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Manual de seguridad de soldadura por arco de metal protegido

Luis Almanza

L. Almanza

Universidad Tecnolgica del Suroeste de Guanajuato Carretera Valle de Santiago-Huamimaro Kilmetro 1.2, 20 de

Noviembre, 38400 Valle de Santiago, Gto.

O. Vargas, H. Ramos (eds.). Ciencias de los Procesos Industriales, Proceedings-ECORFAN- Spain, Madrid, 2015.

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Abstract

This project was proposed by the misuse or bad habit of some workers who do not follow exactly

the rules to be followed when using machine tools that currently exist in the workshop including

safety equipment that must carry the started to work in the workshop.

What should be done so that shop workers apply the established rules?

Introduccin

La soldadura (se define por soldadura a la unin de dos o ms metales por medio de otro metal) en

ingeniera, procedimiento por el cual dos o ms piezas de metal se unen por aplicacin de calor con

o sin aporte de otro material, llamado metal de aportacin, cuya temperatura de fusin es inferior al

de las piezas que han de soldarse.

Principios de funcionamiento

La soldadura por arco de metal protegido es por mucho el ms ampliamente utilizado de los

proceso de soldadura por arco. Aprovecha el calor del arco para derretir el metal base y la punta de

un electrodo consumible cubierto. El electrodo y el trabajo forman parte de un circuito elctrico que

se ilustra en la figura.

Este circuito comienza con la fuente de potencia elctrica e incluye los cables de soldadura,

un porta electrodos, una conexin con la pieza de trabajo, la pieza de trabajo (soldamento) y un

electrodo de soldadura por arco. Uno de los 2 cables de la fuente de potencia se conecta al trabajo,

el otro se conecta a la porta electrodos. La soldadura se inicia cuando se enciende un arco elctrico

cuando entre la punta del electrodo y el trabajo. El intenso calor de arco derrite la punta del

electrodo y la punta del trabajo cerca del arco.

En la punta del electrodo se forman con rapidez pequeos glbulos de metal fundido los

cuales se transfieren a travs del chorro del arco hasta el charco de soldadura fundida. De esta forma

se deposita metal de aporte conforme el electrodo se va consumiendo. El arco se mueve sobre el

trabajo con una longitud y velocidad de desplazamiento apropiadas, derritiendo y di fusionando una

porcin del metal base y aadiendo continuamente le metal de aporte. Puesto que el arco es uno de

los ms calientes que produce las fuentes de calor comerciales (se han medido temperaturas por

encima de los 5000 C (9000F) en su centro), la fusin del metal base se efecta en forma casi

instantnea al iniciarse el arco. Si la soldadura se hace en posicin plana u horizontal la

transferencia de metal es inducida por la fuerza de gravedad, la expansin de gas, fuerzas elctricas

y electromagnticas y la tensin superficial. Si se suelda en otras posiciones la gravedad actuara

oponindose a las dems fuerzas.

Objetivos.

Objetivo general: Analizar la seguridad al operar mquinas de soldar para proteger al

personal en general.

Objetivos especficos:

Aplicar las mejoras de seguridad en el rea de soldadura.

Comparar los resultados de las mejoras aplicadas.

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Dar seguimiento a las mejoras

4 Marco terico

La historia de la unin de metales se remonta a varios milenios, con los primeros ejemplos de

soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y el Oriente Medio. La soldadura

fue usada en la construccin del Pilar de hierro de Delhi, en la India, erigido cerca del ao 310 y

pesando 5.4 toneladas mtricas. La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que

los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurra la unin. En 1540,

Vannoccio Biringuccio public a de la pirotecnia, que incluye descripciones de la operacin de

forjado.

Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la industria continu

creciendo durante los siglos siguientes. Sin embargo, la soldadura fue transformada durante el siglo

XIX. En 1800, Sir Humphry Davy descubri el arco elctrico, y los avances en la soldadura por

arco continuaron con las invenciones de los electrodos de metal por un ruso, Nikolai Slavyanov, y

un americano, C. L. Coffin a finales de los aos 1800, incluso como la soldadura por arco de

carbn, que usaba un electrodo de carbn, gan popularidad. Alrededor de 1900, A. P. Strohmenger

lanz un electrodo de metal recubierto en Gran Bretaa, que dio un arco ms estable, y en 1919, la

soldadura de corriente alterna fue inventada por C. J. Holslag, pero no lleg a ser popular por otra

dcada.

4.1 Soldadura por arco de metal protegido

Figura 4 Electrodo actuando.

Seguridad en soldadura al arco.

Cuando se realiza una soldadura al arco, durante la cual ciertas partes conductoras de

energa elctrica estn al descubierto, el operador tiene que observar con especial cuidado las reglas

de seguridad, a fin de contar con la mxima proteccin personal y tambin proteger a las dems

personas que trabajan a su alrededor. En la mayor parte de los casos, la seguridad es una cuestin de

sentido comn. Los accidentes pueden evitarse si se cumplen las siguientes reglas:

Proteccin personal: Siempre utilice todo el equipo de proteccin necesario para el tipo de

soldadura a realizar.

El equipo consiste en:

Mascara de soldar, protege los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactnicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas.

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Guantes de cuero, tipo mosquetero con costura interna para proteger manos y muecas.

Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y exposicin a rayos ultravioletas del arco.

Polainas y casaca de cuero, cuando es necesario hacer soldadura en posiciones vertical y sobre cabeza deben usarse estos aditamentos para evitar las severas quemaduras del metal fundido.

Zapatos de seguridad, que cubran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras.

Gorro, protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones.

Figura 4.1 Proteccin personal

Importante: Evite tener en los bolsillos todo material inflamable como fsforos, encendedores o papel celofn. No use

ropa de material sinttico, use ropa de algodn.

Proteccin de la vista: La proteccin de la vista es un asunto tan importante que merece

consideracin aparte. El arco elctrico que se utiliza como fuente calorfica y cuya temperatura

alcanza sobre los 4.000c, desprende radiaciones visibles y no visibles. Dentro de estas ltimas

tenemos aquellas de efecto ms nocivo como los rayos ultravioleta e infrarrojo.

Figura 4.2 Proteccin de la vista

El tipo de quemadura que el arco produce en los ojos no es permanente aunque si es

extremadamente dolorosa. Su efecto es como tener arena caliente en los ojos

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Para evitarla, debe utilizarse un lente protector (vidrio inactnico) que ajuste bien y, delante

de ste, para su proteccin, siempre hay que mantener una cubierta de vidrio transparente la que

debe ser sustituida inmediatamente en caso de deteriorarse.

A fin de asegurar una completa proteccin el lente protector debe poseer la densidad

adecuada al proceso e intensidad de corriente utilizada la siguiente tabla le ayudara a seleccionar el

lente adecuado:

Tabla 4

Seguridad al usar una maquina soldadora.

Antes de usar la mquina de soldar al arco debe guardarse ciertas precauciones, conocer su

operacin y manejo como tambin los accesorios y herramientas adecuadas. Para ejecutar el trabajo

con facilidad y seguridad deben observarse ciertas reglas muy simples.

Maquina soldadora (fuente de poder).

Recomendaciones para la instalacin, operacin y mantencin:

Slo personal calificado debe realizar la instalacin elctrica del equipo.

No instale o ponga el equipo cerca o sobre superficies combustibles o atmosferas inflamables.

No sobrecargue el cableado de su instalacin elctrica.

Respete el ciclo de trabajo que requiere su equipo para permitir su periodo de enfriamiento.

Recuerde que el periodo de trabajo continuo de su equipo depende del amperaje utilizado.

Revise cuidadosamente el automtico y el circuito de alimentacin.

Cubra los bornes de la mquina de soldar.

Asegrese que el cable de soldadura posea la seccin y las caractersticas necesarias para conducir la corriente que se requiere, no utilice cables en mal estado o inadecuado.

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Desconecte la energa elctrica cuando realice la conexin del enchufe del equipo a la fuente de energa.

Circuitos con corriente:

En la mayora de los talleres el voltaje usado es 220 380 volts. El operador debe tener en

cuenta el hecho de que estos son voltajes altos, capaces de inferir graves lesiones. . Por ello es muy

importante que ningn trabajo se haga en los cables, interruptores, controles, etc., antes de haber

comprobado que la mquina ha sido desconectada de la energa, abriendo el interruptor para des

energizar el circuito. Cualquier inspeccin en la mquina debe ser hecha cuando el circuito ha sido

des energizado.

Figura 4.3 Circuitos con corriente

Lnea a tierra.

Todo circuito elctrico debe tener una lnea a tierra para evitar que la posible formacin de

corrientes parsitas produzca un choque elctrico al operador, cuando ste, por ejemplo, llegue a

poner una mano en la carcasa de la mquina. Nunca opere una mquina que no tenga su lnea a

tierra.

Cambio de polaridad.

El cambio de polaridad se realiza para cambiar el polo del electrodo de positivo (polaridad

invertida) a negativo (polaridad directa). No cambie el selector de polaridad si la maquina est

operando ya que al hacerlo saltara el arco elctrico en los contactos del interruptor destruyndolos.

Si su mquina soldadora no tiene selector de polaridad, cambie los terminales cuidando que sta no

est energizada.

Cambio de rango de amperaje.

Cuando se est soldando, esto puede producir daos en las tarjetas de control, u otros

componentes tales como tiristores, diodos, transistores, etc.

En mquinas tipo clavijeros no se debe cambiar el amperaje cuando el equipo est soldando

ya que se producen serios daos en los contactos elctricos, causados por la aparicin de un arco

elctrico al interrumpir la corriente.

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Figura 4.4 Cambio de rango de amperaje

Circuito de soldadura.

Cuando no est en uso la porta electrodos, nunca debe ser dejado encima de la mesa o en

contacto con cualquier otro objeto que tenga una lnea directa a la superficie donde se suelda. El

peligro en este caso es que el porta electrodo, en contacto con el circuito a tierra, provoque en el

transformador del equipo un corto circuito. La soldadura no es una operacin riesgosa si se respetan

las medidas preventivas adecuadas, esto requiere un conocimiento de las posibilidades de dao que

pueden ocurrir en las operaciones de soldar y una precaucin habitual de seguridad por el operador.

Figura 4.5 Circuito de soldadura

4.2 Seguridad en operaciones de soldadura

Condiciones ambientales que deben ser consideradas.

Riesgos de incendio: En el lugar de trabajo pueden estar presentes atmosferas peligrosas,

siempre tenga presente que existe el riesgo de incendio si se juntan los 3 componentes del tringulo

del fuego (combustible, oxgeno y calor) observe que basta que se genere calor (ni siquiera es

necesaria una chispa) y recuerde que existen substancias con bajo punto de inflamacin, algunas

recomendaciones prcticas para prevenir riesgos de incendio son las siguientes:

Nunca se debe soldar en la proximidad de lquidos inflamables, gases, vapores, metales en polvo o polvos combustibles. Cuando el rea de trabajo contiene gases, vapores o polvos, es

necesario mantener perfectamente aireado y ventilado el lugar mientras se suelda.

Antes de iniciar un trabajo de soldadura siempre identifique las potenciales fuentes generadoras de calor y recuerde que ste puede ser transmitido a las proximidades de materiales

inflamables por conduccin, radiacin o chispa.

Utilice equipo de proteccin personal. Disponga siempre de un extintor en las cercanas del rea de trabajo.

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Los equipos de soldar se deben inspeccionar peridicamente y la frecuencia de control se debe documentar para garantizar que estn en condiciones de operacin segura.

Las condiciones de trabajo pueden cambiar, realice test tan a menudo como sea posible para identificar potenciales ambientales peligrosos.

Figura 4.6 Seguridad en operaciones de soldadura

Ventilacin.

Soldar en reas confinadas sin ventilacin adecuada puede considerarse una operacin

arriesgada, porque al consumirse el oxgeno disponible, a la par con el calor de la soldadura y el

humo restante, el operador queda expuesto a severas molestias y enfermedades.

Figura 4.7 Ventilacin

Humedad.

La humedad entre el cuerpo y algo electrificado forma una lnea a tierra que puede conducir

corriente al cuerpo del operador y producir un choque elctrico. El operador nunca debe estar sobre

una poza o sobre suelo hmedo cuando suelda, como tampoco trabajar en un lugar hmedo.

Deber de conservar sus manos, vestimenta y lugar de trabajo continuamente secos.

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Figura 4.8 Humedad

Posiciones de la soldadura:

Figura 4.9 Posiciones de la soldadura

Figura 4.10 Uniones de tuberas

Esquemas bsicos

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Figura 4.11 Esquemas bsicos

Figura 4.12 Variaciones de bisel

Almacenamiento del electrodo.

Previamente definiremos los siguientes conceptos:

Condiciones de almacenamiento: son aquellas que se deben observar al almacenar en cajas cerradas.

Condiciones de mantencin: son las aquellas que se deben de observar una vez que los electrodos estn fuera de sus cajas.

Figura 4.13 Almacenamiento del electrodo

Condiciones de almacenamiento y mantencin de electrodos.

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Tabla 4.1

Recomendaciones para el resecado de electrodos.

Reacondicionamiento o resecado: aquellos electrodos que han absorbido humedad ms all

de los lmites recomendados, por la norma requieren ser reacondicionados a fin de devolver a los

electrodos sus caractersticas.

Esta se realiza en hornos con circulacin de aire, en el momento de introducir lo electrodos

en el horno la temperatura no debe superar los 100C.

Tabla 4.2

4.3 Problemas y defectos comunes en la soldadura al arco

Mal aspecto. Causas probables:

1. Conexiones defectuosas.

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2. Recalentamiento.

3. Electrodo inadecuado.

4. Longitud de arco y amperaje inadecuado.

Recomendaciones:

1. Usar la longitud de arco, el ngulo (posicin) del electrodo y la velocidad de avance adecuados.

2. Evitar el recalentamiento.

3. Usar un vaivn uniforme.

4. Evitar usar corriente demasiado elevada.

Figura 4.14 Mal aspecto

Penetracin excesiva.

Causas probables:

1. Corriente muy elevada.

2. Posicin inadecuada del electrodo.

Recomendaciones:

1. Disminuir la intensidad de la corriente.

2. Mantener el electrodo a un ngulo que facilite el llenado del bisel.

Figura 4.15 Penetracin excesiva

Salpicadura excesiva:

Causas probables:

1. Corriente muy elevada.

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2. Arco muy largo.

3. Soplo magntico excesivo.

Recomendaciones:

1. Disminuir la intensidad de la corriente.

2. Acortar el arco.

3. Ver lo indicado para arco desviado o soplado.

Figura 4.16 Salpicadura excesiva

Arco desviado.

Causas probables:

1. El campo magntico generado por la CC produce la desviacin del arco (soplo magntico).

Recomendaciones:

1. Usar CA.

2. Contrarrestar la desviacin del arco con la posicin del electrodo, mantenindolo en un ngulo

apropiado.

3. Cambiar de lugar la grampa a tierra

4. Usar un banco de trabajo no magntico.

5. Usar barras de bronce o cobre para separar la pieza del banco.

Figura 4.17 Arco desviado

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Soldadura porosa:

Causas probables:

1. Arco corto.

2. Corriente inadecuada.

3. Electrodo defectuoso.

Recomendaciones:

1. Averiguar si hay impurezas en el metal base.

2. Usar corriente adecuada.

3. Utilizar el vaivn para evitar sopladuras.

4. Usar un electrodo adecuado para el trabajo.

5. Mantener el arco ms largo.

6. Usar electrodos de bajo contenido de hidrgeno.

Figura 4.18 Soldadura porosa

Soldadura agrietada:

Causas probables:

1. Electrodo inadecuado.

2. Falta de relacin entre tamao de la soldadura y las piezas que se unen.

3. Mala preparacin.

4. Unin muy rgida.

Recomendaciones:

1. Eliminar la rigidez de la unin con un buen proyecto de la estructura y un proceso de soldadura

adecuado.

2. Precalentar las piezas.

3. Soldar desde el centro hacia los extremos o bordes.

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Figura 4.19 Soldadura agrietada

Combadura.

Causas probables:

1. Diseo inadecuado.

2. Contraccin del metal de aporte.

3. Sujecin defectuosa de las piezas.

4. Preparacin deficiente.

5. Recalentamiento en la unin.

Recomendaciones:

1. Corregir el diseo.

2. Martillar (con martillo de pea) los bordes de la unin antes de soldar.

3. Aumentar la velocidad de trabajo (avance).

4. Evitar la separacin excesiva entre piezas.

5. Fijar las piezas adecuadamente.

6. Usar un respaldo enfriador.

7. Adoptar una secuencia de trabajo.

8. Usar electrodos de alta velocidad y moderada penetracin.

Figura 4.20 Combadura

Soldadura quebradiza.

Causas probables:

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1. Electrodo inadecuado.

2. Tratamiento trmico deficiente.

3. Soldadura endurecida al aire.

4. Enfriamiento brusco.

Recomendaciones:

1. Usar un electrodo con bajo contenido de hidrgeno o de tipo austentico.

2. Calentar antes o despus de soldar o en ambos casos.

3. Procurar poca penetracin dirigiendo el arco hacia el crter.

4. Asegurar un enfriamiento lento.

Figura 4.21 Soldadura quebradiza

Penetracin incompleta:

Causas probables:

1. Velocidad excesiva.

2. Electrodo de excesivo.

3. Corriente muy baja.

4. Preparacin deficiente.

5. Electrodo de pequeo.

Recomendaciones:

1. Usar la corriente adecuada. Soldar con lentitud necesaria para lograr buena penetracin de raz.

2. Velocidad adecuada.

3. Calcular correctamente la penetracin del electrodo.

4. Elegir un electrodo de acuerdo con el tamao de bisel.

5 Dejar suficiente separacin en el fondo de bisel.

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Figura 4.22 Penetracin incompleta

Fusin deficiente.

Causas probables:

1. Calentamiento desigual o irregular.

2. Orden (secuencia) inadecuado de operacin.

3. Contraccin del metal de aporte.

Recomendaciones:

1. Puntear la unin o sujetar las piezas con prensas.

2. Conformar las piezas antes de soldarlas.

3. Eliminar las tensiones resultantes de la laminacin o conformacin antes de soldar.

4. Distribuir la soldadura para que el calentamiento sea uniforme.

5. inspeccionar la estructura y disponer una secuencia (orden) de trabajo.

Figura 4.23 Fusin deficiente

Distorsin (deformacin):

Causas probables:

1. Calentamiento desigual o irregular.

2. Orden (secuencia) inadecuado de operacin.

3. Contraccin del metal de aporte.

Recomendaciones:

1. Puntear la unin o sujetar las piezas con prensas.

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2. Conformar las piezas antes de soldarlas.

3. Eliminar las tensiones resultantes de la laminacin o conformacin antes de soldar.

4. Distribuir la soldadura para que el calentamiento sea uniforme.

5. Inspeccionar la estructura y disponer de una secuencia (orden) del trabajo.

Figura 4.24 Deformacin

Socavado.

Causas probables:

1. Manejo defectuoso del electrodo.

2. Seleccin inadecuada del tipo de electrodo.

3. Corriente muy elevada.

Recomendaciones.

1. Usar vaivn uniforme en las soldaduras de tope.

2. Usar electrodo adecuado.

3. Evitar un vaivn exagerado.

4. Usar corriente moderada y soldar lentamente.

5. Sostener el electrodo a una distancia prudente del plano vertical al soldar filetes horizontales.

Figura 4.25 Socavado

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Recomendacin.

El operador debe proteger los ojos y la piel de la radiacin producida por el arco.se

recomienda usar una careta para soldar con un filtro ocular adecuado, as como ropa oscura

preferiblemente de lana para proteger la piel.

Conviene usar guantes y ropa de cuero para protegerse contra las quemaduras por las

salpicaduras del arco. La quemadura ocular similar a las quemaduras en la piel por el sol, es muy

dolorosa durante un periodo de 24 a 48 horas.

La piel no protega expuesta al arco tambin puede quemarse. En caso de quemaduras

severas se debe consultar a un mdico.

4.4 Resultados

El presente manual es un material de apoyo para los trabajadores de la compaa especficamente

para los trabajadores que se encuentran ubicados en la seccin de soldadura y pailera que,

regularmente es un rea bastante transitada debido a que las reparaciones ms comunes que realiza

la empresa es en esta rea en especfico.

Dadas estas circunstancias se requiere de un mayor cuidado para la aplicacin correcta de la

soldadura, desde que se va a comenzar el proceso, principalmente la finalidad de este manual es

evitar accidentes para los operadores

Inmediatamente al momento de dar lectura y aplicacin al manual los operadores trabajaron

de forma ms segura y es algo que se reflej por completo en el rea de soldadura ya que se

comenzaron a evitar la mayora de los percances que da con da se suscitaban.

4.5 Conclusiones

Al terminar el manual de seguridad se observ que se obtuvieron mejores resultados en eficiencia,

limpieza y trabajo, debido a las mejoras propuestas. Adems de la importancia que tomaron los

dueos y la colaboracin de los empleados.

Considerada la necesidad, oportunidad y viabilidad del proyecto adems contiene

recomendaciones que puede emplearse como gua para evitar algn accidente y a las mquinas de

un desgaste no deseado.

Teniendo en cuenta los recursos tcnicos disponibles y el nivel de formacin del personal de

la empresa, el plan de mantenimiento preventivo propuesto es apropiado ya que se indica los

procedimientos y pasos para realizar la labor de una manera muy didctica.

Es muy importante saber cmo operar las mquinas de soldar en general para obtener

buenos resultados en los trabajos realizados, ya que contando con los conocimientos sobre las

mquinas se podr dar mayor vida til de estas adems de obtener alta calidad en las piezas.

4.6 Referencias

Argentina warez libros de soldadura www.manualesdesoldadura.blogspot.com

Seguridad de corte con arco de metal protegido: Thielsch, H y Quass, J. Shielded- metal-arc

cutting and grooving, en Welding Journal 33(5).

106

Supt. Of Documents, U.S Govt. Printing Office.

U. S. Government Printing Office. Underwater cutting and welding manual, NAVSHIPS 250-692-9

Washington, D.C.