, las molculas de los plsticos no interaccionarn adecuadamente, lo que dar lugar a fallos.

Espesor de la pieza a soldar.Punto clave en cualquier etapa de la soldadura. La presin que debemos apli-car variar considerablemente en funcin del grosor, tamao y densidad de los plsticos de la unin.

5 . enfriamientoPuntos a tener en cuenta de esta etapa para minimizar fallos:

Tiempo de enfriamiento.Es uno de los parmetros ms importantes del proceso, de l depender la es-tabilidad final de la soldadura. Existen tablas con recomendaciones que debe-mos revisar y respetar, puesto que un tiempo reducido provocar la aparicin de tensiones internas que debilitaran la unin. Debemos asegurarnos de que la soldadura no est sometida a variaciones en las constantes fsicas, sobre todo en la presin, hasta que la fusin se haya completado.

Presin de enfriamientoDurante esta etapa resulta fundamental comprender las fuerzas que se deben ejercer sobre la unin. Es decir, la friccin que apliquemos debe exceder la re-traccin que se produce en la propia pieza, para compensar as la presin final de soldadura. Si la friccin aplicada no es suficiente para esta compensacin, la presin final sera negativa, lo que ocasionara grandes tensiones residuales que podran dar lugar a poros e incluso oquedades, fallos que debilitaran la estruc-tura interna y, por tanto, la vida de la soldadura.

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Esto parte del comportamiento natural del plstico al ser calentado, al enfriarse tender a doblarse hacia el lado donde se aplic la soldadura. La mejor manera de prevenir esta retraccin sera soldando la pieza por ambos lados. Esto no es siempre posible, por lo que se suele recomendar fijar bien las estructuras con accesorios especficos o gatos.

Debemos medir estas fuerzas, y una vez alcanzada la unin, descender la pre-sin.

Tiempo de cambio.Debe reducirse al mnimo posible. No resulta difcil de comprender que los ex-tremos de la soldadura estn expuestos al aire, y por tanto se produce el enfria-miento superficial de los mismos, lo que directamente influye en la calidad de la unin.

Lgicamente, al igual que en las etapas anteriores, el espesor de la unin a soldar y la densidad de la misma afectarn de manera especial a este tiempo de cambio, que podremos reducir con mayor dificultad si trabajamos con reas ms gruesas.

Existen nuevas mquinas en el mercado que permiten acciones ms rpidas. Por ejemplo, algunas levantan la placa calentadora en lugar de deslizarla hacia el lado, consiguiendo as mayor control sobre la reduccin de este tiempo.

Condiciones climticas.Como se ha comentado en cada punto, resulta de gran trascendencia en cual-quier etapa del proceso de soldadura, siendo en esta ltima donde alcanza su mayor influencia, sobre todo si trabajamos en exteriores. Especial mencin tie-nen las temperaturas extremas, as como el viento, la lluvia, etc. Por ejemplo, si trabajamos en un ambiente con alta concentracin de humedad se podran crear burbujas que debilitaran la soldadura.

Lo aconsejable es disponer de estructuras que puedan aislar nuestro trabajo del exterior.

PArte III: MtodoS de coMProBAcIn Siguiendo los pasos descritos anteriormente y dedicando el tiempo necesa-rio a cada uno de ellos, es muy probable que la soldadura resulte exitosa. Aun as siempre se debe comprobar la estabilidad de la unin una vez fina-lizado el trabajo.

Existen diversos mtodos de comprobacin, en funcin del tipo de soldadura que utilicemos.

Mtodos de comprobacin en soldadura de tuberasa) Comprobacin del cordn de soldadura.Este mtodo suele ser el primero en realizarse, no es de alta precisin pero es muy orientativo. Con una herramienta especial extraeremos el cordn exterior que se ha formado al unir dos tuberas. De forma manual intentaremos romperlo, si no lo conseguimos es buena seal, la soldadura ser vlida.

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b) Comprobacin de soldadura de tubera por roturaMtodo ms preciso que el anterior. Existen mquinas especiales para este tipo de comprobacin. Se extrae una pequea muestra del rea de soldadura, que previamente habr sido perforada en unos puntos concretos. En estos orificios introduciremos unos tubos de acero y ejerceremos presin con un sistema hi-drulico, con lo que fraccionaremos la muestra. Si se rompiese por la zona sol-dada, esta soldadura no es vlida, y si lo hace por otra zona, estamos ante una soldadura correcta.

Mtodos de comprobacin en soldadura de lminasa) Chispmetro o comprobacin por alta frecuencia.Se realiza con un comprobador especial de alta frecuencia, que medir si existe flujo de corriente a travs de la soldadura, flujo que no debera hallarse por la nula conductividad elctrica de los plsticos. Si existiera este flujo, aparecera marcado con un rayo. Se deber a la existencia de grietas o poros en la solda-dura, concluyendo con un resultado no vlido. Este mtodo tambin se utiliza en la soldadura por extrusin. Para utilizar este mtodo es imprescindible que al otro lado de la soldadura haya un elemento conductor (hierro, )

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b) Comprobacin de lmina por rotura.Similar al mtodo empleado para la soldadura de tuberas, pero en este caso no hay que perforar la pieza. Utilizaremos una mquina especfica que estirar los bordes de la pieza hasta llegar a su rotura, con la misma interpretacin: si se produce en la zona de soldadura, no ser vlida.

c) Comprobacin por agujas comprobadoras y aire a presin.Se emplea en los trabajos sobre lminas en embalses por ser un mtodo muy apropiado debido a su sencillez y eficacia. La mquina deja un canal en la zona media de la soldadura, donde se colocar una aguja comprobadora y al otro lado un tapn, que evitar prdidas de aire. Aplicamos una presin para compro-bar si existen fugas en algn punto de esta soldadura.

d) Comprobacin por vaco. Se utiliza para confirmar una sospecha de fallo. Se revisa por partes la zona soldada mediante una campana y una bomba de vaco, donde previamente se habr vertido agua con jabn. Si aparecen burbujas estaremos confirmando la fuga, por lo que la soldadura no ser vlida.

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PArte IV: FALLoS en LA SoLdAdurA, SeGn Mtodo Existen ms de 10 mtodos de soldadura (por placa caliente, por aire caliente, por calor, por extrusin, por inyeccin, por ultrasonido, por alta frecuencia, por lser, por vibracin, por friccin, por disolvente, etc.). Sin embargo, en este apartado nos concentraremos en tres ampliamente utilizados y conoci-dos, para repasar los principales puntos donde debemos enfocar toda nuestra atencin, puesto que es en ellos donde se producen la mayora de los fallos.

Nota: Estos puntos se desarrollaron con amplitud en apartados anteriores, el objetivo de esta ltima parte ser remarcar de forma muy esquemtica qu de-bemos revisar dependiendo del mtodo elegido.

Fallos en la soldadura de tubo Error en la eleccin del material.

Error en la eleccin del mtodo de soldadura. Lo ms recomendable ser utilizar la soldadura a testa, en cuyo caso los puntos clave sern:

Contaminacin de las piezas y no reparar en su correcta preparacin superficial.

Condiciones ambientales del lugar de trabajo adversas, sea en exterior o en interior. Especial atencin sobre temperaturas extremas y humedad elevada.

Temperatura de fusin inadecuada.

Tiempo de fusin y de enfriamiento incorrectos.

Presin distinta a la indicada. Debemos revisar las tablas para estos tres ltimos puntos.

Fallos en la soldadura por extrusin Defectuosa preparacin superficial.

Alineacin errnea en las piezas a soldar.

Utilizar la tobera equivocada.

Mal estado del tefln (principalmente desgaste).

Mantener una velocidad muy variable.

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Fallos en la soldadura de electrofusin Insuficiente preparacin superficial.

Excesivo lijado superficial que debilitar la zona a soldar.

Tensin incorrecta del grupo electrgeno.

Mayor espacio del recomendado entre el tubo y el accesorio.

Desplazamiento de la pieza durante la fusin o interrupcin del ciclo de fusin.

Error al manejar el biselador o el redondeador.

Error al introducir los parmetros de soldadura en la mquina.

No respetar el tiempo de enfriamiento.

Fallos en la soldadura de lmina de pe Falta o exceso de presin

Falta o exceso de temperatura

Velocidad demasiado alta en relacin a la temperatura.

Que el punto 0 de presin est mal calculado.

Fallos en la soldadura de lmina de pvc Velocidad demasiado alta

Temperatura inadecuada

** Un fallo general que puede ocurrir en cualquier tipo de soldadura, es el mal estado de la mquina que est soldando.

Para ello se recomienda que las mquinas tengan un buen mantenimiento que garantice su buen uso.

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