Manual Ofw

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE DIST RIT O CAPIT AL

CENT RO NACIONAL DE MET ALURGIA Y SOLDADURA ÁREA OCUP ACIONAL: SOLDADURAS DE MANTENIMIENTO

PROCESO OFW SOLDADURA Y CORTE OXICOMBUSTIBLES BAJO NORMAS DE COMPETENCIAS LABORALES

INSTRUCTOR: FIDEL GARCIA NAVARRO BOGOTA DC. 2006

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SOLDADURA Y CORTE OXICOMBUSTIBLE

BREVE HISTORIA El hombre descubrió en forma accidental la fusión del cobre con el estaño, produciendo una aleación que actualmente se conoce como bronce. Entonces, comenzó a utilizarlo en la fabricación de sus instrumentos de caza y utensilios de cocina Hacía el año 200 a. C; el pueblo Etrusco tenia conocimientos razonables de metalurgia, ya que fundía el Fe con cierta perfección. En este periodo, el hombre también paso a fabricar utensilios mas complejos, paso de utensilios de una pieza a aquellas de dos o mas partes, uniendo piezas pequeñas para obtener otras mas grandes. De esta manera inventó una manera de juntarlas. Mediante el proceso de forja en caliente, fundiendo una contra la otra hasta obtener la soldadura por forja. Este único proceso de soldadura se mantuvo por cerca de 3000 años hasta ó el desarrollo generado por la revolución industrial en el siglo 19 hizo surgir nuevos procesos de soldadura que fueron perfeccionándose. El proceso hoz combustible surgió en 1899, cuando se produjo a escala industrial el carburo de calcio. El acetileno tenía que ser consumido en el mismo lugar donde era producido, ya que su transporte resultaba imposible por ser explosivo, bajo ciertas condiciones de compresión. En 1897, se concedió a la CIA. Francesa del Acetileno DISSOUS la patente para acondicionar y transportar el Acetileno en forma segura, es decir, usando recipientes que contienen sustancias porosas bajo la forma de pequeños granos o polvos tales como:  PIEDRA POMES  MAZA CERAMICA Estas substancias se volvieron conocidas como “Masa Porosa”, cuya tecnología fue desarrollada más recientemente. Las operaciones de Soldadura Oxi-combustible y las labores de Oxicorte plantearon la necesidad de inventar el Soplete Oxicorte cuya invención se debe a “RICARD FOUCHE”. En los años que sucedieron al descubrimiento del primer soplete, fue posible obtener una llama capaz de fundir los metales con facilidad. Los primeros operadores que creyeron en la eficiencia del proceso OFW., fueron los profesionales liberales. Sólo más tarde su aplicación industrial pasaría a ser ampliamente utilizado.

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EL PROCESO DE SOLDADURA Y CORTE OFW Las Soldadura es un procedimiento que tiene por objetivo unir dos o más piezas entre sí, con o sin adición de metal de aporte, con la finalidad de formar una unión que posea propiedades mecánicas deseables para el fin al que se destina la obra. El proceso de soldadura oxi-combustible OFW – se utiliza desde hace muchos años en la industria manufacturera y sigue siendo un proceso importante en la soldadura o unión de varios metales. En este proceso de soldadura intervienen dos clases de gas y un equipo de soldadura oxi- combustible a saber:  

GAS CARBURANTE, ( gas combustible ) GAS COMBURENTE, ( gas oxidante )

Los Gases Combustibles dan origen a la llama y los Comburentes son los que promueven la reacción de Combustión. Para la Soldadura y el Corte, la dupla que se utiliza por excelencia es la llama Oxiacetilenica conformada por:  OXIGENO ( Gas Comburente )  ACETILENO ( Gas Combustible ) Estos Gases, Comburente y Combustible, son la mezcla perfecta que producen la combustión que no es más que una reacción química de Oxidación en la cual se desarrolla una gran cantidad de calor que es transferida al material que, de hecho se calienta. El proceso Oxicombustible emplea varios gases Combustibles, entre otros como lo son:     

EL ACETILENO - C2H2 EL PROPANO - C3H8 BUTANO - C4H10 EL GAS NATURAL – CH4 EL GLP.- C3H8 C4H10 ( Gas Licuado de Petróleo )

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EL EQUIPO OXICOMBUSTIBLE Dentro del proceso OFW se realizan varias funciones, entre otras la Operación de unir varios metales entre si como lo son las uniones disímiles y las de un mismo metal. Calentamiento con llama y Oxicorte. Para estas Operaciones se diseñaron unos Equipos y accesorios que funcionan con los gases mencionados anteriormente. ACCESORIOS:  REGULADORES DE GAS CON MANOMETROS DE ALTA Y BAJA PRESION  ARRESTADORES DE LLAMA  MANGUERAS DE GAS Y OXIGENO ( ROJA Y VERDE ) ISO-A ( ROJA YAZUL ) ISO-E  VÁLVULAS UNIDIRECCIONALES  MANGO MEZCLADOR  PICO O BOQUILLA DE SOLDAR,  BOQUILLA DE CALENTAR,  CHISPERO  AGUJAS DESTAPA BIQUILLAS  

CILINDROS: CILINDROS DE GAS CARBURANTE ( gas combustible ) CILINDROS DE GAS COMBURENTE ( gas oxidante )

PRIMERO LA SEGURIDAD La Seguridad, bajo todos los aspectos, es una materia muy importante y se deben conocer todos los PELIGROS para observar y aplicar un Criterio correcto sobre la forma de cómo evitarlos. Las practicas de SEGURIDAD y SALUD deben aplicarse tanto en la casa como en el trabajo. Nuestra casa es entre otros, unos de los sitios de mayor peligro. Puede producirse heridas por cortaduras, quemaduras, heridas en los ojos producidas por objetos o por el sol mediante sus rayos ultravioletas, caídas, descargas eléctricas, gases tóxicos, explosiones etc etc. Todos estos accidentes pueden producirse en la industria, con la diferencia de que algunas heridas y sus causas se pueden controlar o eliminar con mas facilidad. En los trabajos de soldeo existen los mismos peligros que se encuentran en todo el trabajo o labor de metal mecánica. Los accidentes pueden evitarse, estando atentos y observando ciertas medidas de precaución.

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SEGURIDAD ANTE TODO En su trabajo es usted el que impone la “seguridad ante todo”. Siempre debe tener presente su propia seguridad y protegerse contra los riesgos que implica el proceso de oxi-combustible. Los sopletes oxi-combustibles usan gases presurizados altamente inflamables. Manejos impropios de estos equipos pueden causar explosiones y crear peligrosos y desastrosos incendios. No use el soplete oxi-combustible al menos que no haya sido completamente entrenado en la operación y mantenimiento del equipo, por personal técnico altamente calificado. PRACTICAS DE SEGURIDAD PARA TRABAJOS CON OXICOMBUSTIBLES EL PRCESO OFW ES USADO BASICAMENTE EN OPERACIONES DE:      

SOLDADURA CORTE CALENTAMIENTO PULIMIENTO LIMPIEZA ENDERESADO TÉCNICO

Los equipos fabricados en la actualidad son seguros, pero como dijimos anteriormente, utilizados en manos inexpertas pueden producirse incendios y explosiones. existen dos dispositivos de seguridad que ayudan a prevenir dichos accidentes, que son:  

LOS ARRESTADORES DE LLAMAS LAS VALVULAS UNIDIRECCIONALES

PELIGROS DEL OXIGENO Y EL GAS COMBUSTIBLE

El oxigeno es un gas necesario para la vida. Constituye el 21 % del aire que respiramos.

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Si se redujera ese nivel de oxigeno o sea del 21 % al 15 %, una vela no encendería; y si se aumentara al 25 %, las motas de algodón se quemarían ocho veces más rápido de lo normal. El enriquecimiento con oxigeno permite que la combustión se acelere. Cuando se usa un equipo oxi-combustible, gran parte del oxigeno pasa directo a través del área de la mezcla enriquecida de oxigeno y nos aumenta el volumen de oxigeno en el recinto donde estemos laborando u ejecutando la operación ya sea de soldadura, corte, calentamiento e.t.c. En consecuencia, el corte, la soldadura, el calentamiento y toda labor realizada con oxi-combustible, en recintos cerrados requiere de buena ventilación, no solo para remover el humo si no también para retirar el exceso de oxigeno de la atmósfera circundante. Por la misma razón, el oxigeno nunca debe ser utilizado para ayudar a una persona a respirar mas fácilmente cuando se realizan operaciones en recintos cerrados. Otro peligro del oxigeno esta relacionado con su manipulación en presencia de aceite o grasa ya que pueden relacionarse violentamente. Este efecto es particularmente peligroso si ocurre en el interior del regulador cuando la válvula de un cilindro es abierta. En los equipos de soldadura y corte con oxi-combustibles, el oxigeno y el gas combustible se hayan separadamente y alimentan al soplete a través de mangueras de alta presión, independientes la una de la otra, porque una mezcla de combustible con solo un poco de oxigeno puede generar una explosión. El acetileno, a presiones superiores de 15 lb- pul2 se hace inestable y puede generar una Reacción en cadena Un retroceso de flujo de gas combustible, puede ocurrir cuando el cilindro de oxigeno está bajo en presión o vacío. El gas combustible, a presiones más altas que las del Oxigeno, puede ingresar al sistema de oxigeno formando mezclas en la manguera, el regulador y posiblemente en el cilindro de OxigenoEncender el soplete sin haber purgado previamente las mangueras puede generar un retroceso rápido, resultando una explosión en el soplete, las mangueras o el regulador. Para evitar el peligro de un retroceso sostenido o total, se debe instalar tanto al soplete como al regulador, unos dispositivos de seguridad llamados:  

VÁLVULAS UNIDIRECCIONALES Y ARRESTADORES DE LLAMA.

VALVULAS UNIDIRECCIONALES Y ARRESTADORES DE LLAMA Las Válvulas o cheques unidireccionales previenen el flujo inverso de lo

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Son válvulas de una vía. Que consisten en una bola o disco forzado contra una superficie de seguridad por un dispositivo especial. La presión del gas abre la válvula permitiendo que el gas fluya. Cuando el flujo se detiene, la válvula se sierra y no deja que el gas corra en dirección contraria. Las válvulas cheques deben ser colocadas en las conexiones de alimentación de los sopletes, o medir en las entradas de gas combustible y oxigeno al soplete Por ser sensibles al polvo y a daños en los asientos, deben ser revisados mínimo cada seis meses para asegurarse de que están en condiciones aptas de trabajo. Cuando la válvula de un cilindro lleno de oxigeno se abre y existe residuos de gas combustible. En este caso, bloquear la salida del soplete, durante la operación puede forrar al oxigeno a ingresar en la línea del gas combustible. Los arrestadores de llama modernos integran muchas funciones de seguridad. Eliminan el riesgo de una explosión en el regulador para detener retroceso de la llama en ese punto. Funciones de seguridad de los arrestadores de llama:. 

Válvula cheque:

Diseñada para trabajo pesado dentro del arrestador, detiene el flujo de gas que ingrese o intente hacerlo en dirección contraria. 

Arrestador de llama:

Dispositivo sensible a la presión, que corta en el flujo de gas si llegase a ocurrir una explosión. Este arrestadór cuenta con una válvula térmica de corte, que detiene el flujo de gas cuando el arrestador se calienta por encima de 90 =220 f Las válvulas unidireccionales de llama son esenciales para proteger alas personas e instalaciones de peligros causados por el mal uso de los equipos oxicombustibles.

CLASES DE EXPLOSIONES Un retroceso de llama es una explosión usualmente acompañada de un sonido tipo “ silbido” limitado a la cabeza de el soplete; puede ocurrir cuando la llama de calentamiento o de corte se coloca muy cerca de la pieza a cortar. Así como la velocidad de gas mezclado se reduce cuando se aleja de la llama, también se cae por debajo de la rata necesaria, esta entonces quema hacia adentro del soplete. Si la cabeza del soplete calienta por encima de los 600º F, la iniciación espontánea de los gases en su interior puede aparecer dando lugar a un retroceso de llama. Un retroceso de llama puede causar daños a los equipos y otros materiales además lesiones personales. Un retroceso de llama es una explosión que progresa desde el soplete hacía el equipo que provee el gas. Sus consecuencias pueden ser:

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daño del soplete 9

 

quemaduras en las mangueras y por ultimo una fuerte explosión del regulador o el cilindro.

Los retrocesos de llama pueden convertirse rápidamente en fuego dentro de la cabeza del soplete. El silbido se hace cada ves más fuerte a medida que los gases se queman. Si esto sucede, cierre inmediatamente la válvula de oxigeno del soplete, apague el equipo, y verifique cual es la causa del problema.

QUE HACER EN CASO DE RETROCESO DE LA LLAMA Antes de proceder a interrumpir el retroceso debemos conocer los tipos de retroceso de llama y sus causas. Existen tres tipos de retroceso de llama a saber:

A. retroceso momentáneo B. retroceso sostenido C. retroceso total. RETROCESO MOMENTANEO En el retroceso momentáneo, la llama retrocede, al interior del soplete, con un estallido. Entonces la llama se apaga o se vuelve a encender en la punta de la boquilla. El retroceso de llama momentáneo es inofensivo en si mismo, pero puede ser síntoma o señal de algún defecto del equipo o del suministro de gas.

CAUSAS: Las causas del retroceso momentáneo ocurren cuando la velocidad de combustión es superior a la velocidad de salida de la mezcla gaseosa. En el caso contrario, la llama será arrastrada por los gases, lo que a veces se llama soplido. Cuando reina el equilibrio entre la velocidad de combustión de la mezcla de gases y su velocidad de salida, la llama se quema de forma estable. En la practica, la velocidad de salida de la mezcla de gases en una boquilla de corte es unas diez veces superior a la velocidad de combustión. Entonces, ¿ como puede haber equilibrio entre el flujo y la combustión con una diferencia de velocidades tan grande? La respuesta es que no hay equilibrio en todo el orificio, sino solo junto a la pared del orificio, donde la velocidad del gas se ve reducida por la fricción contra la pared. Las causas mas frecuentes en un retroceso de llama momentáneo son:    

ajuste incorrecto de presión en el soplete o regulador. Caídas de presión debidas a la longitud y diámetro de las mangueras. La presión del gas en el cilindro es demasiado baja. Una manguera de gas está estrangulada.

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 Obstrucción por suciedad en la boquilla o en las mangueras.  Defectos de diseño en el equipo tales como: orificios de boquilla demasiado grande.  Salpicaduras del metal fundido en los orificios e la boquilla ya sea en la operación de soldadura o corte.  Paredes del orificio desiguales o rayadas.  Una llama demasiado oxidante, ose con exceso de presión de oxigeno produce recalentamiento de la boquilla implicando un aumento de la temperatura de la mezcla de gas, lo que a su vez eleva la velocidad de combustión. El aumento de la temperatura de la mezcla de gases aumenta también la presión en la cámara de mezcla, generando así el retroceso de llama momentáneo. El calentamiento de la boquilla puede iniciar también la descomposición del acetileno, lo cual conduce a su vez al retroceso momentáneo.

NOTA:

ES IMPORTANTE EVITAR EL CALENTAMIENTO DE LA BOQUILLA. Y ESTA SE EVITA CALIBRANDO UNA PRESIÓN DE GAS Y OXIGENO ADECUADOS PARA EL USO DE CADA BOQUILLA.

RETROCESO SOSTENIDO En el retroceso sostenido, la llama retrocede, y continua quemándose en el interior del soplete, normalmente en el mismo punto donde tiene lugar la mezcla. el retroceso sostenido se caracteriza por un estallido inicial, seguido por un silbido o sonido chirriante al continuar la combustión. si no se interrumpe rápidamente el retroceso sostenido, podrá fundirse el soplete, con riesgo de daños no solo al equipo sino quemaduras personales causadas por la fuga de la combustión.

CAUSAS: El retroceso sostenido suele comenzar con un retroceso momentáneo. el retroceso se desplaza hacía atrás como una denotación, con una onda de choque delante del frente de la llama. Cuando el frente de la denotación llega al inyector o al punto de mezcla, esta parte se calienta, al mismo tiempo que la presión de la onda de choque presiona el oxigeno y el gas combustible hacía atrás, al interior de sus conductos respectivos. Cuando el oxigeno y el gas combustible fluyen una vez mas hacía afuera después del retroceso momentáneo, puede ocurrir el retroceso sostenido en el punto de mezcla si la temperatura de la pared ha alcanzado la temperatura de inyección de la mezcla de gas. Una forma de reproducir el riesgo de retroceso sostenido es reduciendo el riesgo de retroceso momentáneo y adoptando algunas medidas de diseño, tales como:    

Enfriando la cámara de mezcla y el tubo de gas mezclado. Evitando la turbulencia en el tubo de gas mezclado y orificio de la boquilla. Reduciendo el volumen de mezcla de gas en el tubo de gas mezclado. Evitando retorno de oxigeno retardado.

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RETROCESO TOTAL El retroceso total significa que la llama se traslada hacia atrás por el soplete y penetra en el sistema de suministro de gas, es decir en las mangueras y en el peor de los casos, incluso al interior de los reguladores. Si el retroceso total llega a un cilindro de acetileno que carezca del equipo de seguridad necesario, como lo son las válvulas atrapa-llamas, podría ocurrir lo peor. El retroceso total suele ser causado por el flujo inverso, por ejemplo: “ flujo de oxigeno al interior de la manguera de acetileno, formando una mezcla explosiva en la manguera. Esta mezcla puede incendiarse entonces por un retroceso causado al encender el soplete, con lo cual estallara la manguera.

CAUSAS: La causa del retroceso total y explosión de manguera suele ser la presencia de una mezcla explosiva de gas antes del punto de mezcla debido al flujo inverso, por ejemplo de oxigeno al interior de la manguera de gas combustible. Si ocurre el retroceso total al encender y hay una mezcla de gas suficientemente grande, tendrá lugar a una explosión tan violenta en la manguera que ésta estallara. Las causas mas comunes y que se deben tener en cuenta para evitar un flujo inverso o retroceso de llama total son: 

La boquilla esta obstruida por suciedad, escoria o tapada por golpes o daños, el gas a la presión mas alta puede fluir entonces a la manguera con la presión mas baja.  La presión del oxigeno esta cayendo por debajo de la presión del gas combustible. A menos que se cierre la válvula de oxigeno en el soplete, el gas combustible fluirá a la manguera de oxigeno. 

Si el operador cierra ambos reguladores y deja abiertas las válvulas del soplete al concluir el turno de labores, se evaluara primero el gas combustible con la presión mas baja, y entonces podrá fluir el oxigeno al interior de la manguera de gas combustible.  Una boquilla demasiado pequeña con relación a la abertura de la válvula del soplete forzará el gas a la presión mas alta hacia el conducto de gas a la presión mas baja, ya que la boquilla no deja pasar todo el gas.  Presión del oxigeno demasiado alta al encender el soplete. Si el operador abre ambas válvulas del soplete y trata de encender con el oxigeno fluyendo, el oxigeno podrá fluir hacia atrás, al interior de la manguera de gas combustible. NOTA: Usando válvulas unidireccionales y Arrestadores de llamas, podremos evitar todo tipo de retroceso de llama.

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Antes de encender el soplete debemos hacer un correcto purgado de mangueras de oxigeno y gas combustible durante un barrido por lo menos de unos 10 segundos, una detrás de la otra.

RECOMENDACIONES BÁSICAS PARA UNA OPERACIÓN DE CORTE Y SOLDADURA OXICOMBUSTIBLE SEGURAS 1) La instalación y operación de los equipos deben cumplir con las normas de seguridad que rigen el uso de los equipos oxi-combustibles. 2) Evitar el contacto de gases y aceite con los equipos de oxicorte, en especial el contacto de grasa o aceite con el oxigeno ya que este es explosivo ante el contacto con estos productos. 3) Prohibido fumar en el área donde se manipulen, almacenen y se trabaje con gases tanto inflamables como combustibles. 4) Revise que las conexiones de entrada a las válvulas, cabeza del soplete, estén libres de polvos, grasas y aceite como también otras suciedades. 5) Inspeccionar las conexiones acoples CGA de los cilindros y del equipo, como lo son las roscas que no estén deterioradas ni golpeadas. 6) Verificar que el equipo de oxicorte como el de soldadura estén instaladas las válvulas unidireccionales lo mismo que los atrapa-llamas. 7) Comprobar el buen estado de los reguladores de presión, tanto del oxigeno como el del gas. 8) Revisar las mangueras que no presenten averías ni estrangulamientos por accidentes de objetos caídos o incendios. 9) Después de una correcta instalación del equipo, verificar posibles fugas de gas con agua de jabón libre de grasas, en las conexiones. 10) Ubicar en un lugar seguro y amarrar los cilindros en sentido vertical para evitar que se caigan y ocurra un accidente. 11) Trabaje la operación de corte y soldadura en lugar o recinto ventilado y aireado. 12) Si no lo es utilice extractores de humos y calor. 13) Tenga a la mano un extintor multipropósito. 14) Nunca se debe saturar la ropa con oxigeno

IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD En su trabajo usted debe imponer el orden ante todo. Siempre debe tener presente su propia seguridad y la de los demás contra los riesgos que implica la operación de soldadura y corte con el proceso oxi-combustible, OFW. Ante todo debemos saber que el proceso de soldadura y corte con gases produce todo tipo de humos y gases que pueden ser perjudiciales para la salud. Controle por lo tanto que su lugar de trabajo tenga buenas condiciones de ventilación, si no hay buenas condiciones de ventilación, instale extractores de humos y gases.

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Al realizar operaciones de soldadura y corte con oxicorte, en recintos cerrados como tanques, utilice mascarillas contra polvo y gases .Además debe protegerse del calor y la luz interna que produce el soldeo y corte con oxi-combustible también debe protegerse contra el ruido o contaminación auditiva Este proceso de soldeo y corte, genera chispas de metal fundido y por un tanto debemos protegernos con implementos de seguridad y evitar que estas caigan sobre las mangueras de gas, eléctricos , recipientes con material combustible , papel , tela madera , plásticos y pinturas inflamables e.t.c. Para protegernos corporal mente contra estos agentes contaminantes producido por estos efectos de soldadura y corte con oxi-combustibles debemos utilizar los implementos de protección y seguridad como lo son: 1. Casco de seguridad 2. Gafas de protección con filtro regulado de acuerdo a la intensidad de luz 3. Audífono tapones auditivos contra ruidoso desiveles altos 4. Mascarilla contra polvo y humos de soldadura 5. Overol de tela gruesa con mangas de camisa larga 6. Pechera o peto de cuero 7. Mangas de cuero 8. Guantes de asbesto 9. Polainas 10. Botas largas de seguridad.

NOTA: UNA VEZ REALIZADO EL TRABAJO YA SEA DE SOLDEO O CORTE, DEJE EL LUGAR LIMPIO Y ORDENÁDO, CIERRE LAS VALVULAS, PÚRGUE LAS MANGUERAS, RECOJA EL EQUIPO Y TRASLADE LOS CILINDROS AL LUGAR DE ALMACENAMIENTO SEPARÁNDOLOS UNOS DE OTROS Y AMARRANDOLOS PARA EVITAR QUE SE CAIGAN.

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CONSTRUCCIÓN DE LOS CILINDROS DE GAS NORMAS DE FABRICACION Los Gases son Acondicionados y transportados en recipientes de presión denominados Cilindros. Los Cilindros son fabricados según normas locales y/o Internacionales, tales como:   

DOT. ISO. DIN.

Todo el Proceso de fabricación, desde el proyecto hasta la entrega, es controlado por entidades clasificadoras de renombre internacional, cuya función principal es inspeccionar procesos y productos industriales para garantía de conformidad, calidad y funcionamiento. Durante el proceso de fabricación de los Cilindros, los Inspectores realizan las siguientes pruebas y exámenes: 1. verificación del acero con el que va a fabricarse cada lote de 200 Cilindros emitiendo el certificado correspondiente 2. Contraanálisis del Acero, es decir Análisis de la verificación de la exactitud del análisis proporcionado por la siderúrgica. 3. Examen de los Cilindros inmediatamente después de la formación del Fondo , marcándolos de forma individual. 4. Examen de la cerradura del Hombro y del cuello del recipiente 5. Seguimiento de la toma de muestro para los ensayos mecánicos después de los tratamientos térmicos. 6. Seguimiento de cada ensayo de estanqueidad y presión hidráulica 7. Examen de la demarcación y de la rosca de acoplamiento de la válvula. Después de estos procedimientos, cada cilindro es numerado y se emite el Certificado correspondiente a cada lote, lo cual garantiza que los Cilindros han sido fabricados de conformidad con las normas. Las Empresas de Gas Archivan estos Certificados como garantía de calidad de fabricación, ya que son responsables ante la ley de la seguridad y funcionamiento durante toda la vida util de los Cilindros.

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CILINDROS DE ACETILENO El Acetileno es un gas, además de inflamable, fácilmente polimerizable y, en esas condiciones, es altamente explosivo. Es por eso que los Cilindros que lo acondicionan tienen características especiales en su fabricación. Los Cilindros de Acetileno C2 H2, contienen una masa interna muy porosa y entre sus poros hay cierta cantidad de Acetona. El Acetileno al ser comprimido en el Cilindro, se disuelve en Acetona en una proporción de 1: 24 volúmenes, como promedio. Los cilindros de Acetileno están diseñados de esa manera por la inestabilidad del acetileno ya que si se comprime en cilindros tales como el del oxigeno podría explotar en cualquier momento. El proceso de disolución del Acetileno permite que la presión interna del cilindro llegue a 2,5 Mpa ( 25 bar ) al final del llenado, cayendo a 1,8 y 2,0 Mpa después del enfriamiento natural El control de llenado del acetileno se hace mediante pesaje, pero existe una correlación estrecha entre la presión interna del cilindro, su contenido de gas y la temperatura. El sistema de pesaje se debe a que el acetileno no puede ser comprimido, como se hace con el oxigeno, ya que es susceptible de ignición espontánea si la presión sobre pasa de 2,5 Mpa o mejor 25 bar. Al igual que los Cilindros de Oxigeno, Helio, Nitrógeno, Argón etc, los Cilindros de Acetileno se Inspeccionan periódicamente, son marcados en el ahombro para el control de llenado, distribución y mantenimiento del mismo. Esto garantiza la seguridad en su manipulación, uso y almacenamiento. CUIDADOS EN EL ALMACENAMIENTO Por ser el Acetileno un gas altamente explosivo, considérense los siguientes preceptos de seguridad al momento de almacenar cilindros de acetileno: 1. Conservar en un lugar ventilado, seco, protegido de lluvias y rayos solares, las paredes y pisos deben ser resistentes al fuego 2. No almacenar junto con Cilindros de Oxigeno, Hidrógeno y menos aún con Gases Combustibles. 3. No almacenar en lugares en donde la temperatura supere los 60° C.

MANIPULEO 1. La máxima presión de trabajo permitida no debe sobre pasar de 0.12 Mpa. Que equivale a 1,2 bar.

2. Antes de instalar el equipo de Oxi gire solo un cuarto de vuelta la válvula 3. 4. 5. 6.

del cilindro para evacuar la suciedad que haya en la rosca de la misma. No usar un Tubo de Cobre par añadir las mangueras. Evitar el uso y el transporte del Cilindro en posición acostada Evitar que el gas se agote totalmente en el Cilindro Nunca proceder a transferir el Acetileno de un Cilindro a otro, ya que es altamente Explosivo. 16

7. No acercar cables Energizados a los cilindros de Acetileno 8. No utilizar manómetros desperfectos o diferentes a los del gas Acetileno 9. Nunca transporte los Cilindros de gas Acetileno rodándolos por el piso 10. Nunca acercar fuego al cilindro, tratando de elevar la presión ya que se generaría una reacción en cadena dentro del cilindro y Explotar violentamente. 11. Señalizar las áreas de almacenamiento con avisos que prohíban fumar, producir chispa o llama abierta.

QUE HACER EN CASO DE FUEGO EN EL CILINDRO DE ACETILENO 1. Cerrar de inmediato la Válvula del Cilindro, revisar el Cilindro bajo

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3. 4.

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riesgo. Si la temperatura está muy alta, alrededor de 30 a 50° C, enfríe el Cilindro con agua, manteniéndolo bajo regadera desde la parte superior y de aviso inmediato a la empresa distribuidora del gas. Verificar la temperatura exterior cada momento y observar que ya no salga más vaporización por las paredes exteriores del cilindro. Verificar si la válvula está bien cerrada. el cilindro deberá colocarse inmerso en una alberca llena de agua por lo menos durante 24 horas o mas. inspeccionar cada cinco minutos la temperatura del Cilindro. si el Cilindro en llamas estuviera cerca o almacenado junto con otros Cilindros de Acetileno u otros gases combustibles o comprimidos, estos también deben ser retirados del lugar y enfriados con agua.

CILINDROS DE OXIGENO Los Cilindros de Oxigeno están hechos en bloque macizos de acero al carbón, fabricados en lotes de 200 unidades bajo estrictas Normas de Seguridad y Calidad. Tales como: 

DOT, ISO, DIN.

Los Cilindros de Oxigeno, así como todo Cilindro de gas, es sometido a estricto control de Calidad para garantizarle al Cliente Seguridad en su transporte, manipulación y almacenamiento del mismo. Las normas de seguridad para los Cilindros de Oxigeno son las misma que se establecen para los cilindros de acetileno o demás gases comprimidos, sólo que estos no deben tener contacto con grasa ni aceite.

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VALVULAS La Válvula del Cilindro, fabricada en la mayoría de los casos con Latón Forjado, está diseñada para trabajar con gases en alta presión, en perfectas condiciones de seguridad. Los hilos de rosca de la conexión de salida siempre deben ser protegidos, ya que su avería implica el mal acoplamiento del regulador u otra conexión de alta presión, causando una condición de trabajo insegura. La conexión de salida de las válvulas de los cilindros de gases, tienen Roscas, cuyas formas son tan diversas que no es posible el acoplamiento inadecuado de un accesorio o regulador que no pertenezca a la rosca del cilindro que se vaya a utilizar. Este diseño fue ideado y estudiado por el comité de mecánica ( CB – 4 ) de la ABNT y Aprobado por la Norma PB – 588/78 revisada en 1984. Debido a esta Norma hay que identificar el gas por los colores del Cilindro, saber que los Cilindros tienen Válvulas con roscas diferentes y que por ningún motivo se deben usar adaptadores.

NOTA: Cada grupo de Gases tiene su conexión de salida. Esto evita los riesgos de accidentes que, de hecho, ocurrirían si se acoplaran reguladores inadecuados a los Cilindros en uso.

PARTES DE UNA VALVULA

VOLANTE

ROSCA DE ACOPLAMIENTO AL REGULADOR

VASTAGO DEL VOLANTE GUIA DEL VASTAGO TORNILLO DE CIERRE VÁLVULA DE SEGURIDAD ZAPATA DE SELLO CONDUCTO DE ESCPE

ASIENTO DE LA ZAPATA

ROSCA DE ACOPLAMIENTO A LA GARGANTA DEL CILIN.

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NORMAS DE SEGURIDAD PARA VALVULAS 1. En caso de atoro por congelamiento, derretir el hielo con agua tibia, pero nunca con agua hirviendo. 2. en caso de fuga a través del vástago de la válvula, mientras se encuentre abierta, cerrar de inmediato y abrir la tuerca existente en la misma. Si la fuga persiste, llevar el cilindro a un lugar abierto en donde no haya fuego ni peligro de chispas, dejando que se vacíe por completo y devolver el Cilindro al distribuidor del gas con una nota de novedad “ defecto en la válvula “. 3. No intentar reparar ni alterar las características de una válvula ( ROSCAS ) 4. Identificar los Cilindros que presenten defecto en la válvula y separarlos de los demás. 5. Abrir siempre la válvula suavemente para impedir el impacto del gas sobre el regulador. 6. No abrir la válvula usando herramientas. 7. Nunca vaya a utilizar herramientas tales como machos para roscar, tratando de rectificar o modificar la rosca de una Válvula 8. Si va ha transportar un Cilindro de un nivel a otro, nunca trate de sujetarlo ni amarrarlo por la Válvula. Utilice para estos fines la tapa que va roscada al collarín, o transpórtelo dentro de una canasta que preste seguridad.

CODIGOS DE IDENTIFICACIÓN DE LAS CONEXIONES DE SALIDA El Código de Identificación de las Conexiones de Salida, según la Norma ABNT PB – 588, está conformado por cuatro dígitos, siendo el siguiente: A) Los tres primeros Dígitos son algoritmos representativos de la medida del mayor diámetro de la rosca macho hasta el décimo de milímetro. B) El ultimo digito es un algoritmo que indica el orden de acoplamiento de un mismo diámetro, separado de los demás por un guión. Este dígito, al ser impar, significa una rosca derecha; al ser par una rosca derecha. Ejemplo:  

LA ROSCA DEL CILINDRO DE OXIGENO ES LA ABNT 218-1, ES DECIR LA ROSCA DEL CILINDRO DE HIDRÓGENO ES ABNT 218-2, ES DECIR

Ø 21,8 MM DERECHA Ø 21,8 MM IZQUIERDA

NOTA: CUNADO LA CONEXIÓN NO ES ROSCADA ( HORQUILLA ), EL ULTIMO DIGITO ES UN CERO.

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IDENTIFICACIÓN DEL CONTENIDO POR SU COLOR

De acuerdo al tipo de Gas que contenga un Cilindro, el Color que lo identifica está Prescrito en las Normas de los Códigos de Colores. Los Colores Cambian, de acuerdo al País de Origen. En la siguiente tabla veremos algunos de los Colores usados, para los Cilindros de Gas de mayor Consumo, en América Latina.

PRODUCTO ARG.

BRA.

CHI.

COL.

O2 IND.

AZUL

NEGR

BLA

VER

VER

VER

VER

VER

VER

O2 MED.

BLANCO

VER

BLA

BLAN

BLA

VER

VER

VER

VER

N2

VER

GRIS

NEG

NEGR

AMA

NEG

AMA

GRI

Hi

ROJO

AMA

ROJ

ROJO

ROJ

ROJ

OCRE

Ar

NARAN

CAFE

VER

GRIS

NEG

AZU

CAF

ACETILE

NEG.BLA

BUR

AMA

TERRACO

BUR

ROJ

ROJ

GRI AMA AMA ROJ GRI BLA NEG

OXI NITRO

CELES

AZU

AZU

AZU

AZU

AZU

AZU

AZU

GAS CARBO He

GRIS

ALU

GRI

VERDE CLARO

GRI

ALU

ALU

GRI

AZU CLA ALUMIN

GRIS CLA AMARI

NARA

CAF

CAFÉ

CAF

CAF

CAF

CAF

CAFE

AZU

NEG/ BLA

NEG / BLA

BLA

BLA

NEG

VER AMA

BLANCO

GRIS

ALU

BLA/ROJ

ALUMI

ALU

ALU

AIRE COMPRI PROPANO

20

ECU. MEX PER URU. VEN.

ROJ NEG NARAN

PARTES DE UN CILINDRO

A continuación se relacionan las partes de un Cilindro de gas llámese Oxigeno ó Combustible. Estos términos deben ser utilizados para nombrar las partes de los Cilindros de Gas. BASE Es la parte del Cilindro que presenta una configuración tal, que permite la estabilidad del mismo en posición vertical. HOMBRO Parte del cilindro limitada por una superficie de revolución cuya generatriz es una línea de concordancia entre la garganta y el cuerpo. TAPA Pieza destinada a proteger la Válvula del Cilindro, pudiendo ser Fija o Removible. COLLARIN Pieza fijada a la garganta del Cilindro y provista de una Rosca externa para la colocación de la Tapa. CUERPO Parte del Cilindro limitada externamente por una superficie de revolución cuya generatriz es un segmento de recta y cuyo radio de generación es el radio del Cilindro. FONDO Parte que obstaculiza por completo el Cilindro, y está opuesto al Hombro del mismo. GARGANTA Parte gruesa del Cilindro dispuesta hacia fuera en dirección de su eje, en la cual existe un orificio roscado internamente para la colocación de la válvula. PIE Accesorio opcional que encaja en la parte inferior del Cuerpo, cuya función es brindar estabilidad al Cilindro en posición vertical, cuando es necesario.

21

GRAFICO ESQUEMATICO DE LAS PARTES DE UN CILINDRO

TAPA VÁLVULA GARGANTA COLLARIN HOMBRO

CUERPO

BASE FONDO

22

CAPACIDAD DE PRESION EN LOS CILINDROS Los Cilindros son diseñados y construidos para determinada presión de trabajo. Por lo tanto hay cilindros para una presión de trabajo de:   

15.0 Mpa ( 150 bar ) Equivalente a 2.150 PSI. 20.0 Mpa ( 200 bar ) “ “ 2.850 PSI. 25.0 Mpa ( 250 bar ) “ “ 3.580 PSI. PRESION DE TRABAJO EN CILINDROS PARA GASES PERMANENTES Y CONDENSABLES

CAPACIDAD EN LITROS

PRESION EN BARES

CANTIDAD DE GAS EN M3.

5 10 20 40 44 50

150 150 200 150 150 200

0.75 1.5 4.0 6.0 6.5 10.0

PRESION DE TRABAJO EN CILINDROS DE ACETILENO CAPACIDAD (EN LITROS)

CANTIDAD DE GAS (EN M3)

5 20 20 40 40 55

0.72 3.0 4.0 6.3 8.0 8.0

NOTA: El control del llenado del Acetileno se hace mediante pesaje, pero existe una correlación estrecha entre la presión interna del cilindro, su contenido de gas y la temperatura, ya que el Acetileno no puede ser comprimido como se hace con el Oxigeno, por lo que es susceptible de ignición espontánea si la presión sobre pasa los 2.5 Mpa o sea 25 bares. Dependiendo del tipo de masa porosa utilizada en los cilindros de Acetileno, algunos del mismo tamaño, pueden almacenar más Gas Combustible que otros.

23

MARCACIÓN DE CILINDROS

24

MARCACIÓN DE CILINDROS

MARCACION DE CILINDROS

• TOMAR LA NÚMERACIÓN COMPLETA &OK 40-L-2780& • NO TOMAR PRESIÓN DE LLENADO 2015 • NO TOMAR LA NORMA DE FABRICACIÓN M8904

“X” Código de tipo de envase A B C D E F H I J K W

Cilindros de Alta Presión Cilindros de de Baja Presión Termos Dewars Cilindros de Acetileno Paquetes o Baterías de cilindros Paquetes o Baterías de cilindros de Acetileno Trailer de cilindros de Alta Presión Trailer de cilindros de Acetileno Pallets tanks Tanques estacionarios

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CODIGO DE ENVASE

X Y ZZ X

Código de tipo de envase

Y

Código de presión de trabajo del envase

ZZ

Código de capacidad del envase

CODIGO DE ENVASE PARA CILINDROS CLIENTES

X Z YY X

Código de tipo de envase

Z

SIGNIFICA QUE ES ENVASE PARTICULAR

YY

Código de capacidad del envase

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““Z” Z” ENVASE PARTICULAR LA “Z” SIGNIFICA QUE EL ENVASE ES DE CLIENTE

“YY”

Código de capacidad del envase

LA CAPACIDAD DEL ENVASE ESTA CONFORMADA POR UNA LETRA Y POR UN NÚMERO.

D0 SI LA LETRA ES LA D SE CUENTA EL NÚMERO QUE LE CORRESPONDE EN EL ABECEDARIO ASI: A: 1

B:2

C: 3

D: 4

E: 5 ......

SIEMPRE SE LE RESTA 1 Y EL NÚMERO ES EL DECIMAL EN QUE TERMINA EL PESO ASI: 0:0 5:5

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“YY”

Código de capacidad del envase C a n tid a d

C od igo

m 3 o kg

B0 B5 C0 C5 D0 E0 E5 F0 G0

G5 H0 H5 I0 I7 J0 CF DA FC TF

m 3 o kg

6.5 7.0 7.5 8.0 8.7 9.0 25.0 30.0 52.0 185.0

Código de capacidad del envase

C a n t id ad C o d ig o

Co digo

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 4.5 5.0 6.0

A5

“ZZ”

C a n ti d a d

m 3 o kg

C a n tid ad C o d ig o

m 3 o kg

C an tid a d C o d ig o

m 3 o kg

C a n t id ad C o d ig o

m 3 o kg

A5

0,5

CJ

29,0

RF

165,0

VA

200,0

B0

1,0

DA

30,0

SA

170,0

WA

300,0

B5

1,5

DC

32,0

SF

175,0

WK

390,0

C0

2,0

DE

34,0

TA

180,0

XA

400,0

C5

2,5

DG

36,0

TF

185,0

YA

500,0

D0

3,0

DI

38,0

UA

190,0

ZA

600,0

D5

3,5

EA

40,0

UF

195,0

28

““Y” Y” C ódigo de presi ón de trabajo del envase Código presión A B C D E F G H I

Bar

psi

300 200 175 150 138 124 35 24 23

4350 2900 2537 2175 2014 1800 507 348 333

Bar J K L M N O P Q

20 17 16 15 6 2 1 0,5

psi 290 246 232 217 87 29 14,5 7,3

EJEMPLO • SI EL CILINDRO ES DE CLIENTE DE 4.0 MTS LA ETIQUETA ES?

AZE0 SI EL ACUMULADOR ES DE CLIENTE DE 7.5 KGS ES?

EZH5 29

VENTAJAS DE ESTA DEMARCACION DE PARTICULARES

• Control de la produccion •Elimación de Verificacion de peso de carga para particulares (se siguen identificando los numeros de cilindros) •Aclaracion para el cliente de lo que realmente lleva. •Identificacion diferente de cilindros (Los de AGA serán marcado con plantillas) •Esta marcación no elimina la C de identificacion. INSPECCION PERIÓDICA DE LOS CILINDROS Cada cinco años el Cilindro es llevado al sector de mantenimiento de Cilindros para ser sometido a una inspección periódica. Esta inspección consta de un examen rutinario de evaluación sobre la seguridad del cilindro para los próximos cinco años de servicio. El Cilindro es sacado de circulación para su inspección cuando el periodo de prueba registrado en el hombro está vencido. En la inspección periódica, se verifica principalmente la corrosión interna y externa, el estado de las roscas del cilindro y del collarín, la elasticidad del acero, grietas como también golpes y quemaduras. En los Cilindros de Acetileno, además de las anteriores inspecciones, se verifica también el estado de la masa prosa. NOTA: los Cilindros que no son aprobados son retirados del servicio para ser agujereados y convertidos en chatarra.

30

COMO DETERMINAR LA CANTIDAD DE GAS REMANENTE EN UN CILINDRO

31

EL EQUIPO OXICOMBUSTIBLE REGULADOR DE OXIGENO REGULADO R DE ACETILENO

BLOQUEADORES DE RETROCESO DE LLLAMA

DISPOSITIVO DE CORTE

BOQUILLA DE SOLDAR

32

BLOQUEADOR DE RETROCESO DE LLAMA PARA OXIGENO

EL EQUIPO OXICOMBUSTIBLE

COMPONENTES DEL DISPOSITIVO DE SOLDAR ( EL SOPLETE )

VÁLVULA DE GAS COMBUSTIBLE MANGUERA DE GAS COMBUSTIBLE

PICO – BOQUILLA

ACOPLE RAPIDO DE LA BOQUILLA

MANGO O MANERAL

MANGUERA DE OXIGENO

VÁLVULA DE OXIGENO

COMPONENTES DEL DISPOSITIVO DE CORTE

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LOS REGULADORES Los gases suministrados en acumuladores o cilindros por lo general no pueden utilizarse a la presión con que son envasados en planta. En efecto, el oxigeno es suministrado en estado gaseoso dentro de cilindros, en los cuales hay una presión de 15 Mpa., que es igual a 150 bar, equivalente a 2.150 PSI., cuando están llenos. En el caso del Acetileno disuelto en Acetona, hay una presión dentro de los limites de 1.7 Mpa., a 2.5 Mpa., dependiendo de la temperatura ambiental. Por lo general la presión de trabajo con el uso de estos dos gases ( Oxi y Ace ) es del orden de: 0.3 a 0.6 Mpa., para el Oxigeno, igual a (3 a 6 bar ). Y para el Acetileno es de 0.05 a 0.1 Mpa., igual ( 0.5 a 1 bar ). Por estos motivos, debe haber un dispositivo que montado en los Cilindros controle las altas presiones existentes en el interior del cilindro, y las transforme en presión conveniente para la realización del trabajo programado. Pero la válvula del cilindro no es suficiente para transformar dichas presiones altas en bajas, o mejor en presión de trabajo. Esta función la ejerce un dispositivo llamado “ REGULADOR “. Hay muchas formas y tipos de reguladores, tanto para Oxigeno como para Acetileno, Nitrógeno, Oxido Nitroso, GLP, Gas Carbónico, Helio, Argón, Hidrógeno, Propano etc. En su sistema de funcionamiento , los reguladores son semejantes, diferenciándose tan solo en las dimensiones, formas y características de acuerdo con los siguientes puntos: a) El gas cuya presión va ha regular b) La presión que va ha reducir c) La presión que va ha mantener en la salida d) El volumen máximo a suministrar, manteniendo la presión constante e) La aplicación llámese industrial o medicinal. Según el gas, cuya presión va ha reducirse, los reguladores difieren en cuanto a dimensiones y sistemas de roscas de sus conexiones de entrada y salida, asi como también en algunas piezas de su interior, manómetros, flujómetros etc. En cuanto al caudal, la serie es grande habiendo reguladores capaces de suministrar desde 8 m3. / h., hasta 600 m3./ h., a la presión de 0.3 a 1.8 Mpa., que equivalen de 3 a 18 bar. Cada regulador tiene aplicaciones bien determinadas

34

REGULADORES DE GRAN CAUDAL Estos reguladores casi siempre se usan para Instalaciones centrales, sistemas de suministro de grandes consumos, en donde los cilindros están unidos entre si, suministrando gas a alta presión a un regulador único, que regula la presión alta a la presión de distribución cerca de 0.5 a 12 Mpa. El gas, a esa presión, es conducido al lugar de uso a través de tuberías. En cada lugar de utilización, por lo general hay un regulador denominado regulador de toma cuya función es bajar y regular la presión de distribución hasta los niveles deseados para cada servicio.

PARTES DEL REGULADOR 13

1. NIPLE DE ENTRADA GAS DE ALTA PRESIÓN 2. CAMARA DE GAS ALTA PRESION 3. ORIFICIO DEL CONO DE LA VÁLVULA 4. TORNILLO DE REGULACION 5. RESORTE DE ALTA PRESION 6. CONO DE LA VÁLVULA 7. DIAFRAGMA 8. RESORTE DE REGULACIÓN 9. CAMARA DE BAJA PRESION 10. TUERCA DE FIJACIÓN AL CILINDRO 11. NIPLE DE SALIDA 12. VÁLVULA DE SEGURIDAD. 13. MANÓMETRO DE ALTA PRESION 14. MANÓMETRO DE BAJA PRESION

35

14

VÁLVULAS DE SEGURIDAD

36

37

CAPACIDAD FR 46 +

38

PARTES DE UNA VÁLVULA CONTRA RETOCESO DE LLAMA

A

B C D

FUNCION DE LOS DISPOSITIVOS : A – CORTAR EL SUMINISTRO DE GAS COMBUSTIBLE DESPUÉS DEL RETROCESO DE LLAMA B – EVITA EL CONTRA FLUJO DE GASES C – EXTINGUIR EL RETROCESO DE LLAMA D – DISPOSITIVO DE CIERRO TERMOSENSIBLE.

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SOPLETES El soplete consiste esencialmente en un conjunto de tubos de gas y válvulas de control. Uno de los tubos y una de las válvulas controlan el suministro de combustible, y el otro tubo y la otra válvula controlan el suministro de oxigeno. Un Soplete de soldadura o de calentamiento básicamente está conformado por los siguientes elementos:   

CUERPO CAMARA DE MEZCLA EXTREMOS.

CUERPO

CAMARA DE MEZCLA

EXTREMOS

PARTES DEL SOPLETE CUERPO Consiste en el conjunto de tubos y válvulas anteriormente descrito. El cuerpo del Soplete de Soldadura sirve como cabo que el operador sujeta para manejarlo. Es por eso que algunos lo llaman Mango. En el Cuerpo o mango, hay dos Tubos conductores uno para el gas combustible y el otro para el Oxigeno o gas comburente. En la Cámara de Mezclado se unen los dos tubos para realizar el proceso de mezcla de ambos gases.

CAMARA DE MEZCLA La finalidad de esta recamara es la de proporcionar la mezcla equivalente, en volumen, de los dos gases de soldadura. La cantidad mezclada de oxigeno y acetileno apenas es contenida en el mezclador del extremo de soldadura y, en la mayoría de casos, representa pocos centímetros cúbicos. Esto se hace para mantener la cantidad exacta de la mezcla dentro del margen de seguridad, ya que dicha mezcla es altamente explosiva.

40

TIPOS DE SOPLETE De acuerdo a la cámara de mezclado, el equipo oxicombustible emplea dos tipos de sopletes a saber:  

Sopletes de presión media Sopletes de tipo Inyector

SOPLETES DE PRESION MEDIA En estos Sopletes los Gases, Oxigeno y Acetileno, llegan a la Cámara de Mezclado con Presiones esencialmente iguales. SOPLETES DE TIPO INYECTOR En los cuales el Acetileno a baja presión es direccionado a través del soplete y la boquilla debido a la mayor presión del Oxigeno, a través de un venturi.

DISPOSITIVOS DE CORTE Los dispositivos de Corte funcionan de manera económica para las operaciones de corte en las que la aplicación no requiere de un Soplete estrictamente diseñado para el corte. Cuando el dispositivo de Corte está acoplado al Mango o Maneral, proporciona al operador una gran variedad de posibilidades de corte. Los Elementos básicos de un dispositivo de Corte son: a) Tuerca de Acoplamiento b) Conjunto de regulación de Oxigeno c) Cámara de Mezcla d) Palanca y Tubo de Oxigeno de Corte e) Cabezal del dispositivo de Corte f) Boquilla de Corte.

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CONEXIÓN Y TUERCA DE ACOPLAMIENTO Son diseñados para permitir la fácil adaptación al mango. Los Anillos de Obturación permiten la separación del Oxigeno del Gas Combustible. La ausencia de estos anillos de obturación crea una condición para la mezcla previa de oxigeno con el gas combustible, lo que puede causar un retorno de llama hacia adentro del dispositivo de corte. El Orificio Central del Dispositivo de Corte y el Orificio Central del Mango permiten el paso del Oxigeno. Los Orificios dispuestos alrededor de la entrada de Oxigeno, permiten que el gas Combustible pase hacia la Cámara de Mezcla.

CONJUNTO DE REGULACIÓN DE OXIGENO Cuando se conecta el dispositivo de corte al mango, la válvula de control de oxigeno para precalentamiento en el dispositivo de corte funciona pera controlar el suministro de oxigeno. Para el correcto funcionamiento del dispositivo de corte, es necesario que la válvula de oxigeno del mango o maneral, esté totalmente abierta. El suministro de oxigeno es controlado a través de este conjunto y el gas combustible es controlado por el conjunto de regulación del gas combustible del mango del soplete.

CAMARA DE MEZCLA Para mezclar bien los gases, se suministra oxigeno y gas combustible hasta la cámara de mezcla ubicada en la parte frontal del tubo inferior del accesorio de corte. Luego, los gases mezclados pasan a través de los orificios de precalentamiento ubicados en el cabezal del dispositivo de corte e ingresan en los orificios de precalentamiento de la boquilla de corte.

PALANCA Y TUBO DE OXIGENO DE CORTE La palanca de oxigeno para corte está localizada en la parte posterior superior del dispositivo de corte. Si la válvula de control de oxigeno está abierta, el accionamiento de la palanca permitirá el paso libre del oxigeno de corte hacia.  El tubo superior del dispositivo de corte  El orificio central del cabezal del dispositivo de corte

CABEZAL DEL DISPOSITIVO DE CORTE está diseñado para permitir que el oxigeno de corte y la mezcla de gas de precalentamiento permanezcan separados en la operación de corte. la rosca internadle cabezal permite que la tuerca de acoplamiento comprima la boquilla de corte de encuentro con el cabezal cónico, creando así una obturación firme.

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MANGUERAS las mangueras tienen por finalidad transportar los gases a baja presión desde las válvulas reguladoras hasta los sopletes de corte.

FABRICACIÓN DE MANGUERAS Las mangueras para uso en soldadura constan de capas de cauchos sobre una trama interna de lona o nilón. Las amngueras deberán estar especificadas para las presiones máximas de trabajo para los procesos oxiacetilenicos.

IDENTIFICACIÓN DE LAS MANGUERAS Las mangueras son identificadas por un código de colores según su uso:

ACETILENO: manguera de color rojo, extremos con tuercas roscadas de 9/16 – 18 UNF izquierda.

OXIGENO: manguera de color verde, azul o negro, extremo con tuercas roscadas de 9/16 - 18 UNF derecha.

NORMAS DE SEGURIDAD PARA MANGUERAS a) Cuando las mangueras están nuevas, Antes de su instalación, púrguelas con gas para retirar el talco o las impurezas. b) No usar mangueras dañadas o deterioradas c) No exponerlas al fuego, aceite, grasa ni piezas calientes. d) No añadirlas con uniones de cobre ( niples ).

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IDENTIFICACION DE BOQUILLAS PARA SOLDADURA OXICOMBUSTIBLE

44

IDENTIFICACION DE BOQUILLAS PARA CORTE TERMICO OXICOMBUSTIBLE

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DE ACUERDO AL ESPESOR DE LA CHAPA A SOLDAR, LA BOQUILLA Y LA PRESION SE SELECCIONAN DE LA SIGUIENTE MANERA:

DE ACUERDO AL ESPESOR DE LA CHAPA A CORTAR, LA BOQUILLA Y LA PRESION SE SELECCIONAN DE LA SIGUIENTE MANERA:

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BOQUILLAS PARA SOLDADURA Y CORTE La función de las boquillas de soldadura y de corte es proporcionar un método conveniente y seguro para realizar la combustión y, en consecuencia, transferir el calor necesario al material, así como dirigir la llama y el calor al punto escogido por el operador. Existen boquillas para realizar diferentes funciones tales como:    

SOLDADURA CORTE CALENTAMIENTO RANURADO

BOQUILLAS DE SOLDADURA La boquilla de soldadura es un conducto de cobre con forma adecuada y cuyo agujero tiene un perfil especifico para cada flujo necesario de gas destinado a soldar diferentes grosores de chapas. Para esta operación existen tablas como la que vimos en la pagina anterior, la cual selecciona el tipo de boquilla adecuado según el espesor de la chapa. Hay boquillas que vienen el solo pico, y otras que vienen ensambladas al mezclador o inyector. BOQUILLA DE SOLDAR Y MEZCLADOR O INYECTOR La extremidad cónica se proyecta de modo que produzca la mezcla del oxigeno con los gases combustibles. Cuando el oxigeno se encuentra con el gas combustible, el mezclador que está montado en el pico o boquilla dosifica la mezcla en proporción correcta para una excelente combustión, formando la llama. En el mezclador o inyector, puede existir o no anillos de obturación que mantienen la separación de los gases antes del punte en que ocurre la mezcla y permiten la conexión de la boquilla de soldadura al mango del soplete. BAQUILLA MEZCLADORA PARA SOLDAR

PICO DE LA BOQUILLA

MEZCLADOR O INYECTOR

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BOQUILLA DE CALENTAMIENTO

La boquilla de calentamiento de llama múltiple, comúnmente conocida como boquilla regadera, dicha o aguacero, básicamente es una boquilla de soldadura, solo que en vez de un solo agujero de salida, tiene una cantidad mayor de agujeros de menor diámetro. Esta distribución de los agujeros permite una llama mas diseminada que alcanza una mayor área de la pieza y permite on calentamiento más rápido. Debido a que este dispositivo trabaja con grandes volúmenes de gas combustible y oxigeno, así como el calor irradiado de la pieza puede calentar en exceso la boquilla y producir un retroceso de llama. Hay que trabajar con los volúmenes de presión correctos.

DUCHA O REGADERA MEZCLADOR

PICO

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TUERCA DE ACOPLE AL MANGO O CUERPO DEL SOPLETE

BOQUILLA DE CORTE Todas las Boquillas de corte están disponibles en una gran variedad de tipos y tamaños, y son clasificadas de conformidad con la espesura del metal que pueden cortar. Consulte la tabla de la pagina 37 de este manual para determinar la boquilla ideal para cada corte. Existen dos partes en las boquilla de corte, que deben observarse antes de la instalación:  

SUPERFICIE CÓNICA O PARALELA A LA OBTURACIÓN ORIFICIOS DE SALIDA.

SUPERFICIE CÓNICA O PARALELA A LA OBTURACIÓN Las superficies cónicas o paralelas de las boquillas y de cabezal con frecuencia deben someterse a una revisión visual. Una superficie de asentamiento averiada en cualquiera de esas piezas puede crear condiciones peligrosas y provocar un incendio o retroceso de llama, pudiendo dañar el cabezal de corte. Las boquillas con asentamiento deteriorado no deben ser usadas.

ORIFICIOS DE SALIDA El metal fundido puede salpicar e introducirse en los orificios de la boquilla de corte, obstruyéndolos. Estas obstrucciones deben retirarse usando una aguja adecuada del limpia boquillas en el agujero de la boquilla. Entre las boquillas de corte térmico hay boquillas mezcladoras que desempeñan la función de mezclador, aparte de las funciones anteriormente descritas. A estas boquillas se les denomina boquillas de tres puntos. En este caso la mezcla se hace en la propia boquilla, con innumerables ventajas bajo el punto de vista de la seguridad .

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MONTAJE DEL EQUIPO ( PRIMERA PARTE )

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MONTAJE DEL EQUIPO ( SEGUNDA PARTE )

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MONTAJE DEL EQUIPO ( TERCERA PARTE )

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ENCENDIDO Y REGULACIÓN DE LA LLAMA DE SOLDADURA

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ENCENDIDO Y REGULACIÓN DE LA LLAMA DE CORTE

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NOTA: PARA LA REALIZACIÓN DE TRABAJOS DE SOLDADURA Y CORTE EN GENERAL, LA PRESION DE TRABAJO EN EL OXIGENO Y EL ACETILENO ES DEL ORDEN DE:  OXIGENO: 0.3 A 0.6 Mpa. ( 3 a 6 bar )  ACETILENO: 0.05 A 0.1 Mpa. ( 0.5 a 1 bar )

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CLASES DE LLAMA OXICOMBUSTIBLE LLAMA NEUTRA LA LLAMA NEUTRA SE EMPLEA EN SOLDADURAS DE ACERO AL CARBON Y COBRE

PRESION: OXI-3 A 6 BAR / ACETIL - 0.5 A 1 BAR

LLAMA CARBURANTE LA LLAMA CARBURANTE SE EMPLEA EN SOLDADURAS DE HIERRO FUNDIDO, ALUMUNIO, PLOMO Y SOLDADURAS DE RECUBRIMIENTOS DUROS

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LLAMA OXIDANTE LLAMA OXIDANTE ES IDEAL PARA SOLDADURAS DE BRONCE Y LATON

TEMPERATURA DEL DARDO Y ZONA REDUCTORA DE LA LLAMA NEUTRA

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PROPIEDADES DE LA COMBUSTIÓN LA LLAMA DE PRECALENTAMIENTO La función Principal de la llama de precalentamiento en la mayoría de los procesos con llama es la de conseguir un calentamiento localizado rápido. Este impone demandas sobre las propiedades del gas a ser usado. Estas propiedades se discuten detalladamente más adelante. En la llama de precalentamiento, un gas combustible arde en oxigeno, generando calor. La llama consiste de de dos zonas de combustión, una externa y una interna, ver figura 1.

Figura 1. La llama de precalentamiento.

La zona interna, llamado cono interno o llama primaria, es caliente y luminosa. Allí, en un Principio, el gas combustible se descompone en oxigeno e hidrogeno (C y H2). En la superficie de la llama primaria, el carbono se quema, formándose monóxido de carbono (CO); en el proceso se genera calor En el proceso de descomposición del gas combustible puede generarse o consumirse calor, dependiendo del tipo de gas, . Un gas de calor de formación positivo, ver tabla 2, emite calor durante la descomposición, mientras que un gas con un calor de formación negativo absorbe calor. El acetileno es un ejemplo de gas combustible que emite una gran cantidad de calor durante la descomposición. Esto causa un calentamiento del gas, con lo que el proceso de combustión se acelera. La llama primaria es más pequeña, pero más concentrada y caliente.

DIFERENTES LLAMAS Dependiendo de la relación de la mezcla, es decir la relación entre el caudal y el oxigeno de precalentamiento y de gas combustible, la llama puede ser oxidante o reductora. En una llama oxidante hay exceso de oxigeno. Este oxigeno en exceso reacciona con el acero produciendo óxidos y otros compuestos metalúrgicos. Obviamente un a llama oxidante no es apropiada para soldar. Reduciendo la relación oxígeno gas combustible, se obtiene una llama reductora. Si hay un exceso de gas combustible en el proceso de combustión, la llama se convierte en reductora o, en el caso de un exceso marcado, se producirá hollín. La llama reductora tiene una temperatura mayor que la oxidante. La temperatura de llama depende mucho de la relación de la mezcla. En la práctica, se usa una relación tal que permita maximizar la temperatura de la llama. Esa llama recibe el nombre de llama normal, y es oxidante para todos los tipos e gases combustibles excepto el acetileno, ver figura 2. Si la relación se altera para hacer la llama menos oxidante, por lo general la temperatura de la misma disminuirá demasiado. En la tabla 2 se muestra las relaciones usadas para los diferentes gases combustibles a fin de obtener una llama normal. La tabla 2 también proporciona la relación estequiométrica, esto es la relación requerida para una combustión completa. Este valor no tiene un valor practico real, ya que parte de la combustión se produce en la llama secundaria, donde el oxigeno se toma del aire circundante. REQUERIMIENTOS DEL OXIGENO Los requerimientos de oxigeno para una llama normal pueden obtenerse de la tabla 2. Estos requerimientos se dan en m³ de un oxigeno por m³ (o Kg) de gas combustible. De acuerdo ala tabla 2, un m³ de gas natural 1.8m³. Es obvio que además del requerimiento de oxigeno en un proceso, es tan bien importante conocer el consumo total de oxigeno y de gas combustible. A continuación un ejemplo: De acuerdo a las tablas de corte, en el precalentamiento de una plancha de 20mm de espesor, se consumirán las siguientes cantidades de gases: Acetileno: Propano: Gas natural:

500 l/h 400 l/h 1100 l/h

oxigeno: “ “

550 l/h 1600 l/h 1950 l/h

EFICIENCIA DE LA LLAMA La capacidad de un gas combustible de permitir calentamiento localizados rápidos viene normalmente determinada por la temperatura de la llama y/o la intensidad de llama. Los dos factores dependen fuertemente de la relación de mezcla. TEMPERATURA DE LA LLAMA La temperatura de la llama depende de lo siguiente: Descomposición, a carbono e hidrogeno, del gas combustible.

3

GASES COMBUSTIBLES

NOMBRE DEL GAS

FORMULA TEMPERATURA METODO DENSIDAD TEMPERA QUIMICA DE DE RELATIVA CRITICA LLAMA ALMACENAMIENTO ACETILENO C2H2 3106 Bajo presión disuelto 0.91 35° C en Acetona METILACETILENO C3H4 2984 Se condensa a 1.46 129° C temperatura ambiente ETILENO C2H4 2902 Gas comprimido 0.98 9.5° C licuado a T° criogenica PROPILENO C3H6 2872 Condensado a T° 1.48 92 °C ambiente bajo pres. moderada HIDRÓGENO H2 2834 Gas comprimido 0.07 - 240 °C PROPANO C3H8 2810 Condensado a T° 1.55 97 °C ambi. y pres. moderadas METANO CH4 2770 Cond. A T° Crioge o 0.56 - 82 °C gas En Tube. directamente BUTANO C4H10 2720 GAS NATURAL CH4 2680 En tub. Directamente - 82° C al Usuario GLP C3H8 2660 Condensado a T° 97° C C4H10 amb. y presión moderada

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ALMACENAMIENTO Los gases combustible generalmente se almacenan como gas licuado, como gas comprimido o disueltos a presión. Desde un punto de vista económico, es mejor si el gas puede almacenarse en forma liquida. La capacidad de licuar un gas a temperatura ambiente depende de su temperatura crítica, véase la tabla 1. el propano y el propileno son gases con temperaturas criticas por encima de la temperatura ambiente a presiones moderadas, lo cual significa que pueden ser almacenados en forma líquida. Un litro de estos gases en forma líquida da 311 y388 litros de gas, respectivamente, 15ºC y 1 bar. Como se puede observaren la tabla 1, el metano, etileno, e hidrogeno no pueden ser licuados a temperatura ambiente. Estos gases pertenecen al grupo de gases comprimidos. (El metano y etileno pueden ser almacenados en forma liquida si son antes enfriados a su punto de ebullición). Al comprimir estos gases se pueden usar presiones de hasta 200 bar, lo que significa que un litro de gas a esta presión da 200 litros de gas a la presión atmosférica. El acetileno pertenece al grupo de los gases que son disueltos bajo presión. El acetileno no puede almacenarse bajo presión del mismo modo, por ejemplo, el hidrogeno. Esto es debido a que el acetileno se descompone en sus componentes en una reacción rápida y exotérmica (generador de calor) si se expone a temperaturas por encima de 300ºC, o si el acetileno líquido a temperatura ambiente, el riego de descomposición es aun mayor. El cilindro de acetileno esta lleno con una masa porosa que contiene disuelto un solvente generalmente acetona. Esta masa retarda las reacciones de descomposición que se inicien. Cuando el cilindro se llena de acetileno se disuelve en el solvente. La cantidad disuelta es función de la presión de compresión. Un cilindro de acetileno con un volumen de 40 litros contiene aproximadamente, 6m³ de gas. ETILENO El etileno es un gas incoloro con un ligero pero característico olor a ajo. Es ligeramente toxico y anestesiante. La mayor parte del etileno se obtiene por fraccionamiento de productos del petróleo. Se usa principalmente como materia prima en al industria de química orgánica. Pero también se usa en procesos de corte y similares. El etileno, en pequeñas cantidades, se almacena en cilindros. La temperatura crítica del etileno es +9.5ºC, lo que quiere decir que puede producirse variaciones de presión dependiendo de la temperatura ambiente. A temperaturas por debajo de +9.5ºC, algo de gas se condensa, con lo que la presión del gas cae marcadamente. El valor calorífico de etileno es aproximadamente el mismo que el del acetileno, pero solo una pequeña cantidad se genera en una pequeña cantidad se genera en la llama primaria. Hay también mezcla de acetileno y etileno. La composición, más común es 80% y 20% respectivamente. Esta mezcla produce una temperatura de llama más alta que el etileno debido a la presencia del acetileno.

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Estos se transportan y almacenan en forma licuada en tanques criogénicos, es por ello que estos gases los utilizan básicamente grandes consumidores de gas de combustible. Este gas también puede almacenarse en forma gaseosa en cilindros, pero dado que la presión del gas no puede ser mayor a 10- 12 bar (por razones de seguridad), el cilindro obtendrá una cantidad muy pequeña de gas. NOMBRE

ETILENO, ETENO

Formula química

C2 H4

Método de almacenamiento

Punto de ebullición (ºC) a 1 atm.

Gas comprimido o, en grandes cantidades, licuado a temperaturas criogénicas -104 (1)

Temperatura critica (ºC)

+9.5

(3)

Presión de vapor (bar) a

40

(2)

1.18

(1)

Densidad relativa (aire = 1) a 15 ºC y 1 0.98 bar 1 litro de gas al evaporarse

(1)

Da litros de gas a 15 ºC y 1 bar

(2)

0 ºC 15 ºC 50 ºC Densidad (kg/m³) a 15 ºC y 1 bar

482

Relación de mezcla para una llama normal, m³ de oxigeno por m³ de gas 2.0 combustible Temperatura de llama (llama normal) ºC 2902

(3) (3)

Calor de formación MJ/kg de gas +1.9 combustible Valor calorífico (MJ/kg) 47.1

(3)

Valor calorífico (MJ/m³)

59.5

(3)

3.1 – 32

(2)

(3)

Limites explosivos en el aire (% en volumen) a 20 ºC y 1 atm

PROPILENO El propileno es un gas incoloro con un ligero olor dulce. No es toxico pero produce un efecto ligeramente anestesiante. El propileno es un producto secundario del proceso de fabricación de etileno, por ejemplo. Fraccionamiento, pero puede también obtenerse de las refinerías de petróleo. La mayor parte del propileno se destina a la industria química.

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NOMBRE

PROPILENO, PROPENO

Formula química

C3 H6

Método de almacenamiento Punto de ebullición (ºC) a 1 atm.

Condensado a temperatura ambiente bajo presiones moderadas -48 (1)

Temperatura critica (ºC)

+92

(3)

Presión de vapor (bar) a

0 ºC 15 ºC 50 ºC Densidad (kg/m³) a 15 ºC y 1 bar

5.9 9.0 21.0 1.78

(2)

(1)

Densidad relativa (aire = 1) a 15 ºC y 1 bar 1 litro de gas al evaporarse Da litros de gas a 15 ºC y 1 bar Relación de mezcla para una llama normal, m³ de oxigeno por m³ de gas combustible Temperatura de llama (llama normal) ºC

1.48

(1)

388

(2)

3.1

(3)

2872

(3)

Calor de formación MJ/kg de gas +0.5 combustible Valor calorífico (MJ/kg) 45.8

(3)

Valor calorífico (MJ/m³)

87.6

(3)

2 – 10.5

(2)

Limites explosivos en el aire (% en volumen) a 20 ºC y 1 atm

(3)

El propileno se presenta principalmente en forma condensada. Es fácil de manipular, ya que para condensarlo a temperatura ambiente solo son necesarias presiones moderadas. Una presión baja significa que pueden usarse cilindros más ligeros y económicos. De cualquier modo, note la dependencia entre la temperatura y la presión del vapor. Esto tiene influencia en al seguridad, ver el capitulo destinado al propano. Las propiedades del propileno son similares a las del propano. El valor calorífico es aproximadamente igual en los dos gases, pero el propileno produce una mayor porción de calor en la llama primaria, lo que significa que produce una llama mas caliente y más eficiente que el propano.

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HIDRÓGENO El hidrogeno es un gas incoloro, inodoro y no toxico. Es el más ligero de todos los gases, aproximadamente quince veces más que el aire. El hidrógeno es un gas altamente inflamable y arde con una llama invisible. En la presencia de aire y oxigeno es explosivo dentro de un amplio rango de mezcla. La mezcla de dos partes de hidrogeno y una parte de oxigeno se conoce comúnmente como Oxi-Hidrogeno o aire explosivo. El hidrogenote produce industrialmente por electrolisis del agua, reformación de hidrocarburos por vapor u oxidación parcial de carbón o hidrocarburos. Se transporta en forma gaseosa, en cilindros de alta presión, o en forma liquida, enfriado a su punto de ebullición (-253 ºC). Un litro de hidrogeno liquido genera 840 litros de gas a temperatura ambiente y presión atmosférica. El hidrogeno tiene muchos usos, dentro de la industria química, farmacéutica y nuclear así como en la metalúrgica. El hidrogeno se puede usar también como combustible, por ejemplo en corte con gas. La temperatura e intensidad de llama son menores que la del acetileno y muchos otros gases, pero son superiores a las del propano y gas natural. Pruebas prácticas de corte realizadas con hidrógeno permiten la comparación siguiente con el acetileno + El hidrogeno no produce retroceso de llama. + Se produce menos deformación en el corte de láminas finas. + Menos carga térmica sobre soplete y boquilla. - Llama más difícil de ajustar correctamente. - Es más fácil perder el corte sobre metales oxidados. NOTA: En un cilindro de propano, el volumen de líquido y presión aumentan proporcionalmente a la temperatura.

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NOMBRE

HIDROGENO

Formula química

H2

Método de almacenamiento

Gas comprimido

Punto de ebullición (ºC) a 1 atm.

-253

(1)

Temperatura critica (ºC)

-240

(1)

Presión de vapor (bar) a

0 ºC 15 ºC 50 ºC Densidad (kg/m³) a 15 ºC y 1 bar

0.08

(1)

0.07

(1)

844

(2)

0.4

(3)

2834

(3)

Calor de formación MJ/kg de gas 0 combustible Valor calorífico (MJ/kg) 120.0

(3) (3)

Valor calorífico (MJ/m³)

10.8

(3)

4 – 74.5

(2)

Densidad relativa (aire = 1) a 15 ºC y 1 bar 1 litro de gas al evaporarse Da litros de gas a 15 ºC y 1 bar Relación de mezcla para una llama normal, m³ de oxigeno por m³ de gas combustible Temperatura de llama (llama normal) ºC

Limites explosivos en el aire (% en volumen) a 20 ºC y 1 atm

PROPANO El propano es un incoloro, no toxico pero ligeramente anestesiante. Se obtiene, principalmente, de la refinación del petróleo y del fraccionamiento de algunos derivados del mismo. El propano es fácil de manipular debido a que se puede almacenar en forma liquida a temperatura ambiente y bajo su propia presión de vapor (sólo 7 bar a temperatura ambiente). Debido a ello los cilindros pueden ser de construcción ligera y baratos. Es importante recordar que el cilindro con gas líquido no debe exponerse al calor. Cuando la temperatura aumenta, la presión de vapor también lo hace y más gas se condensará. A una temperatura suficientemente alta, el líquido llenara el cilindro por completo. De no estar el cilindro equipado con válvula de seguridad existiría la posibilidad de que reviente. Para que la válvula pueda activarse, el cilindro deberá ser transportado y almacenado en posición vertical.

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El propano, junto al butano, son los principales constituyentes del GLP (gas licuado de petróleo). El propileno y el butileno pueden también formar parte del GLP, pero en niveles muy bajos. El valor calorífico del propano es superior al del acetileno, pero genera una cantidad mayor de calor en la llama primaria. Su temperatura de llama es menor y el requerimiento de oxigeno mayor (cuatro veces) mas que el del acetileno. Observe cuan bajo es el limite inferior del propano, así como su alta densidad. Lo ultimo significa que de producirse fugas, el gas tenderá a acumularse en las ares más bajas, con el consiguiente riesgo que se presente una explosión. NOMBRE

PROPANO

Formula química

C3 H8

Método de almacenamiento Punto de ebullición (ºC) a 1 atm.

Condensada a temperatura ambiente y presiones moderadas. -42 (1)

Temperatura critica (ºC)

+97

(1)

4.7 7.5 17.0

(2)

Densidad (kg/m³) a 15 ºC y 1 bar

1.88

(1)

Densidad relativa (aire = 1) a 15 ºC y 1 bar 1 litro de gas al evaporarse Da litros de gas a 15 ºC y 1 bar Relación de mezcla para una llama normal, m³ de oxigeno por m³ de gas combustible Temperatura de llama (llama normal) ºC

1.55

(1)

311

(2)

4.0

(3)

2810

(3)

Calor de formación MJ/kg de gas - 2.4 combustible Valor calorífico (MJ/kg) 46.4

(3) (3)

Valor calorífico (MJ/m³)

93.2

(3)

2.2 – 9.5

(2)

Presión de vapor (bar) a

0 ºC 15 ºC 50 ºC

Limites explosivos en el aire (% en volumen) a 20 ºC y 1 atm

En un cilindro de propano, el volumen de líquido y presión aumentan proporcionalmente a la temperatura.

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GAS NATURAL (METANO) El gas natural esta compuesto principalmente de metano. Su composición, y por tanto sus propiedades de combustión, varían de un deposito a otro. En la tabla 3 se muestra la composición de gases naturales de diferente procedencia. El gas natural se distribuye al usuario directamente desde el yacimiento, vía tuberías. Se usa principalmente en calefacción, también en corte si las instalaciones de suministro están ya echas. El gas natural puede pero también almacenarce comprimido, en cilindros . El vio gas es similar al gas natural y también puede ser usado en corte. Se obtiene mediante un proceso de fermentación, con estiércol y otros desperdicios generados en los corrales de las granjas. El vio gas consiste principalmente de metano y bióxido de carbono. COMPONENTE

FORMULA

DANES

HOLANDES

RUSO

QUIMICA

(VOL.%)

(VOL.%)

(VOL.%)

CH4

91.1

81.3

98.9

Etileno

CH4

4.7

2.9

0.15

Propano

CH4

1.7

0.4

0.02

Butano

CH4

1.4

0.1

-

Nitrógeno

N2

0.6

14.4

0.9

Dióxido de

CO2

0.5

0.9

0.02

O2

-

0.01

0.01

Metano

carbono Oxigeno

Tabla 3. Composición del gas natural Danés, Holandés y Ruso. La tabla de propiedades químicas de la pagina anterior presenta las propiedades del metano, dado que el metano es el componente principal del gas natural. El metano es gas inodoro e incoloro. Se le puede añadir color para facilitar su detección. Ni el metano ni ninguno de los demás gases presentes en el gas natural, son particularmente tóxicos. El metano es un gas ligero, y su limite explosivo inferior es mayor que el de la mayoría de los otros gases. Esto significa que en caso de fuga, el metano es mas seguro que otros gases. El valor calorífico del metano es bajo, y solo una pequeña porción se genera en la llama primaria. Gracias al bajo costo que tiene en el mercado el gas natural es posible compensar esta deficiencia, por ejemplo en corte, usando mayores flujos de gas. No debe obiarse que a mayor volumen de gas, mayor consuma de gas de precalentamiento.

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SELECCIÓN DEL GAS COMBUSTIBLE PARA DIFERENTES PROCESOS CORTE En corte, no es llama de precalentamiento la que realiza la operación de corte, sino más bien un chorro de oxigeno. Este chorro de oxigeno oxida el material, con generación de calor, y proyecta el producto de la combustión (escoria) fuera de la zona de corte. El propósito de la llama de precalentamiento es calentar el material hasta la temperatura de ignición, mantener el proceso de corte y asistir el chorro de proceso de corte. Con estas premisas, la selección del gas combustible no debería ser de gran importancia para el proceso, pero se ha podido demostrar mediante estudios que una llama intensa y de alta temperatura como la de acetileno, ofrece ventajas tales como:    

Tiempo de precalentamiento y de corte menores. Cuando se usan otros gases, esto puede en cierta medida resolverse usando precalentamiento forzado, es usando exceso de oxigeno en la llama de precalentamiento. Menor riesgo de perdida del corte cuando el material está imprimado, oxidado o cubierto de cascarilla. Menor consumo de gas consumible y de oxigeno para un trabajo determinado. Menor deformación al cortar chapas de metal de menos de 10mm de espesor. Esto es debido a que el acetileno permite concentrar más la llama de precalentamiento.

En el corte de planchas de metal de más de 10mm la llama de precalentamiento debe distribuir el calor de una forma regular sobre toda la área de corte. Al usar acetileno cono gas combustible, la mayoría del calor se produce en la llama primaria y solamente una pequeña cantidad en al secundaria. Existe por tanto un riesgo de que se genere poco calor en el fondo del corte. El propano y el gas natural son, por otro lado, excelentes para cortes en planchas gruesas. Otra desventaja del acetileno en cortes en espesores de más de 300mm, es el riesgo de retroceso de la llama debido al alto volumen de calor generado. En corte manual puede usarse, prácticamente, cualquier gas combustible. Sin embargo, no debe olvidarse que a fin de obtener un corto tiempo de arranque con, por ejemplo, gas natural, se requerirá una gran llama de precalentamiento, en otras palabras un gran caudal de gas y de oxigeno. Esto a su vez significa que el operador estará expuesto a una gran cantidad de calor. En el ranurado con llama, es importante mantener tiempos de precalentamiento cortos ya que el material base debe ser calentado a la temperatura de ignición repetidamente. Por esta razón, el acetileno es el gas más indicado.

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NOMBRE Formula química

METANO CH4

Método de almacenamiento

Punto de ebullición (ºC) a 1 atm.

Condensada a temperaturas criogénicas, o como gas, en tuberías directamente al usuario o en cilindros. -162 (1)

Temperatura critica (ºC)

-82

0 ºC 15 ºC 50 ºC Densidad (kg./m³) a 15 ºC y 1 bar

(1)

Presión de vapor (bar) a

0.67

(1)

Densidad relativa (aire = 1) a 15 ºC y 1 bar 1 litro de gas al evaporarse Da litros de gas a 15 ºC y 1 bar Relación de mezcla para una llama normal, m³ de oxigeno por m³ de gas combustible Temperatura de llama (llama normal) ºC

0.56

(1)

630

(2)

1.8

(7)

2770

(3)

Calor de formación MJ/kg. de gas combustible Valor calorífico (MJ/kg.)

- 4.7

(3)

50.0

(3)

Valor calorífico (MJ/m³)

35.9

(3)

5 – 15

(2)

Limites explosivos en el aire (% en volumen) a 20 ºC y 1 atm

Las temperaturas que se alcanzan en la llama primaria son tan altas que de algunas de las moléculas del gas (las moléculas de los productos de combustión) están en estado disociado. La disociación limita la temperatura en la llama. En la superficie de la pieza de trabajo donde la temperatura es menor, los átomos de gas se recombinan y emiten calor. Parte de este calor se transfiere a la pieza de trabajo.

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NOMBRE CALOR DE FORMACION MJ/kg.

VALOR CALORIFICO (Bajo)

TIEMPO DE LLAMA NORMAL

RELACION DE MEZCLA m³ oxigeno de gas combustible Llama Estequiometri Normal

MJ/kg, gas MJ/m³ Combustible ombustible Acetileno Metilacetil eno Etileno Propileno Hidrogeno Propano Metano

+8.7 +4.6

48.2 46.2

56.5 82.2

3106 2984

1.1 2.3

2.5 4.0

+1.9 +0.5 0 -2.4 -4.7

47.1 45.8 120.0 46.4 50.0

59.5 87.6 10.8 93.2 35.9

2902 2872 2834 2810 2770

2.0 3.1 0.4 4.0 1.8

3.0 4.5 0.5 5.0 2.0

Tabla 2. Propiedades de combustión e diferentes gases. La zona externa de combustión recibe el nombre de zona envolvente o llama secundaria. En esta zona se produce la combustión de monóxido de carbono e hidrogeno (CO y H2), formando como productos finales de la combustión dióxido de carbono y vapor de agua (CO2 Y H2O). Una parte de oxigeno consumido en la combustión proviene del aire circundante. Al total que es liberado durante la combustión se le llama valor calorífico bajo, ver tabla 2. Existe tan bien un valor calorífico alto. Este incluye el calor generado durante la condensación del vapor de agua, esto es, el calor latente de evaporización. En lo procesos estudiados aquí, los productos de la combustión se generan a tan alta temperatura que el agua producida está presente en forma de vapor. Esto significa que no puede contarse en el total con el calor latente de evaporación, y por esta razón se utiliza el vapor calorífico bajo. En soldadura y corte, donde se desea precalentamiento localizado, la llama primaria es la de mayor importancia. Por lo tanto, en los procesos de calentamiento, se considera el calor total de la llama.

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TIPOS DE JUNTAS EN SOLDADURAS OXICOMBUSTIBLE

JUNTAS A TOPE

15

FUNDAMENTOS DE SOLDADURA OXICOMBUSTIBLE

16

TIPOS DE SOLDADURA OXICOMBUSTIBLE SOLDADURA FUERTE

17

SOLDADURA BLANDA

}

18

DEFECTOS EN SOLDADURAS OXICOMBUSTIBLES

19

DEFECTOS EN SOLDADURAS OXICOMBUSTIBLES

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PROCESO DE CORTE TERMICO OXICOMBUSTIBLE Las condiciones para poder realizar la operación de Corte Térmico Oxicombustible consisten fundamentalmente en el punto de fusión de la capa oxida del metal que se valla a cortar. Este punto de fusión debe estar por debajo del punto de fusión del metal en si a ser cortado, de lo contrario este proceso presentará muchas dificultades. Este proceso de Corte Térmico está diseñado especialmente para Aceros al Carbón. PASOS PARA REALIZAR UN CORTE Y UNA PERFORACION CORRECTA CON EL PROCESO OXICOMBUSTIBLE:

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PASOS PARA REALIZAR UNA CORRECTA PERFORACION OXI.

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PRINCIPIO DEL OXICORTE En el proceso del oxicorte, se forma una llama de precalentamiento mezclando oxigeno y un gas combustible en un soplete o una boquilla mezcladora, según el equipo usado. La llama de precalentamiento se dirige hacia un punto del metal que se calienta a una temperatura superior a la de ignición ( temperatura a la cual el metal reacciona con el oxigeno ). Entonces se inyecta un chorro de oxigeno puro a través de la llama. El chorro de oxigeno oxida rápidamente la mayor parte del metal en una zona estrecha para hacer un corte. Esto significa que el oxicorte es un proceso de combustión y no de fusión. Los óxidos o escorias son desplazados por la energí cinética del chorro de oxigeno. Desplazando el soplete transversalmente por la pieza de trabajo a una velocidad adecuada se produce un corte continuo y excelente.

CONDICIONES NECESARIAS PARA EL OXICORTE: La primera condición necesaria para que funcione el proceso de oxicorte es que los productos de la combustión ( óxidos metálicos ) han de tener un punto de fusión inferior a la temperatura de fusión del metal en sí. Como comparación, el óxido de aluminio tiene un punto de fusión superior a los 1000° C por encima del punto de fusión del metal puro. Por esa razón, no se puede cortar el aluminio con este proceso. Otro metal que no se puede cortar con oxicorte es el hierro puro. El hierro puro no se utiliza como material de construcción. Otros metales difíciles de cortar son: el Cu, Ag, Au, Cr, Ni, Aceros Inoxidables, Hierro Fundido, aceros aleados y en general todo metal que el punto de fusión de su capa oxida este por encima del punto de fución del metel puro. La Segunda condición Para que funcione el proceso la temperatura de ignición del metal sea inferior a la de fusión. Si no ocurre esto, el metal se fundirá y fluirá antes de que se pueda iniciar el proceso de corte. La Tercera condición Que los productos de la combustión no sean gaseosos en una proporción apreciable. Los productos gaseosos de la combustión diluyen el oxigeno de corte. Si esta dilución es demasiado grande, la concentración de oxigeno será tan baja que se interrumpirá el proceso de corte. Esta es una de las razones por las cuales no se pueda aplicar oxicorte en materiales orgánicos, tales como la madera. La cuarta condición El metal ha de tener una conductividad térmica relativamente baja. La buena conductividad térmica se traduce en una rápida conducción del calor afuera del frente de la entalladura, lo cual impide el proceso de la combustión.

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DESCONTINUIDADES EN EL CORTE OXICOMBUSTIBLE

24

EJERCICIOS DE CORTE Y SOLDADURA

25

ENDEREZADO POR LLAMA OXICOMBUSTIBLE

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MEDIDAS DE SEGURIDAD

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MEDIDAS DE SEGURIDAD

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MEDIDAS DE SEGURIDAD

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MEDIDAS DE SEGURIDAD

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ANEXOS Las Hojas en Blanco que siguen a continuación, es para el aporte que usted pueda hacer, en la ampliación de este pequeño manual técnico. Esperamos enriquecer más sus conocimientos e incrementar su experiencia con la investigación y la puesta en practica de las Técnicas adquiridas en nuestra Institución. ¡ Éxitos en su Carrera !

FIDEL GARCIA NAVARRO Instructor Técnico

Bogotá DC. Enero de 2006

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