Universidad Nacional Experimental de Guayana Vicerrectorado Académico

Coordinación General de Pregrado Programa Universitario para Formación de Administradores

e Ingenieros Industriales Proyecto de Carrera: Ingeniería Industrial

Normalización del Proceso de Soldadura de las Planchas Bases de Vigas y Columnas que se Fabrican en la Empresa VHICOA Acorde al Código AWS D1.1/D1.1M: 2008. Ruiz Mirtha C.I. 11.517.633 Ruiz José C.I. 12.007.814

Ciudad Guayana, Septiembre de 2009

Universidad Nacional Experimental de Guayana

Vicerrectorado Académico Coordinación General de Pregrado

Programa Universitario para Formación de Administradores e Ingenieros Industriales

Proyecto de Carrera: Ingeniería Industrial

Normalización del Proceso de Soldadura de las Planchas Bases de Vigas y Columnas que se Fabrican en la Empresa VHICOA Acorde al Código AWS D1.1/D1.1M: 2008

Ruiz Mirtha C.I. 11.517.633

Ruiz José C.I. 12.007.814

Tutor Académico: Argenis Hernández

Z.

C.I. 6.113.328

Tutor Industrial: Ana Zoraya Castro

C.I. 20.951.843

Ciudad Guayana, Septiembre de 2009

iii

DEDICATORIA

Dedicamos este proyecto ante todo, a Dios todo Poderoso, por darnos fortaleza,

salud y mucha fe para lograr los objetivos planteados y para que nos siga guiando

por el camino correcto.

A nuestros padres: Melania de Ruiz por estar siempre a nuestro lado, por sus

consejos, por sus ganas de vernos alcanzar nuestro sueño y Víctor Ruiz (fallecido)

que nos hubiese gustado que estuviera a nuestro lado ya que fue un digno ejemplo,

a nuestros hermanos: Ana, Aidee, Edith, Víctor, Miguel, Luis y Javier por el apoyo

incondicional que nos dieron en todo momento para lograr este éxito.

Mirtha: A mi único y adorado hijo Bill Enrique que lo amo con todo mi corazón por

ser la base fundamental para luchar y seguir adelante. A Bill Reyna por su apoyo

incondicional durante toda la carrera, a Ligia Avilés por estar conmigo en las buenas

y en las malas.

José: A mis queridos, amados y hermosos hijos: Víctor, Orianna y José Alejandro

que son mi única razón de continuar adelante con responsabilidad y lograr ser un

modelo esencial para ellos. A Yelitza Farias por su apoyo en esta tarea cumplida.

A todos nuestros sobrinos para que este ejemplo del logro les sirva de estímulo en

sus actividades futuras.

A nuestros amigos y amigas que nos tendieron su mano incondicionalmente.

iv

AGRADECIMIENTO

Primero y antes que nada, damos gracias a Dios, por estar con nosotros en cada

paso que damos, por fortalecer nuestros corazones e iluminar nuestras mentes y

por haber puesto en nuestro camino a aquellas personas que han sido soporte y

guía durante todo el periodo de estudio.

A la empresa VHICOA por haber puesto toda su disposición para el desarrollo

práctico de este conocimiento

.

A la Universidad Nacional Experimental de Guayana (UNEG) y Fundametal por

habernos permitido alcanzar nuestros objetivos en sus instalaciones.

A nuestras familias por el apoyo y la alegría que nos brindaron en todo momento y

sirviendo como estimulo para seguir adelante y finalmente lograr nuestra meta.

A todos nuestros profesores por sus enseñanzas, colaboración y amistad que

sembraron en nosotros durante la carrera, y en especial a nuestro Profesor José

Zurita por ser oportuno y consecuentes.

A nuestro tutor académico, Ing. Argenis Hernández y tutor industrial, Ing. Zoraya

Castro, por sus participaciones incesantes en nuestro proyecto.

En general quisiéramos agradecer a todas y cada una de las personas que han

convivido el día a día con nosotros brindándonos todo el apoyo, colaboración,

ánimo, sobre todo cariño y amistad.

v

RUIZ, Mirtha; RUIZ, José. (2009). Normalización del Proceso de Soldadura de las

Planchas Bases de Vigas y Columnas que se Fabrican en la Empresa VHICOA

Acorde al Código AWS D1.1/D1.1M:2008. Informe de Pasantía Nivel Profesional.

Coordinación de Ingeniería Industrial, Universidad Nacional Experimental de

Guayana.

Tutores: Ing° Ana Zoraya Castro; Prof. Argenis Hernández Z.

RESUMEN

La soldadura y sus tecnologías, representan actualmente uno de los métodos

más importantes para la unión de piezas y conjuntos metálicos. Uno de los pasos

principales para garantizar la calidad de la soldadura lo constituye el establecimiento

de procedimientos de soldadura así como la de calificación de los soldadores. El

trabajo desarrollado en la nave B (estructuras) de VHICOA, se basó en realizar la

normalización proceso de soldadura de las planchas bases de vigas y columnas que

se fabrican en la Empresa acorde al Código AWS D1.1/D1.1M:2008. El estudio se

llevó a cabo, aplicando una investigación del tipo descriptiva, aplicad y de campo. La

metodología empleada se basó en observaciones directas, entrevistas no

estructuradas y la consulta bibliográfica. Las inspecciones realizadas al

procedimiento actual de soldadura permitieron verificar que el doblez de las láminas

excedía la tolerancia permitida de 3 mm (Código AWS D1.1/D1.1M: 2008) producto

de un cordón muy grueso de varias pasadas lo cual genera largos periodos de

exposición a elevadas temperaturas que produce en el material tensiones y

contracciones, lo cual trajo como consecuencia que estas láminas fueron llevadas a

un proceso de reparación ó refrabicación. Se diseñó un procedimiento para

normalizar la secuencia del proceso de soldadura que garantizará que se ejecute la

misma con el procedimiento adecuado, lo cual repercutirá en la obtención de un

producto final de alta calidad y con cero reparaciones por deformación.

Palabras claves: Soldadura, Código AWS D1.1/D1.1M:2008, Vigas y columnas,

procedimientos.

vi

INDICE GENERAL

pp.DEDICATORIA iii

AGRADECIMIENTO iv

RESUMEN v

ÍNDICE GENERAL vi

LISTA DE DIAGRAMAS viii

LISTA DE FIGURAS ix

LISTA DE TABLAS x

INTRODUCCIÓN 1

CAPÍTULO I. EL PROBLEMA

Planteamiento del problema 3

Objetivos: Generales y específicos 6

Justificación 7

Alcance 7

CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO Generalidades de la Empresa 8

Antecedentes de la Investigación 14

Bases Teóricas 15

Descripción del código ASME 19

Descripción del código AWS D1.1 20

Generalidades de los electrodos 47

Defectos de soldadura 50

Métodos para el control de la soldadura 57

Análisis operacional 67

Definición de Términos Básicos 80

CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO Nivel de investigación 90

Diseño de la Investigación 91

Universo de Estudio 91

vii

Población 91

Técnica e Instrumento de Recolección de datos 92

Procedimiento de trabajo 94

Cronograma de actividades 95

CAPÍTULO IV. ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS

Normalización del Proceso de Soldaduras de las planchas bases de

vigas y columnas. 96

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 115

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 117

ANEXOS 119

viii

LISTA DE DIAGRAMAS Nº Descripción pp. 1 Diagrama Nº 1: Normas Soldadura General. 25

2 Diagrama Nº 2 Ejecución de Soldadura. 101

3 Diagrama Nº 3 Reparación a Deformaciones originadas por Soldadura. 106

4 Diagrama Nº 4 Reparación de Soldadura 109

ix

LISTA DE FIGURAS Nº Descripción pp. 1 Figura Nº 1: Electrodo Revestido E-7018. 32

2 Figura Nº 2: Equipo de soldadura para proceso SMAW 33

3 Figura Nº 3: : Identificación del electrodo E7018 34

4 Figura Nº 4: Proceso de soldadura FCAW. Alambre E71T -1. 38

5 Figura Nº 5: Equipo para el proceso de soldadura flux core arc welding

(FCAW).

39

6 Figura Nº 6: Identificación del alambre ó electrodo con núcleo de

fundente.

40

7 Figura Nº 7: Proceso de soldadura por arco sumergido. 44

8 Figura Nº 8: Proceso de soldadura por arco sumergido. 45

9 Figura Nº 9: BA30 Viga con placa base doblada. 97

10 Figura Nº 10: BA30 Viga con placa base doblada. 98

11 Figura Nº 11: BA30 Viga con placa base doblada. 99

x

LISTA DE TABLAS Nº Descripción pp. 1 Tabla Nº 1: Intensidad recomendable para electrodos E-7018. 37

2 Tabla Nº 2: Diámetros de electrodos más comunes y sus amperajes. 50

1

INTRODUCCIÓN Dentro de las características principales del mundo actual, se encuentran: la

internacionalización, la globalización de la economía y el libre comercio, donde

existe una alta competencia desde el exterior, y la necesidad de encontrar nuevos

mercados internos como externos, los códigos, especificaciones y procedimientos

de soldadura que son recomendados para la aplicación en la industria

metalmecánica afines con la tecnología de soldadura, dado que garantizan

confiabilidad y aseguramiento en un producto terminado con optima calidad debido

a sus exigencias tecnológicas y es la documentación básica que rige y guía la

práctica de soldadura aplicables para fabricar productos soldados que cumplan con

la calidad y seguridad del trabajador requerida y suministrar una razonable

protección a la vida, la propiedad y el medio ambiente.

La soldadura y sus tecnologías, representan actualmente uno de los métodos más

importantes para la unión de piezas y conjuntos metálicos; en general para las

industrias que aportan un producto interno bruto y adelantos en infraestructura de

países desarrollados y en vías de desarrollo (Camillero ET Al.,2007); Por tanto es

responsabilidad de las empresas fabricantes de productos soldados, comprobar que

la calidad de sus productos estén en conformidad con los requerimientos del cliente

y lo establecido en código y especificaciones de soldadura. El primer paso para

asegurar la calidad de sus productos y la idoneidad y habilidad de sus soldaduras es

elaborar procedimientos de soldadura que permitan garantizar la compatibilidad del

metal de soldadura depositado con el metal utilizado y calificando a sus soldadores

y/o punteadores acorde con el procedimiento de soldadura calificado, esta

evaluación a sus soldadores es muy importante para la empresa, dado que permite

garantizar el desarrollo de uniones soldadas de alta calidad y además da garantía,

buen nombre y confiabilidad tanto a la empresa como al soldador, responsables de

la aplicación de soldaduras. Así mismo es importante que dentro del contexto de

investigación, innovación y desarrollo de procesos mixtos e híbridos en soldadura,

2

de nuevos materiales bases y de aporte y caracterización mecánicas y

microestructural de soldaduras llevadas a cabo por instituciones tecnológicas y

centros de investigación; las aplicaciones de soldadura estén soportadas además de

personal capacitado, calificado y entrenado para tal fin, debe estar también

soportado para procedimientos de fabricación, ensamble y soldadura que garanticen

la confiabilidad de los resultados obtenidos y por ende de las uniones soldadas.

Es importante definir con suficiente precisión las aplicaciones de la soldadura, ya

que son el objeto de unir una o más piezas considerando en su momento otros

factores o recursos que van permitir obtener la mayor eficiencia del ensamblaje o

soladura solicitada. En este sentido la presente investigación está enfocada a la una

propuesta de normalización, a través de metodología de elaboración y calificación

de procedimientos, del proceso de soldadura de planchas bases de vigas y

columnas fabricadas en la empresa VHICOA, dando repuesta a la dinámica del

sistema en los distintos niveles y en cierto grado de precisión donde realmente se

establezcan parámetros de calidad dentro de un proceso de soldadura y su

influencia en visión de las necesidades que requiere las estructuras metálicas.

3

CAPITULO I EL PROBLEMA

1.1 .- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA VHICOA, Venezuelan Heavy Industries. C.A, es una organización especializada en

el diseño, ingeniería, fabricación y montaje de equipos metalmecánicos y

estructuras de acero a nivel industrial y comercial en el mercado nacional e

internacional. Los principales productos que fabrica son los puentes estructurales y

de emergencia, equipos para el sector de calderería, equipos para la industria

petrolera y petroquímica, equipos para el sector del aluminio y las estructuras

metálicas como: edificios, galpones, centros comerciales, aeropuertos, entre otros.

Actualmente la organización lleva a cabo los siguientes proyectos:

• 15 edificios para la Limonera (Maracay - Edo. Aragua).

• 8 edificios para San Juan Bautista (Edo. Táchira).

• Edificio de concentración de mineral de hierro para Ferrominera del Orinoco

(Ciudad Piar - Edo. Bolívar)

• Proyecto petroquímico Fertiven para la Industria Petroquímica Pequiven

(Morón - Edo Falcón).

• Fabricación de Galpón nuevo en VHICOA (Pto. Ordaz- Edo. Bolívar)

• Centro recreacional Socialista La Ceiba (Caracas).

• 3er puente sobre el río Orinoco (Caicara del Orinoco - Edo. Bolívar hasta

Cabrutica - Edo. Guárico).

• Puentes de 40, 50 y 25 metros para el tramo la encrucijada (Valencia – Edo.

Carabobo).

La planta está dividida en tres (3) secciones, nave a (Línea de puentes), nave b

(Estructuras), nave c (Calderería), el enfoque de este proyecto está centrado en la

nave b, área de estructuras.

4

Las estructuras metálicas que se fabrican en la empresa VHICOA, están

compuestas por diversos elementos, siendo los principales las vigas y columnas.

Los componentes principales de la mayoría de las vigas y columnas son las placas

bases o planchas de conexión.

Durante el proceso de fabricación se ha observado que no se tienen:

• Procedimientos de soldadura a seguir, que es el documento donde aparecen

todos los parámetros de soldadura que debe manejar y conocer el soldador

que va a ejecutar la actividad.

• Procedimiento de secuencia de soldadura, que es el documento que

describe los pasos que se deben seguir para obtener resultados

satisfactorios.

Esta situación ha traído como consecuencia el rechazo continuo de estas piezas en

su presentación final, ya que presentan desalineamiento entre 4 hasta 12 mm, en

placas bases de 22 hasta 64 mm de espesor. Lo permitido de acuerdo el código

AWS D1.1 (2008) son 3 mm máximo. Esta situación, ha generado constantes

reparaciones y re-fabricaciones de piezas. 100% de las piezas diarias que se

presentan para su liberación final, son rechazadas entre el 70 y 80%

aproximadamente. Como consecuencia se aleja el logro de avance de producción

calculado por la alta gerencia, que va a variar de acuerdo a la cantidad de proyectos

en ejecución; que para el año 2009 está proyectada en 63.000 horas mensuales de

producción y lo real no ha pasado actualmente de 46.000 horas mensuales de

producción.

Ha sido difícil lograr hasta la fecha los resultados esperados, esta problemática se

suma a la baja productividad que existe. Lo que ha permitido al departamento de

control de calidad, para aumento de la productividad, comprometerse con la

normalizar la secuencia de soldadura que se efectúa en las planchas bases de

estos elementos principales de estructuras metálicas en donde están inmersos los

procesos de soldadura (SMAW, FCAW) que son los que utiliza la empresa VHICOA

5

en su sistema de fabricación en el área de estructura, esta normalización está

estructurada de acuerdo al código AWS D1.1/D1.M: 2008.

Normalizar la secuencia de soldadura permitirá, la ejecución de la misma ahora con

los pasos debidos y apropiados logrando un producto final en óptimas condiciones

de calidad, con cero (0) reparaciones por deformación y retrabajos, entre otros.

Tomando en cuenta la importancia y envergadura de estas estructuras, se le ha

hecho especial atención, y por consiguiente en la normalización de la secuencia de

soldadura se aplicará la medición directa la cual se realiza cronometrando a el

trabajador a medida que ejecuta el trabajo, sumando los tiempos para los elementos

pertinentes al mismo, estandarizando los tiempos y observando tolerancias para las

necesidades y otras condiciones de trabajo variable.

6

1.2.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN Objetivo General Normalizar la secuencia de soldadura que se debe seguir en las vigas y columnas

de las estructuras metálicas de la empresa VHICOA de acuerdo al código AWS

D1.1.

Objetivos Específicos

• Diagnosticar la situación actual del proceso de ejecución de soldadura en las

planchas bases de las vigas y columnas.

• Determinar los tiempos estándares de cada actividad.

• Identificar las normas/códigos aplicables al proceso.

• Establecer la sistematización del proceso de soldadura.

7

1.3.- JUSTIFICACIÓN Normalizar el proceso de soldadura para las estructuras metálicas en sus

componentes principales vigas y columnas, específicamente las planchas bases de

éstos, permitirá llevar a cabo una sistematización de soldadura que disminuya

grandemente los rechazos por deformación (camber) que sufren estas piezas

continuamente. De esta manera, asegurar la calidad total de la fabricación de estos

elementos garantizara la productividad, la calidad y la confianza organizacional.

Permitiendo, que esta alternativa de normalización del proceso de soldadura en

estos elementos, conllevará a manejar adecuadamente el programa de soldadura;

el resultado de esta investigación beneficiará a los clientes internos (personal

involucrado en el proceso de fabricación del área de estructuras: soldadores,

fabricadores, supervisores, inspectores, entre otros) y externos (cliente final de cada

proyecto), siendo este último su principal mercado, la empresa debe garantizar

100% de calidad tal como lo establece su política. Se beneficiará tanto la empresa

como todos los trabajadores presentes y futuros ya que se mantendrá una

retroalimentación de información de fácil manejo, fácil acceso y fácil comprensión,

de igual manera se determinara el enfoque del trabajador hacia la prevención y no

hacia la corrección.

1.4.- ALCANCE

La presente investigación se realizó en la empresa VHICOA, dando apoyo a las

estructuras metálicas que se fabrican en la empresa principalmente las vigas y

columnas, proponiendo normas y/o lineamientos de soldaduras requeridos por los

clientes externos.

8

CAPITULO II MARCO TEORICO

2.1.- GENERALIDADES DE LA EMPRESA

Presentación de la Empresa El grupo VHICOA es una organización dedicada a la ingeniería, fabricación y

montaje de equipos metalmecánicos y estructuras de acero a nivel industrial y

comercial en el mercado nacional e internacional.

Esta organización está en capacidad de suministrar productos y servicios

diversificados, técnicamente competentes y con costos efectivos en casi todas las

áreas y a cualquier escala de proyectos de construcción tanto industrial como

comercial.

Los principales productos que se fabrican son:

• Estructuras Metálicas, de toda índole.

• Galpones.

• Centros Comerciales.

• Compuertas Radiales y de Mantenimiento.

• Pilotes para muelles.

• Puentes Simples y Complejos.

• Equipos para la Industria Petrolera, Petroquímica, Alimenticio, en

lo que se refiere a Calderería Pesada del sector metalúrgico.

La planta de VHICOA, ubicada en Puerto Ordaz, nace en el mes de marzo de 1997,

dada la expectativa económica que se vislumbraba venir a Venezuela, teniendo

como indicio la construcción de plantas reductoras de hierro como COMSIGUA y

POSVEN; la construcción de ORINOCO IRON, la construcción de la represa

CARUACHI y el Desarrollo del Complejo Industrial JOSE.

9

VHICOA adquiere las instalaciones de la antigua planta HARBOR, la cual fue

fundada por el señor Félix Van Dam hace 70 años cuando arribó a Venezuela.

VHICOA se inicia para el momento con un taller de fabricación conformado por tres

(3) grandes naves, con un área techada de 40.000 m2 de construcción, además de

instalaciones de servicios de mantenimiento, de materia prima y productos

terminados y semi-terminados.

Presenta su política y objetivos de la calidad, manteniendo el enfoque hacia la

satisfacción del cliente dentro de un sistema de gestión de la calidad ajustado a la

normas ISO 9001: 2000. Integrando el cumplimiento de gestión de calidad a los

procesos certificados AISC (American Institute Steel Construction) para las

fabricaciones de estructuras y puentes de acero y ASME (Sociedad Americana de

ingenieros Mecánicos) para la fabricación de calderas y recipientes a presión.

VHICOA, presenta un sistema de gestión de la calidad, con elementos

demostrables, ya que los mismos requisitos están enfocados dentro de un modelo

de procesos dirigidos principalmente a la satisfacción del cliente.

Con el cumplimiento del sistema de gestión VHICOA, define su compromiso de

aumentar su capacidad para producir y optimizar sus costos hacia los productos

conformes, cuyos requisitos son formulados en términos en un diseño establecido y

cuyos requerimientos procuran mantenerse en forma consistente a lo largo de sus

procesos, logrando así la satisfacción a través de la búsqueda de mejora continua

dentro de sus departamentos, hasta lograr la instalación o entrega de las

fabricaciones establecidas.

Es una empresa que ha participado en los mayores proyectos de construcciones de

la industria metalmecánica que se hayan construido en el País, inclusive a Nivel

Internacional. Algunas de las Obras resaltantes que podemos nombrar son:

• Puente de Angosturita. (Edo. Bolívar)

• Viaducto de La Guaira. (Caracas)

10

• Segundo Puente sobre el Río Orinoco. (Edo. Bolívar)

• Compuertas Radiales de Guri, Caruachi, Tocoma. (Edo. Bolívar)

• Plataforma Petrolera de Deltana. (Edo Sucre)

• Recipientes a Presión y estructuras pesadas para las Industrias Petrolera,

para las Refinerías de Paraguaná, Pto. La Cruz, José, Pto. Cabello, el

Tablazo.

• Recipientes a Presión y estructuras pesadas para las Industrias

Petroquímica, Farmacéutica, Alimenticia e Industrial en general.

• Estructuras en Acero y Aluminio para Interalumina, Venalum, Sidor, Posven,

Comsigua, Orinoco Iron, entre otros.

• Tercer Puente sobre el Río Orinoco (Actualmente en proceso). .(Edo. Bolívar

y Guárico)

• Edificio Concentradora de Minerales de Ferrominera, actualmente en

proceso, (Edo. Bolívar)

Propósito: El mejoramiento continúo de sus procesos productivos a fin de prestar a

sus clientes un servicio óptimo y confiable. por lo tanto, la empresa ha decidido

iniciar una participación y compromiso a todos los niveles de la organización,

incluyendo mejoras en el ambiente de trabajo, y así superar las expectativas de

Calidad.

Objetivos de la Organización: Promover la capacitación, el desarrollo y la

motivación del personal, para asumir los retos y exigencias actuales y futuras.

Promover la participación de sus proveedores o sub.-contratistas hacia un sistema

que propicie un clima de confianza como principio de suministro oportuno y Calidad

de sus productos o servicios.

Los objetivos generales de la organización contemplan los siguientes aspectos:

• Asegurar el mejoramiento continuo de toda la organización.

• Mantener las Certificaciones internacionales en nuestros procesos

productivos.

11

• Lograr la satisfacción del cliente a través del cumplimiento de sus requisitos

y especificaciones.

• Cumplir con los procedimientos señalados por el cliente, para la fabricación

de los productos, satisfaciendo sus necesidades dentro de un marco de

respeto y cordialidad.

• Garantizar la entrega completa y acordes con las proyecciones y planes de

trabajo, generando al mismo tiempo mejoras continuas dirigidas a la

satisfacción del cliente.

• Garantizar el cumplimiento de los procedimientos y de las especificaciones

de trabajo requeridos por la NORMA. ISO 9001:2000 en cumplimiento con la

Certificación ASME (AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL

ENGINEERS) y AISC (AMERICAN INSTITUTE OF STEEL

CONSTRUCTION).

• Implementación y control de los objetivos en cuanto a Política de Seguridad

en todos los niveles y a sus instalaciones.

• Implementar en todo momento los requerimientos del cliente a lo largo de

todos los procesos productivos, a fin de superar las expectativas

contractuales, y las normas que aplican.

Política de la Calidad: Es política de calidad de VHICOA, “Satisfacer a sus clientes

mediante la fabricación de estructuras, puentes de acero, calderas y recipientes a

presión, que cumplan con sus requisitos y exigencias, mejorando continuamente la

eficacia de su sistema de gestión de la calidad, a través del desarrollo del capital

humano y de los procesos productivos”.

La política de la calidad ha sido desarrollada de acuerdo a la misión de la empresa e

incluye el compromiso de cumplir con los requisitos del cliente y de mejorar

continuamente la eficacia del sistema de ostión de la calidad.

La alta dirección se asegura de que la política sea entendida, implantada y

mantenida en todos los niveles de la organización, a través de charlas, avisos,

12

sistemas Audiovisuales y el uso de carteleras entre otros, la política es revisada

constantemente para determinar su adecuación al sistema de gestión de la calidad

y a los cambios que se llegaran a presentar en el mismo.

VHICOA, tiene establecido, documentado e implementado un sistema de gestión de

la calidad. El mismo está documentado en los manuales de la calidad y de

procedimientos a través de los cuales demuestra que existe un sistema organizado

y en el que se evidencia la mejora continua del mismo de acuerdo con los requisitos

de la norma COVENIN ISO 9001: 2000.

A través de sus procedimientos e instrucciones de trabajo VHICOA, demuestra que

tiene:

• Identificados los procesos necesarios y su aplicación a través de la

organización para su sistema de gestión de la calidad, anexo 01 de esta

sección

• Determinada la secuencia e interacción de los procesos identificados

• Determinados los criterios y métodos necesarios (indicadores de gestión,

revisión por la dirección, auditorias internas) para asegurarse de que tanto

las operaciones como el control de los procesos es eficaz.

• Asegurada la disponibilidad de recursos y la información necesaria para

apoyar la operación y el seguimiento de estos procesos.

• Definidas las actividades para el seguimiento, la medición y el análisis de los

procesos.

• Identificadas las acciones necesarias para alcanzar los resultados

planificados y la mejora continua de los procesos.

• Identificados y mantiene control en los procesos contratados externamente.

Misión: “Transformar el acero para proyectos complejos, a tiempo, con calidad y

rentablemente. Cultivando en el proceso su principal capital: “El humano”.

13

Visión: “Consolidarse como una de las empresas líder del sector metalmecánico

latinoamericano, obteniendo niveles de eficiencia internacional, ofreciendo a sus

clientes: cumplimiento, alta tecnología, experiencia en proyectos complejos, y

estándares de calidad mundial”.

Valores: La empresa cree firmemente que los valores descritos a continuación

identifican e inspiran a quienes trabajan en la organización VHICOA y nos

sustentamos en ellos para llevar a cabo sus propósitos:

Ética: Aún cuando la empresa es libre y efectúa el trabajo con el fin de generar

ganancias tanto a los accionistas como en bien propio, la ética es el mecanismo de

rectificación y el indicador que los alerta ante cualquier amenaza tanto interna como

externa y evita que se actúe fuera de la normativa y el sentido común.

Transparencia: Que sugiere una propiedad lumínica, también los orienta hacia el

trabajo sin vicios ocultos ni acciones veladas. Los productos generan bienestar a los

Clientes, contribuyen al desarrollo de la tecnología al servicio del hombre; de este

mismo modo, las acciones solo son conducentes al bien, están libres de vicio y

tienen como solo fin el bien común.

Trabajo en Equipo: La gestión amerita del trabajo en equipo como única posibilidad

de realizar los proyectos. Dada la envergadura de los mismos, sería muy difícil

producir eficazmente y a tiempo sin la colaboración y sinergia de todos los

integrantes del equipo, razón por la cual este valor tiene un lugar especial entre los

elementos de éxito.

Responsabilidad: El principal impulsor para el logro de las metas y objetivos

dispuestos, se trabaja con responsabilidad ante los Clientes, generando productos

de calidad mundial, al trabajar con los más elevados estándares de seguridad para

preservar la integridad física de los trabajadores y cumplir con los objetivos

dispuestos sin costos en salud tanto física como emocional.

14

Profesionalismo: Que caracteriza al hombre de VHICOA como derivado directo de

la responsabilidad para enfrentar los más diversos retos que implican, creatividad,

innovación, tenacidad, para hacer realidad los proyectos asignados por los Clientes.

Conocimiento: Como la herramienta más importante para poder malear y

transformar el acero, en construcciones útiles al desarrollo de las naciones.

Innovación: Que permite hacer cada día mejor las cosas, para consolidarse como

los mejores transformadores de materiales y poner la tecnología al servicio del

desarrollo de la humanidad.

Confianza: En ellos mismos, en VHICOA, en Venezuela, como un país grande y

con ingentes posibilidades. Confianza en el futuro ya que contamos con un inmenso

potencial de desarrollo y conocimiento al servicio de la nación.

2.2.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN En la empresa se han realizado estudios sobre el doblez que presentan planchas

de las vigas de los puentes. Se realizó un manual de secuencia de soldadura por el

Ing José Estaba Inspector de soldadura CWI 00080241 (Inspector certificado de

soldadura) este manual de secuencia para las vigas principales del segundo puente

sobre el Río Orinoco se realizó en Enero del año 2002 y se tomó como referencia

para la realización de este proyecto, cabe destacar que la normalización del proceso

de soldadura de las vigas y columnas que se fabrican en VHICOA en el área de

estructuras, se llevará a cabo bajo los lineamientos de fabricación que se

especifican en el código AWS D1.1/D1.M: 2008.

15

2.3.- BASES TEÓRICAS Para el desarrollo de este proyecto se realizaron investigaciones bibliográficas,

recopilación de información por medios impresos, audiovisuales y electrónicos.

Esta información está aplicada a la deformación que presentan constantemente las

planchas bases de las vigas y columnas debido al calor generado por la soldadura,

mala secuencia y habilidad del soldador en las estructuras metálicas que se fabrican

en la empresa VHICOA de Puerto Ordaz, estado Bolívar.

2.3.1.- EL ACERO

“Son aquellos que además de hierro y carbono llevan otros elementos de aleación

en cantidad suficiente para modificar las propiedades y características del mismo”

así lo define Joseph W. y Williams W. (1991) pág. 142.

Aceros al carbón

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen

diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de

silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono

figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de

construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas. Según Joseph W. y

Williams W. (1991) pág. 137.

Metales compuestos básicamente de Hierro y Carbono:

• Aceros de Bajo Carbono.

• Aceros de Medio Carbono.

• Alto Carbono de Alto Carbono.

16

Aceros de bajo carbono: Características

• Son aquellos que tienen hasta 0.25 %C.

• Son soldables sin ninguna dificultad.

• Para soldar no requieren procedimientos especiales, (cuando los materiales

son de espesores mayores a 19 mm. se recomienda dar un ligero

precalentamiento (~60º C), también cuando la temperatura ambiente es baja

(< 5ºC.)

Son los aceros conocidos como acero comercial, astm A36, acero dulce.

• Para soldar se emplean electrodos de la serie aws e 60xx y 70xx • Cellocord ap aws e 6011

• Cellocord p aws e 6010

• Overcord aws e 6013

• Overcord s aws e 6013

• Ferrocito 24 aws e 6024 ó 7027

• Supercito aws e 7018

Procesos semiautomáticos

• Alambre carbofil ps 6 gc aws e 70s 6 open arc (alambres tubulares)

• Exsatub 711 aws e 70t-11

• Exsatub 71 aws e 70t-1

• Exsatub 74 aws e 70t-4 Arco sumergido.

• Alambre ps-1 con:

17

• Flux pop 185, pop 180, pop 175

Características del acero A36.

Es el material estructural más usado para construcción de estructuras en el mundo.

Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de

carbono menores del 1% y otras pequeñas cantidades de minerales como

manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para

mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie.

Es un material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia,

producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. A pesar de la

susceptibilidad al fuego y a la intemperie es el material estructural más usado, por

su abundancia, facilidad de ensamblaje y costo razonable.

Técnicas y material de aporte adecuados, según el tipo de material.

Es importante conocer las características del material a trabajar con la finalidad de

definir un procedimiento de soldadura para un control adecuado, antes, durante y

después del proceso de soldadura.

Por eso existen los estándares de soldadura, estos son documentos que gobiernan

y guían las actividades relacionadas a soldadura y sirven para asegurar dos cosas:

• Que sólo se fabriquen productos soldados de la suficiente calidad y

confiabilidad.

• Que la salud y la vida del personal que interviene no corra peligro.

Los estándares son preparados y actualizados por instituciones privadas y

gubernamentales. Estas instituciones forman comités de especialistas en el rubro en

el que se escribe el estándar Ejemplos:

18

Descripción de la influencia generada por el calor de la soldadura al acero A36. Los cambios más importantes que puedan ocurrir durante la operación de soldadura

pueden ser resumidos y ser divididos en dos categorías.

La primera categoría incluye aquellos cambios que ocurren en un metal cuando se

calienta desde la temperatura ambiente hasta una temperatura mayor.

La segunda categoría es el efecto en las propiedades del metal versus la velocidad

a la que ocurren dichos cambios de temperatura. Más específicamente, nos interesa

que tan rápido se enfría un metal caliente hasta la temperatura ambiente; esto es la

velocidad de enfriamiento del metal.

Por ello es necesario conocer las características del material a utilizar para poder

seleccionar las técnicas y materiales adecuados al momento de aplicar la soldadura

y así evitar o disminuir los posibles efectos que puedan ocurrir a la pieza que se va

a trabajar.

Para soldar estas planchas de conexión debe seguirse una serie de pasos ya

establecidos, como por ejemplo la cantidad de soldadura que se le debe aplicar a

las mismas. El soldador debe conocer los parámetros al momento de poner en

práctica el trabajo de soldadura. Por ello, el tiempo y la cantidad de material de

aporte que debe ser suministrado al material base son pieza fundamental para

obtener los resultados deseados.

La gran mayoría de estas planchas se pueden encontrar con doblez de distintos

porcentajes debido a estos cambios que ocurren durante la operación de soldadura

junto con la no correcta aplicación de los parámetros establecidos antes

mencionados.

19

Inspección visual para comprobar que el doblez en las láminas de acero A36 no excedan los márgenes de tolerancia. Se realiza una inspección visual para determinar la magnitud del doblez que

presenten las láminas de conexión, ya que con esta información se determina si se

requiere o no reparación.

En algunos de estos casos las planchas sufren deformaciones que exceden la

tolerancia. El doblez de estas planchas tienen un margen de tolerancia que no debe

exceder de 3mm de acuerdo a lo establecido en el código AWS D1.1, de allí en

adelante estas deben ser llevadas a un proceso de reparación, donde son

calentadas las chapas y la soldadura para corregir el doblez, a pesar de que esto

pueda traer como consecuencia, problemas de fisura. En otros casos se remueve la

soldadura con torche para rigidizar la pieza y volver aplicar soldadura.

Al excederse los márgenes de tolerancia en el doblez de estas planchas, afectaría al

buen funcionamiento del producto final, al momento de hacer las conexiones de

estas vigas, ya que quedaría un espacio considerable que no permitirá la unión

completa de las mismas.

2.3.2.- DESCRIPCIÓN DEL CÓDIGO ASME (SECCIÓN IX) ASME (Asociación Americana de Ingenieros mecánicos). Es una asociación

profesional, que además ha generado un código de diseño, construcción, inspección

y pruebas para equipos. Entre otros, calderas y recipientes a presión. Este código

tiene aceptación mundial y es usado en todo el mundo.

Clasificación del código A.S.M.E.

- Sección I Calderas de Potencia.

- Sección II Especificación de Materiales.

- Sección III Requisitos generales para División 1 y División 2.

- Sección IV Calderas para Calefacción.

20

- Sección V Pruebas no Destructivas.

- Sección VI Reglas y Recomendaciones para el cuidado y operación de

Las Calderas de Calefacción.

- Sección VII Guía y recomendaciones para el cuidado de Calderas de

Potencia.

- Sección VIII Recipientes a Presión.

- Sección IX Calificación de Soldadura.

- Sección X Recipientes a Presión de Plástico reforzado en fibra de Vidrio. - Sección XI Reglas para Inspección en servicio de Plantas Nucleares.

En ASME SEC. IX, se encuentra todo lo concerniente a la calificación de

procedimientos y soldadores las variables que intervienen en una especificación de

procedimiento de soldadura (metal base, material de aporte, posición y

precalentamiento).

2.3.3.- DESCRIPCIÓN DEL CÓDIGO AWS D1.1/D.1M: 2008

AWS D1.1/D.1M (American Welding Society) Código de la Sociedad Americana

de Soldadura D1.1 Año 2008.

- Consta de 8 secciones, 12 anexos mandatorios (I hasta XII) y 15 anexos no

mandatorios ( A hasta P ).

- Es publicado cada dos años. Las modificaciones respecto a la edición

anterior aparecen subrayadas.

- Las especificaciones del código están expresadas en textos llamados

provisiones. Cada provisión viene identificada por un número llamado

referencia.

21

Alcance

“Este código contiene los requerimientos para la fabricación de estructuras soldadas

de acero”

Limitaciones Este código no ha sido diseñado para usarse con:

- Aceros con límites de fluencia mínimos especificados mayores a 100 Ksi.

- Aceros de espesor menor a 1/8”.

- Recipientes y tuberías a presión.

- Materiales base diferentes a aceros al carbono y a aceros de baja aleación.

El código AWS ha desarrollado estándares, prácticas recomendadas, y guías

relacionadas con la construcción de elementos soldados, aportes para soldadura y

procedimientos de soldadura. Para establecer la calidad de un producto, estos

documentos son consultados, para cada situación existirá un documento aplicable,

con el cual el producto fabricado debe tener conformidad.

Los estándares de AWS tienen como temas los siguientes:

- Definiciones y símbolos - Materiales de aporte

- Calificaciones y pruebas

- Procesos de soldadura

- Aplicaciones de soldadura

- Seguridad

22

2.3.4.- SOLDADURA

Generalidades

La Soldadura es la Coalescencia localizada de Metales y No Metales producida

bien sea por el calentamiento de los materiales a la temperatura de soldadura, con o

sin la aplicación de presión o con solo la presión, con el uso o no de materiales de

aporte. La soldadura antigua por forjado el propósito de logra la unión de los

metales por fusión. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología de la soldadura y

el mejoramiento de los métodos de pruebas, se observó que podría lograrse una

fusión completa y permanente entre dos o mas metales, y que el área soldada tiene

mayor resistencia que cualquiera de las piezas que se habían unidos.

Soldadura es la unión de piezas metálicas, con o sin material de aporte, utilizando

cualquiera de los siguientes procedimientos generales:

a) Aplicando presión exclusivamente.

b) Calentando los materiales a una temperatura determinada, con o sin aplicación

de presión.

Se denomina "material base" a las piezas por unir y "material de aporte" al material

con que se suelda.

La soldadura está relacionada con casi todas las actividades industriales, además

de ser una importante industria en sí misma. Gracias al desarrollo de nuevas

técnicas durante la primera mitad del siglo XX, la soldadura sustituyó al atornillado y

al remachado en la construcción de muchas estructuras, como puentes, edificios y

barcos. Es una técnica fundamental en la industria automotriz, en la aerospacial, en

la fabricación de maquinaria y en la de cualquier tipo de producto hecho con

metales.

23

El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal depende de las

propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que está destinada la pieza

y de las instalaciones disponibles.

Existen diversos procesos de soldadura, los que difieren en el modo en que se

aplica la energía para la unión. Así hay métodos en los que se calientan las piezas

de metal hasta que se funden y se unen entre sí o que se calientan a una

temperatura inferior a su punto de fusión y se unen o ligan con un metal fundido

como relleno. Otro método es calentarlas hasta que se ablanden lo suficiente para

poder unirlas por martilleo; algunos procesos requieren sólo presión para la unión,

otros requieren de un metal de aporte y energía térmica que derrita a dicho metal;

etcétera.

La tecnología y la ciencia de la soldadura han avanzado con tal rapidez en los

últimos años, que sería casi imposible enumerar todos los métodos diferentes de

soldadura que actualmente están en uso.

A continuación se presenta una manera general de agrupar los métodos mas

utilizados:

- Soldadura blanda

- Soldadura fuerte

- Soldadura por forja

- Soldadura con gas

- Soldadura con resistencia

- Soldadura por inducción

- Soldadura aluminotérmica

- Soldadura por vaciado

- Soldadura por arco eléctrico

24

Clasificación de los tipos de soldadura. Se pueden distinguir los siguientes tipos de soldadura:

-Soldadura heterogénea. Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza,

con o sin metal de aportación: o entre metales iguales, pero con distinto metal

de aportación. Puede ser blanda o fuerte.

-Soldadura homogénea. Los materiales que se sueldan y el metal de

aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica,

eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de

aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas.

Por soldadura autógena se entiende aquélla que se realiza sin metal de

aportación, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de

la fusión de los mismos; así, al enfriarse, forman un todo único.

Etimológicamente, esta expresión quiere decir «engendrada o efectuada por sí

misma».

Tuvo su origen en Francia hacia la mitad del siglo XIX. Una confusión bastante

extendida, que es importante aclarar, es la de denominar como soldadura

autógena a la oxiacetilénica - que se estudiará en un apartado posterior-, que

sólo lo será cuando se realice sin metal de aportación.

25

Estructura del Proceso de Soldadura

Diagrama N° 1: Normas Soldadura General. Fuente: Empresa VHICOA (2006)

26

Soldadura blanda

Esta soldadura de tipo heterogéneo se realiza a temperaturas por debajo de los 400

ºC. El material metálico de aportación más empleado es una aleación de estaño y

plomo, que funde a 230 ºC aproximadamente.

Soldadura fuerte También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan

temperaturas de hasta 800 ºC. Como metal de aportación se suelen usar aleaciones

de plata, y estaño (conocida como soldadura de plata); o de cobre y zinc. Como

material fundente para cubrir las superficies, desoxidándolas, se emplea el bórax.

Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. La soldadura se efectúa

generalmente a tope, pero también se suelda a solape y en ángulo.

Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una resistencia considerable

en la unión de dos piezas metálicas, o bien se trata de obtener uniones que hayan

de resistir esfuerzos muy elevados o temperaturas excesivas. Se admite que, por lo

general, una soldadura fuerte es más resistente que el mismo metal que une.

La soldadura por presión

La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se

produce sin aportación de calor. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que

sea fundamental no procedimientos de unión. Se puede realizar de las siguientes

maneras:

Por presión en frío o en caliente: Consiste en limpiar concienzudamente las

superficies que hay que unir; y, tras ponerlas en contacto, aplicar una presión sobre

ellas hasta que se produzca la unión.

Por fricción: Se hace girar el extremo de una de las piezas y, después, se pone en

contacto con la otra. El calor producido por la fricción une ambas piezas por

deformación plástica.

27

Soldadura oxiacetilénica (con gases al soplete) El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del

acetileno (C2H2): que resulta ser fuertemente exotérmica, pues se alcanzan

temperaturas del orden de los 3500 oC. 2C2H2 + 502 -> 4C02 + 2H20. En la llama

se distinguen diferentes zonas, claramente diferenciadas: Una zona fría a la salida

de la boquilla del soplete sonde se mezclan los gases, a continuación el dardo que

es la zona mas brillante de la llama y tiene forma de tronco de cono, posteriormente

se encuentra la zona reductora que es la parte mas importante de la llama, donde

se encuentra la mayor temperatura (puede llegar a alcanzar los 3150 ºC) y por

último el penacho o envoltura exterior de la llama.

Soldadura por arco eléctrico

En la actualidad, la soldadura eléctrica resulta indispensable para un gran número

de industrias. Es un sistema de reducido coste, de fácil y rápida utilización,

resultados perfectos y aplicable a toda clase de metales. Puede ser muy variado el

proceso.

El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes

que se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico.

Los bordes en fusión de las piezas y el material fundido que se separa del electrodo

se mezclan íntimamente, formando, al enfriarse, una pieza única, resistente y

homogénea.

Al ponerse en contacto los polos opuestos de un generador se establece una

corriente eléctrica de gran intensidad. Si se suministra la intensidad necesaria, la

sección de contacto entre ambos polos, por ser la de mayor resistencia eléctrica, se

pone incandescente. Esto puede provocar la ionización de la atmósfera que rodea a

la zona de contacto y que el aire se vuelva conductor, de modo que al separar los

polos el paso de corriente eléctrica se mantenga de uno a otro a través del aire.

Antes de iniciar el trabajo de soldadura se deben fijar las piezas sobre una mesa o

banco de trabajo, de manera que permanezcan inmóviles a lo largo de todo el

28

proceso. Durante la operación, el soldador debe evitar la acumulación de escoria,

que presenta una coloración más clara que el metal. El electrodo ha de mantenerse

siempre inclinado, formando un ángulo de 15º aproximadamente sobre el plano

horizontal de la pieza, y comunicar un movimiento lento en zigzag, de poca

amplitud, para asegurar una distribución uniforme del metal que se va

desprendiendo del electrodo.

Es fundamental, para que la soldadura presente una penetración eficaz, tener

encuentra la longitud del arco (distancia entre el extremo del electrodo y la superficie

del baño fundido). Si el arco es demasiado pequeño, la pieza se calienta

exageradamente y la penetración resulta excesiva; en ese caso, puede llegar a

producirse una perforación peligrosa. Por el contrario, si el arco es demasiado largo,

se dispersa parte de su calor, y la penetración resulta insuficiente. El operario

soldador ha de ser lo bastante hábil como para mantener el arco a la longitud

adecuada. Las temperaturas que se generan son del orden de 3 500 ºC.

Soldadura por arco sumergido Utiliza un electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se produce entre el

alambre y la pieza bajo una capa de fundente granulado que se va depositando

delante del arco.

Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operación.

Soldadura por arco en atmósfera inerte Este procedimiento se basa en aislar el arco y el metal fundido de la atmósfera,

mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno, anhídrido carbónico, etc.).

Existen varios procedimientos:

29

- Con electrodo refractario (método TIG). El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungsteno (que no se consume)

y la pieza, el metal de aportación es una varilla sin revestimiento de

composición similar a la del metal base.

- Con electrodo consumible (método MIG y MAG). Aquí se sustituye el electrodo refractario de wolframio por un hilo de alambre

contínuo y sin revestimiento que se hace llegar a la pistola junto con el gas.

Según sea el gas así recibe el nombre, (MIG = Metal Inert Gas) o MAG si

utiliza anhídrido carbónico que es mas barato.

La soldadura por arco eléctrico puede realizarse empleando corriente continua

o alterna. La tensión más ventajosa en corriente continua es de 25 a 30

voltios, pero para cebar el arco al comenzar la tensión ha de ser de 70 a 100

voltios; por este motivo, es necesario intercalar una resistencia en serie que

haga de regulador. La intensidad de corriente está comprendida entre 30 y

300 amperios, según la amplitud y la profundidad de la soldadura que se vaya

a realizar. Las máquinas de corriente alterna para soldadura llevan un

transformador que reduce la tensión de la red, generalmente de 220 voltios, a

la de soldadura (inferior a procedimientos de unión)

Soldadura aluminotérmica o con termita Utiliza como fuente de calor para fundir los bordes de las piezas a unir y metal de

aportación el hierro líquido y sobrecalentado que se obtiene de la reacción química

se produce entre el óxido de hierro y el aluminio de la cual se obtiene la alúmina

(óxido de aluminio), hierro y una muy alta temperatura. 3 Fe3O4 + 8 Al 4 Al2O3 + 9

Fe + calor.

La alúmina forma una escoria en la parte superior de la unión evitando la oxidación.

Para efectuar la soldadura se realiza un molde de arena alrededor de la zona de

soldadura y se vierte el metal fundido en él.

30

Soldadura por resistencia eléctrica Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al

pasar una corriente eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor desprendido

viene dado por la expresión: Q = 0,24. I 2. R. t siendo:

Q = calor (en calorías).

I = intensidad de corriente eléctrica (en amperios).

R = resistencia (en ohmios) al paso de la corriente eléctrica.

t = tiempo (en segundos).

La soldadura por resistencia puede realizarse de las siguientes maneras:

Por puntos: Las piezas -generalmente chapas- quedan soldadas por pequeñas

zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa

pequeñez, se denominan puntos. Las chapas objeto de unión se sujetan por medio

de los electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que

funda los puntos. Cuando se solidifican, la pieza queda unida por estos puntos, cuyo

número dependerá de las aplicaciones y de las dimensiones de las chapas que se

unen.

Este tipo de soldadura por puntos tiene gran importancia en la industria moderna,

sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de

automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, neveras), y en las industrias eléctrica y

de juguetería.

Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, por

puntos múltiples, bilateral, unilateral, etc.

A tope: Las dos piezas que hay que soldar se sujetan entre unas mordazas por las

que pasa la corriente, las cuales están conectadas a un transformador que reduce la

tensión de red ala de la soldadura. Las superficies que se van a unir, a

consecuencia de la elevada resistencia al paso de la corriente que circula por las

piezas, se alientan hasta la temperatura conveniente para la soldadura. En este

momento se interrumpe la corriente, y se aprietan las dos piezas fuertemente una

31

contra otra. Una variante de este método es no ejercer presión sino dejar que entre

las piezas se realicen múltiples arcos eléctricos, llamado por chisporroteo.

Durante la soldadura conviene refrigerar las mandíbulas de las mordazas.

También se puede realizar el calentamiento de las zonas a unir con gases y

posteriormente ejercer presión (a tope con gases).

Calidad en la soldadura

- La calidad de una operación de soldadura viene determinada por la

especificación técnica aplicable, en el caso de las estructuras metálicas

viene establecida por las normas (AWS D1.1)

- Por lo general los requerimientos de calidad comprenden una inspección

visual (geometría del cordón, tolerancias a la preparación de la junta, tamaño

de las discontinuidades, etc.) y ensayos mecánicos (tenacidad, esfuerzo de

rotura, doblez, etc.).

- Influyen también la correcta limpieza de la escoria en los pases de raíz e

intermedios. Una mala limpieza conlleva a problemas de inclusiones de

escoria que debilitan la unión.

- El metal se puede afectar térmicamente durante el esmerilado. Esto es

especialmente importante en los aceros aleados.

32

Proceso de soldadura smaw. Electrodo revestido e-7018

Figura N°1: Electrodo Revestido E-7018 Fuente: Empresa VHICOA (2006)

33

Equipo de soldadura para proceso SMAW (Electrodo revestido):

Figura N°2: Equipo de soldadura para proceso SMAW Fuente: Empresa VHICOA (2006)

34

Identificación del electrodo E7018:

Figura N°3: Identificación del electrodo E7018 Fuente: Empresa VHICOA (2006)

35

Descripción del proceso de soldadura con electrodo revestido (Smaw): Para el proceso SMAW se utiliza el electrodo de bajo hidrógeno con polvo de hierro

en el revestimiento para soldar en todas posiciones. Tiene altas propiedades

mecánicas a temperaturas bajo cero, es recomendable para depósitos en los cuales

se desee minimizar el riesgo de fractura y tener la menor cantidad posible de poros,

debido a las características de su recubrimiento; para soldadura de aceros con alto

contenido de azufre.

Aplicaciones del proceso de soldadura con electrodo (Smaw): Dentro del sector metal-mecánico, es ampliamente utilizado en la construcción de

grúas, contenedores, vagones de ferrocarril, secciones gruesas y pesadas con un

amplio factor de seguridad.

En la industria de la construcción es usado con éxito en cordones de relleno de

secciones pesadas y en la fabricación, montaje de secciones gruesas en placas y

estructuras de refuerzo en todas posiciones.

En el área petrolera se usa como relleno de secciones gruesas y tubería de gran

espesor y sometidas a altas presiones, en gasoductos y tanques de

almacenamiento.

Los soldadores dedicados a la pailería prefieren éste electrodo cuando deben

soldar recipientes de pared gruesa sometidos a altas presiones, ya sea en pasos

múltiples o sencillos, en calderas y envases tales como compresores de aire. En los

astilleros se usan para fabricar buques de gran tamaño y secciones gruesas.

En general, en aplicaciones que requieran alta resistencia mecánica, alto

rendimiento y uniones libres de grietas y poros.

36

Ventajas del proceso de soldadura con electrodo revestido (Smaw):

- Depósitos de soldadura con calidad.

- Tenacidad marcada por la normativa correspondiente en probetas Charpy V

– Notch (probetas para prueba de impacto).

- Electrodos de muy fácil operación.

- Prácticamente no hay chisporroteo ni salpicaduras.

- Arco sereno y aprobado por su fácil manipulación por los soldadores.

- Relleno rápido en obras de gran magnitud.

- Su escoria se enfría rápidamente y es fácil de remover.

- La superficie de la cara de la soldadura es convexa y en soldaduras de filete

puede ser inclusive plana.

- Es muy utilizado a altas velocidades de avance.

Propiedades mecánicas del electrodo revestido según AWS D1.1:

- Resistencia a la Tensión 490 MPa ( 70.000 psi )

- Límite Elástico 400 Mpa ( 58.000 psi )

- Elongación 22 %

- Impacto a –30 °C en probetas Charpy V – Notch 27 Joules

Composición química del electrodo revestido según AWS D1.1:

- % Máximo % Máximo

- Carbono 0,15 Cromo 0,20

- Manganeso 1,60 Molibdeno 0,30

- Azufre 0,035 Vanadio 0,08

- Silicio 0,75 Fósforo 0,035

- Níquel 0,30

37

Ventajas del proceso de soldadura con electrodo revestido (Smaw):

- Tiene una velocidad de aportación y deposita un material capaz de superar

los más severos controles radiográficos.

- Dado que el rendimiento no es excesivo, admite la soldadura en todas

posiciones y pueden aplicarse con corrientes alterna o con corriente continua

y polaridad inversa.

- La gran fluidez del baño permite el fácil escape de todos los gases del

mismo, incluso cuando se trabaja con bajas intensidades, obligadas por el

soldeo en posiciones distintas de la horizontal.

Para orientarse sobre las intensidades adecuadas, véase la siguiente tabla:

Tabla N°1: Intensidad recomendable para electrodos E-7018 Fuente: Empresa VHICOA (2006)

* Estos valores pueden variar ligeramente para electrodos de distintos fabricantes.

Intensidad recomendable para electrodos E-7018

Diámetro del electrodo (en pulg y mm) Amperios *

3/32” - 2.5 mm 70 - 120

1/8” - 3.2 mm 100 - 150

5/32” - 4 mm 120-200

3/16” - 5 mm 200-275

38

Proceso de soldadura FCAW. Alambre E71T -1 Proceso de soldadura por arco con núcleo de fundente (Fcaw):

Figura N°4: Proceso de soldadura FCAW. Alambre E71T -1 Fuente: Empresa VHICOA (2006)

39

Equipo para el proceso de soldadura por arco con núcleo de fundente (Fcaw):

Figura N°5: Equipo para el proceso de soldadura flux core arc welding (FCAW) Fuente: Empresa VHICOA (2006)

40

Identificación del alambre ó electrodo con núcleo de fundente (Fcaw):

Figura N°6: Identificación del alambre ó electrodo con núcleo de fundente Fuente: Empresa VHICOA (2006)

41

Soldadura por arco con núcleo de fundente (Fcaw)

En el proceso FCAW se genera un arco eléctrico entre un electrodo continuo de

metal de aporte y la pileta líquida. Este proceso ofrece dos variantes:

1. Una en la que se emplea un gas de protección externamente suministrado.

2. Otra autoprotegida, donde se genera un gas de protección por la

desintegración del fundente dentro del electrodo.

En ambas el material dentro del electrodo produce una escoria que protege al

cordón durante la solidificación.

Principales características del proceso Fcaw: Los beneficios del FCAW se obtienen por la combinación de tres hechos generales:

- La productividad debido a un alambre de soldadura continua.

- Los beneficios metalúrgicos que pueden ser obtenidos desde el flux.

- Una escoria que le da soporte y forma a la pileta soldada.

Equipos necesarios para el proceso Fcaw: El equipamiento necesario para la soldadura con alambre tubular de arco abierto es

básicamente similar al del proceso con protección gaseosa.

Los elementos del equipo son:

- Fuente de poder

- Alimentación del alambre y sistema de control

- Torcha y cable

- Electrodo tubular

- Sistema de alimentación del gas de protección (en los procesos con

protección gaseosa).

- Sistema de extracción de humos.

42

Metales de aporte para el proceso Fcaw: Consisten en un acero de bajo carbono o baja aleación en cuyo interior se colocan

materiales aleantes y fluidificantes. La adecuada combinación de los ingredientes

del núcleo, junto con el exterior permite:

1) Producir soldaduras con adecuada velocidad de posición y forma de pileta,

tanto en posición plana como sobrecabeza.

2) Producir electrodos para distintos tipos de gases de protección y

autoprotegidos.

3) Lograr metales de aporte con aleaciones desde un acero dulce, hasta alta

aleación o aceros inoxidables.

Las funciones primarias de los ingredientes del flux son:

- Proveer adecuada resistencia mecánica, metalúrgica y a la corrosión del

metal de soldadura por ajuste de la composición química.

- Promover sanidad del metal de soldadura protegiendo la pileta líquida del

oxígeno y nitrógeno del aire.

- Eliminar impurezas desde el metal fundido usando reacciones del flux.

- Producir un recubrimiento de escoria para proteger la contaminación del

metal cuando está solidificando y controlar la forma y apariencia de la pileta

en las diferentes posiciones de soldadura en la cual el electrodo es colocado.

- Estabilizar el arco y producir una pileta uniformemente rugosa con poco

salpicado.

Ventajas del proceso FCAW:

- Alta calidad del metal depositado.

- Excelente apariencia del cordón, soldadura suave y uniforme.

- Excelente contorno de los cordones de filete horizontales.

43

- Se puede soldar una variedad de aceros con un amplio rango de espesores.

- Factor de alta operatividad: fácil mecanizado.

- Alta tasa de deposición: densidad de alta corriente.

- Utilización del metal de electrodo: relativamente alta.

- Velocidades de desplazamiento relativamente alta.

Limitaciones del proceso FCAW

- Está limitado a la soldadura de materiales ferrosos y aleaciones base níquel.

- El consumible es más caro a igualdad de peso que los alambres sólidos,

excepto para aceros de alta aleación.

- El equipamiento es más caro y complejo que el requerido por SMAW, sin

embargo el incremento de productividad generalmente compensa esto.

- La alimentación del alambre y la fuente de poder pueden ser juntamente

cerradas en el punto de soldadura.

- En el caso de protección gaseosa esta puede verse afectada por

condiciones atmosféricas.

- El equipamiento es más complejo que para SMAW, y se requiere más

mantenimiento.

- Se generan más humos de soldadura. (comparados con GMAW y SAW).

44

Proceso (SAW) alambre EM12-K Proceso de soldadura por arco sumergido (Saw):

Figura N°7: Proceso de soldadura por arco sumergido. Fuente: Empresa VHICOA (2006)

45

Equipo de soldadura por arco sumergido (Saw):

Figura N°8: Proceso de soldadura por arco sumergido. Fuente: Empresa VHICOA (2006)

46

El proceso de arco sumergido es, principalmente llevado a cabo con equipo

totalmente automático, aunque hay algunas pistolas de mano para el proceso. Para

incrementar la productividad un arreglo con varios electrodos o multi-alambre puede

ser implementado. Por su alto poder de deposición de metal de aporte, es

particularmente conveniente para las soldaduras rectas de gran longitud con

excelente calidad en posición de piso, siendo muy usado en la fabricación de

grandes tanques, plantas químicas, pesadas estructuras y en la industria de la

fabricación y reparación de barcos.

Cuando la soldadura comienza, un arco es creado entre el electrodo y la pieza de

trabajo, en ese momento el fundente que es o derramado sobre la soldadura, o

puede ser previamente servido, se derrite produciendo una costra protectora, el

material fundente restante es recuperado, y reciclado para ser usado nuevamente

en un proceso futuro o en el mismo proceso, dependiendo del tipo de fundente que

se este usando o de los materiales envueltos en el proceso. La soldadura es

formada de manera uniforme, con una alta deposición en donde se usan alambres

de hasta 3/16 de diámetro y altas corrientes que son suministradas por una fuente

de poder de voltaje constante de alta capacidad que puede ser AC o DC, según el

proceso, y que una vez arreglado y establecido puede ejecutar soldaduras de alta

calidad con altísima producción.

Descripción del proceso de soldadura por arco sumergido (Saw): En el proceso por arco sumergido (Saw) se utiliza alambre, el cual posee medio

manganeso y silicio. Adecuado para soldadura a tope y filete sobre aceros bajo y

medio carbono. Adecuado para fundentes activos y neutros.

Aplicaciones típicas: Este alambre es usado con fundente INDURA 400, por lo tanto las propiedades del

depósito son dadas por combinación de ellos, siendo sus aplicaciones más típicas la

47

fabricación de vigas en todas sus formas, construcción de buques, estanques,

rellenos de rieles, etc.

- Pueden ser aplicados en múltiples pases en aceros que tengan un espesor

menor que 25 mm.

- Escoria de fácil remoción.

Análisis típico del metal depositado (% en peso)

- C: 0.05 Mn: 1.35 Si: 0.72 P: 0.006.

- S: 0.006 Cr: 0.01 Ni: 0.02 Mo: <0.01.

- V: <0.01.

Propiedades mecánicas típicas del metal depositado

- Esfuerzo fluencia: 544 MPa.

- Esfuerzo tracción: 629 MPa.

- Alargamiento en 50,8 mm: 29%.

Factores que influyen en la calidad de una unión soldada

- Diseño de la unión de la soldadura

- Materiales de construcción

- Procedimiento de soldadura

- Forma de aplicar la soldadura

- Programa de inspección

2.3.5.- GENERALIDADES DE LOS ELECTRODOS

La influencia de los electrodos en la calidad de la soldadura es decisiva, por lo cual

el soldador ha de prestar la máxima atención a la elección del electrodo correcto

para cada trabajo. Fundamentalmente, se exige de un electrodo que haga posible

un fácil encendido y mantenimiento del arco voltaico y que la costura de soldadura

48

(cordón) relleno con el mismo, por su composición y propiedades se diferencia lo

menos posible del metal base. Debe tenerse en cuenta también que la polaridad

incorrecta, en el caso de corriente continua origina una insuficiente penetración.

a) Características: Los electrodos de varilla se suministran en longitudes de 350 y

450 m/m y diámetros de 2,4 a 6,4 m/m, a los cuales se les aplica un "revestimiento"

o material mineral-orgánico (que dé al electrodo sus características específicas), por

medio de un moderno sistema llamado "Extrucción", lo que permite que el

revestimiento quede totalmente uniforme y concéntrico con el núcleo, lo que

significará excelente soldabilidad y eliminación de arcos erráticos en su aplicación.

Los distintos componentes del revestimiento tienen por objeto formar un gas

protector que se oponga a una ligera escoria que aparezca en la superficie

cubriendo el metal líquido y que sólo se solidifique con lentitud.

b) Almacenamiento: Los electrodos en general se han de tratar con precauciones en

su almacenamiento para que el recubrimiento no se aplaste ni absorba humedad,

pues de lo contrario perderán sus cualidades.

Propiedades de los electrodos

Al someter a prueba un metal depositado mediante arco eléctrico, es importante

eliminar algunas variables (diseño de unión, análisis del metal base, etc.), por lo que

se ha universalizado la confección de una probeta longitudinal de metal depositado,

para luego maquinarla y someterla a prueba de tracción para conocer su punto de

fluencia, resistencia a la tracción y porcentaje de alargamiento.

Para pruebas de calificación de soldadores se usa un doblado guiado, haciéndose

en diversas posiciones según sea la característica de operabilidad del electrodo,

pudiendo ser plano, vertical, horizontal o sobrecabeza luego se dobla una probeta

ya sea de cara o de raíz, para verificar la homogeneidad de la soldadura, cualquier

falta de fusión se hace notar por grietas en los costados del cordón, como así

49

también los poros e inclusión de escoria, que se traducen en agrietaduras del

deposito.

Selección de electrodos adecuados

Para escoger el electrodo adecuado es necesario analizar las condiciones de

trabajo en particular y luego determinar el tipo y diámetro del electrodo que más se

adapte a estas condiciones. Este análisis se facilita si el soldador considera los

siguientes factores:

1.- Naturaleza del metal base.

2.- Dimensiones de la sección o pieza a asoldar.

3.- Tipo de corriente de que se dispone.

4.- Posición en que se soldará.

5.- Tipo de unión.

6.- Características que debe poseer la soldadura, resistencia a la corrosión,

gran resistencia a la tracción y ductibilidad.

50

Diámetros más comunes y sus amperajes

Tabla N°2: Diámetros de electrodos más comunes y sus amperajes

Fuente: Empresa VHICOA (2006)

Nota: el diámetro de los electrodos representa el diámetro de su núcleo.

2.3.6.- DEFECTOS DE SOLDADURA

Discontinuidades relevantes en una soldadura

- Fisuras

- Grietas

- Inclusiones de escoria

- Porosidades

- Falta de fusión

- Falta de penetración

- Solape

- Socavaciones excesivas

51

1.- Fisuras

Ocurren en el metal base y en el metal de aporte, cuando las tensiones localizadas

exceden la resistencia última del material. La mayor parte de las normas utilizadas

en ANCAP consideran que las fisuras son, independientemente de su longitud,

defectos y por lo tanto una vez detectadas deben removerse, eliminarse.

Las fisuras pueden clasificarse en: Fisuras en caliente: Se desarrollan durante la solidificación y su propagación es

ínter granular (entre granos).

Fisuras en frío: Se desarrollan luego de la solidificación, son asociadas

comúnmente con fragilización por hidrógeno. Se propagan entre y a través de los

granos (inter y transgranular).

Según su forma

Las fisuras también se pueden clasificar en:

Fisuras longitudinales: Son paralelas al eje de la soldadura. En soldaduras de

arco sumergido, son comúnmente asociadas con altas velocidades y a veces están

relacionadas con problemas de porosidad, que no se muestran en la superficie.

Fisuras longitudinales en pequeñas soldaduras entre grandes secciones, son

frecuentemente el resultado de un alto grado de enfriamiento y de grandes

restricciones. Vista de una placa radiográfica mostrando fisuras longitudinales.

Fisuras transversales: Generalmente son el resultado de esfuerzos debido a

contracciones longitudinales actuando en metales de soldadura de baja ductilidad.

52

Cráteres: Ocurren cuando el arco es terminado incorrectamente. Generalmente

tienen forma de estrella. Son superficiales, se forman en caliente y usualmente

forman redes con forma de estrella.

De garganta: Son fisuras longitudinales ubicadas en la cara de la soldadura.

Generalmente, pero no siempre, son fisuras en caliente.

De borde: Son generalmente fisuras en frío. Se inician y propagan desde el borde

de la soldadura, donde se concentran los esfuerzos de contracción. Se inician

perpendicularmente a la superficie del metal base. Estas fisuras son generalmente

el resultado de contracciones térmicas actuando en la zona afectada térmicamente

(ZAT).

De raíz: Son longitudinales, en la raíz de la soldadura o en la superficie de la

misma. Pueden ser fisuras en caliente o en frío. Vista de una placa radiográfica con

fisuras longitudinales de raíz.

2.- Grietas El agrietamiento de las juntas soldadas ocurre por la presencia de esfuerzos

multidireccionales localizados que en algún punto rebasan la resistencia máxima del

metal. Cuando se abren grietas durante la soldadura o como resultado de ésta,

generalmente solo es aparente una ligera deformación de la pieza de trabajo.

Después que se ha enfriado una junta soldada, hay más probabilidades de que

ocurra agrietamiento cuando el material es duro o frágil. Un material dúctil soporta

concentraciones de esfuerzo que pudieran ocasionar falla en un material duro o

frágil.

53

Agrietamiento del metal de la soldadura

El agrietamiento del metal de la soldadura tiene mas probabilidades de ocurrir en la

primera capa de soldadura que en cualquier otra parte, y de no repararse continuará

pasando a las demás capas al ir siendo depositadas. Esta tendencia de continuar

hacia las demás capas sucesivas se reduce considerablemente, o se elimina, con

metal de soldadura austenítico. Cuando se encuentra el problema de agrietamiento

de la primera capa de metal de la soldadura, pueden lograrse mejoras aplicando

uno o más de las siguientes modificaciones:

- Modificar la manipulación del electrodo o las condiciones eléctricas, lo que

cambiará el contorno o la composición del depósito.

- Disminuir la rapidez de avance, para aumentar el espesor del depósito, aportando

con ello más metal de soldadura para resistir los esfuerzos que se están generando.

- Auxiliarse con precalentamiento, para modificar la intensidad del sistema de

esfuerzos que esta imponiendo.

3.- Inclusiones de escoria

Son sólidos no metálicos atrapados en el metal de soldadura o entre el metal de

soldadura y el metal base. Pueden encontrarse en soldaduras hechas por cualquier

proceso de arco. En general, estas inclusiones resultan por fallas en la técnica de

soldadura, en el diseño de la junta tal que no permita un acceso adecuado, o en una

limpieza inadecuada entre los cordones de la soldadura. Placa radiográfica

mostrando inclusiones de escoria entre los cordones.

Normalmente, la escoria disuelta fluirá hacia la parte superior de la soldadura, pero

muescas agudas en la interfase de metal base y de soldadura, o entre los cordones

de soldadura, frecuentemente provocan que la escoria quede atrapada bajo el metal

de soldadura.

54

4.- Porosidad

Discontinuidad del tipo de cavidad formada por gas atrapado durante la

solidificación del metal de soldadura. Se divide a su vez en cuatro tipos:

Porosidad uniformemente dispersa

Es porosidad uniformemente distribuída a lo largo de la soldadura; causada por la

aplicación de una técnica de soldadura incorrecta o por materiales defectuosos. Si la

soldadura se enfría lo suficientemente lento para permitir que la mayor parte del gas

pase a la superficie antes de la solidificación, habrá unos pocos poros en la

soldadura.

Porosidad agrupada Es un agrupamiento localizado de poros. Generalmente resulta por un inicio o fin

inadecuado del arco de soldadura.

Porosidad alineada Frecuentemente ocurre a lo largo de la interfase metal de soldadura / metal base, la

interfase entre cordones de soldadura, o cerca de la raíz de soldadura, y es causada

por la contaminación que provoca el gas por su evolución en esos sitios.

Porosidad vermicular o tipo gusanos

Es un poro de gas alargado. Este tipo de porosidad de soldadura se extiende desde

la raíz hasta la superficie de la soldadura. Cuando uno o más poros son vistos en la

superficie de la soldadura, un cuidadoso descarne puede también revelar porosidad

subsuperficial. De todas formas, muchas de las porosidades vermiculares

encontradas en soldaduras no se extienden hasta la superficie.

55

5.- Falta de fusión

Discontinuidad bidimensional causada por la falta de unión entre los cordones de

soldadura y el metal base, o entre los cordones de la soldadura. La falta de fusión,

es el resultado de técnica de soldadura, preparación del metal base, o diseño de la

junta inapropiados.

Entre las deficiencias que causan la fusión incompleta se destacan el insuficiente

aporte de calor de soldadura, falta de acceso a todas las superficies de fusión, o

ambas.

El óxido fuertemente adherido interferirá con una completa fusión, siempre que haya

un correcto acceso a las superficies de fusión y un adecuado aporte de calor a la

soldadura.

Aquí se muestran varios croquis de soldaduras con fusión completa y otros tantos

croquis con fusión incompleta.

Vista de una placa radiográfica con falta de fusión del metal base y otra con falta de

fusión entre cordones.

6.- Falta de penetración

Ocurre cuando el metal de soldadura no se extiende a través de todo el espesor de

la junta. El área no fundida ni penetrada es una discontinuidad descripta como

“penetración incompleta”.

Esta puede resultar de un insuficiente aporte de calor de soldadura, diseño de la

junta inapropiado (por ejemplo demasiado espesor para ser penetrado por el arco, o

chanfle insuficiente), o control lateral inapropiado del arco de soldadura. Algunos

procesos tienen una mayor capacidad de penetración que otros. Las soldaduras en

cañerías son especialmente vulnerables a este tipo de discontinuidad, dado que el

lado interior es usualmente inaccesible.

Para juntas soldadas de ambos lados, se puede especificar que se remueva el

metal de soldadura y el metal base de la soldadura de raíz antes de soldar el otro

56

lado, para asegurarse que allí no hay penetración incompleta. Este procedimiento se

denomina en inglés “back gouging”.

La penetración incompleta también causa una fusión incompleta, y por consiguiente

en muchas circunstancias ambos conceptos se mezclan.

7.- Solape

Es la porción que sobresale del metal de soldadura más allá del límite de la

soldadura o de su raíz. Se produce un falso borde de la soldadura, estando el metal

de soldadura apoyado sobre el metal base sin haberlo fundido (como que se

derramó el metal fundido sobre el metal base). Puede resultar por un deficiente

control del proceso de soldadura, errónea selección de los materiales, o preparación

del metal base inapropiados.

Si hay óxidos fuertemente adheridos al metal base, provocarán seguramente esta

discontinuidad.

Este metal de soldadura, que ha sido derramado sobre el metal base, es una

discontinuidad superficial que forma un concentrador de tensiones similar a una

fisura y, por consiguiente, casi siempre es considerada inadmisible (defecto).

8.- Socavación / Socavadura Asociadas generalmente con técnicas inapropiadas y/o corrientes excesivas de

soldadura. La socavadura es una muesca o canaleta o hendidura ubicada en los

bordes de la soldadura; es un concentrador de tensiones y además disminuye el

espesor de las planchas o caños, todo lo cual es perjudicial. Pueden darse en la raíz

o en la cara de la soldadura.

Cuando la socavadura es controlada, su longitud está dentro de los límites

especificados y no constituye una muesca profunda, no es considerada un defecto

de soldadura.

57

2.3.7.- METODOS PARA EL CONTROL DE LA SOLDADURA

Ensayos No Destructivos (END) - Nondestructive Testing (NDT). El propósito de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas

en materiales, soldaduras, componentes de partes fabricadas.

Los materiales que se pueden inspeccionar son los más diversos, entre metálicos y

no - metálicos, normalmente utilizados en procesos de fabricación, tales como:

laminados, fundidos, forjados y otras conformaciones.

Los ensayos son realizados bajo procedimientos escritos, que atienden a los

requisitos de las principales normas o códigos de fabricación, tales como el ASME,

ASTM, API y el AWS entre otros.

Los inspectores son calificados como Nivel I, II y III por la ASNT (American Society

for Nondestructive Testing) según los requisitos de la Práctica Recomendada SNT-

TC-1A , CP-189.

Ensayos no destructivos más comunes que pueden aplicarse en la detección de

fallas en materiales.

Los END, más comunes utilizados en la industria, se clasifican de acuerdo al

alcance que poseen en cuanto a la detección de fallas, por lo que se dividirán los

mismos de acuerdo a los siguientes parámetros:

Discontinuidades Superficiales:

- Ensayo de líquidos penetrantes

- Ensayo de partículas magnéticas

Discontinuidades Internas: - Ensayo Radiográfico

58

- Ensayo ultrasónico

Ensayos aplicables para la detección de discontinuidades del material o de los

procesos de soldaduras superficiales abiertos al exterior y para la detección de

discontinuidades internas del material, abiertas o no al exterior.

1.- Ensayo de Líquidos Penetrantes Para los efectos del método de inspección por líquidos penetrantes, el penetrante

liquido que tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orifico que se

exponga ante el. Sin embargo, se requiere mucho más que la habilidad de

esparcirse y penetrar para que realice una buena función. El penetrante ideal para

fines de inspección deberá reunir las siguientes características:

• Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas.

• Habilidad para permanecer en aberturas amplias.

• Habilidad de mantener color o la fluorescencia.

• Habilidad de extenderse en capas muy finas.

• Resistencia a la evaporación.

• De fácil remoción de la superficie.

• De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad.

• De fácil absorción de la discontinuidad.

• Atoxico, incoloro, no corrosivo, antiinflamable, estable bajo condiciones de

almacenamiento y de costo razonable.

2.- Ensayo de Partículas Magnéticas

La inspección por partículas magnéticas es un método para localizar

discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.

Limitaciones que deben tenerse en cuenta, por ejemplo, las películas delgadas de

pintura y otros recubrimientos no magnéticos tales como los galvanostégicos,

59

afectan adversamente la sensibilidad de la inspección. Además el método solo es

útil en materiales ferromagnéticos.

3.- Ensayo Radiográfico

La radiografía es un método de inspección no destructiva que se basa en la

absorción diferenciada de radiación penetrante por la pieza que está siendo

inspeccionada.

Esa variación en la cantidad de radiación absorbida, detectada mediante un medio,

nos indicará, entre otras cosas, la existencia de una falla interna o defecto en el

material.

La radiografía industrial es entonces usada para detectar variaciones de una región

de un determinado material que presenta una diferencia en espesor o densidad

comparada con una región vecina, en otras palabras, la radiografía es un método

capaz de detectar con buena sensibilidad defectos volumétricos.

4.- Ensayo de Ultrasonido

El ensayo por ultrasonido es un método no destructivo, en el cual un haz sónico de

alta frecuencia (125 KHz a 20 MHz) es introducido en el material a ser

inspeccionado con el objetivo de detectar discontinuidades internas y superficiales.

El sonido que recorre el material es reflejado por las interfaces y es detectado y

analizado para determinar la presencia y localización de discontinuidades.

2.3.8.- DIAGRAMAS

Figuras gráficas que representan las relaciones entre las diferentes partes de un

conjunto o sistema.

60

Tipos de diagramas

Tipos de diagramas:

• Diagrama de operación de procesos.

• Diagrama de curso (o flujo) de proceso.

• Diagrama de recorrido de actividades.

• Diagrama de interrelación hombre-máquina.

• Diagrama de proceso para grupo o cuadrilla.

• Diagrama de proceso para operario.

• Diagrama de viajes de material.

• Diagrama Pert.

Diagrama de procesos Es una representación gráfica de los pasos que se siguen en toda una secuencia de

actividades dentro de un proceso o procedimiento, identificándolo mediante

símbolos de acuerdo con su naturaleza incluye toda la información que se considera

para el análisis tal como distancias recorridas, cantidad considerada y el tiempo

requerido.

Simbología utilizada:

Un círculo. Representa la OPERACIÓN. Tiene lugar cuando sucede una

transformación de forma intencional de las características físicas o

químicas del producto. También tiene lugar una operación cuando se da o

recibe información o cuando se hace un planteamiento o programa, o un

cálculo.

61

Un cuadrado. Representa la INSPECCIÓN. Significa la verificación o

cuantificación del producto, es decir cuando se examina un objeto para su

identificación o se somete a un control en cuanto a calidad o cantidad en

cualquiera de sus características.

Una flecha. Significa TRASLADO O TRANSPORTE. Indica el movimiento

o traslado de un lugar a otro, tanto de materiales, equipos, personas, o sea

cuando se mueve un objeto de un sitio para otro, excepto cuando el

movimiento forma parte de una operación o es originado por el operario en el

puesto de trabajo durante una operación o una inspección.

Una D. Representa DEMORA O RETRASO. Ocurre cuando las

condiciones no satisfacen la actividad posterior, lo que se traduce a decir

que cuando las situaciones o circunstancias, excepto las inherentes al cambio

intencionado de las características físicas o químicas del objeto, no permiten

la ejecución inmediata de la siguiente acción prevista, ocurre una demora.

Puede ser evitable e inevitable.

Es evitable cuando se le considera al operador por negligencia en el

trabajo.

La inevitable es aquella que es necesaria dentro del proceso y no podemos

influir en la misma.

Un triángulo invertido. Representa ALMACENAMIENTO. Tiene lugar

cuando un objeto se guarda o se protege, de manera que no se pueda

retirar sin la correspondiente autorización.

Este almacenamiento puede ser temporal o permanente.

Tiene lugar cuando el elemento se saca del proceso de forma momentánea para luego retomarlo en cualquier etapa.

T

62

Tiene lugar cuando se ubica el material por un período largo.

Símbolo combinado Indica OPERACIÓN E INSPECCIÓN. Representa la

ejecución de dos actividades al mismo tiempo.

Un Rombo. Representa o indica DECISIÓN de continuar o no con el

proceso

Objetivos del diagrama de flujo de procesos Con el análisis del proceso se trata de eliminar las principales deficiencias en los

procesos.

Finalidad del diagrama de flujo de procesos

- Proporcionar una imagen clara de toda la secuencia de los acontecimientos

en el proceso. Sirve para secuencia de un producto un operario o una pieza.

- Mejora la distribución de los locales y el manejo de materiales.

- Disminuir las esperas.

- Estudiar operaciones y otras actividades en su relación recíproca.

- Comparar dos métodos.

Construcción del diagrama de flujo de procesos En general el diagrama de procesos contiene considerablemente más información y

más detalles que el Diagrama de Operaciones del Proceso; por lo tanto es

apropiado para representar un solo componente del ensamble a la vez. Existen dos

tipos de Diagrama de Procesos.

P

63

- El tipo “material” describe el proceso en términos de los eventos que se

suceden sobre el material. La descripción se hace por lo general en voz

pasiva.

- El tipo “hombre” describe el proceso en términos de las actividades que

realiza el hombre. Es una descripción en voz activa.

- En el diagrama no se sigue a un solo hombre, o a un solo material en

particular, sino en general a los hombres y a los materiales que intervienen

en el proceso.

Descripción del formato del diagrama de flujo de proceso

1. La parte superior derecha lleva:

a. Título: Diagrama del proceso.

b. Nombre del proceso que se describe.

c. Indicación de si el diagrama es de tipo hombre o material. Si es de

tipo material, se hace una breve descripción de ellos.

d. Donde se inicia y donde se termina el proceso diagramado. Esto es

necesario, ya que a veces solo parte de un proceso.

e. Nombre de la persona que hace el diagrama.

f. Fecha de elaboración.

g. En la esquina superior derecha: Pág ---------------- de ------------------;

con lo cual se indica el número total de hojas que contiene la

representación y se eviten confusiones en caso de perderse una de

ellas.

2. El cuerpo del diagrama está dividido en 8 secciones básicas las cuales son:

descripción del método, columna de símbolos, distancia en metros, cantidad,

tiempo, análisis, observaciones y acción.

64

a. Descripción del método, al lado de este encabezamiento se explica si el

método que se representa es el actual o el propuesto. En la columna de

descripción del método, se describen en forma breve pero clara, las

actividades en las cuales se ha dividido el proceso estudiado.

b. Columna de símbolos, sirve para indicar como han sido clasificados los

diferentes eventos descritos, ya que como se ha dicho antes dicha

clasificación es relativa.

c. Distancia en metro, en esta columna se colocan las distancias estimadas

para efectuar los transportes.

d. Cantidad, se específica la cantidad seguida en relación a cada evento, ya

que las mismas pueden variar.

e. Tiempo, aquí se estima el tiempo que consume cada actividad.

f. Análisis, esta columna es de gran utilidad en el momento que se

comienza a ver críticamente el proceso. Para cada elemento se marca en

dicha columna los aspectos sobre los cuales hará mayor énfasis.

g. Observaciones, sirve para ampliar la descripción del evento, si se creer

necesario.

h. Acción, sirve para indicar cuales acciones se piensa tomar para mejorar

el proceso en relación a cada evento.

3. En la parte superior izquierda se hace el resumen, el cual permite visualizar las

cantidades de eventos, los tiempos totales estimados consumidos y las distancias

recorridas en los transportes. El resumen permite comparar el método actual con el

propuesto y por lo tanto ayuda a vender la idea.

Las combinaciones del diagrama del proceso con el diagrama de operaciones del

proceso pueden ser del tipo “convergente” o del tipo “divergente”. En los

convergentes se produce el agregado o ensamble de varios materiales o partes

para constituir un producto. En los divergentes se presenta el desmontaje o

desagregación de un producto en sus componentes.

65

Usos del diagrama de flujo de procesos

• Mejorar las actividades relacionadas con el manejo de materiales.

• Obtener una mejor distribución de planta.

• Hacer más eficiente el almacenamiento.

• Reducir los tiempos de demora.

• Poner en evidencia costos ocultos, como los relacionados con los

transportes, demoras y almacenamientos.

Diagrama de operación del proceso (D.O.P.) Es una representación gráfica de los puntos en los que se introducen materiales en

el proceso y del orden de las inspecciones y operaciones excepto las incluidas en la

manipulación de materiales.

Finalidad del diagrama de operaciones del proceso

Es proporcionar una imagen clara de toda la secuencia de los acontecimientos en el

proceso. Estudiar las fases del proceso en forma sistemática, mejorar la disposición

de locales y el manejo de materiales, disminuir demoras, comparar dos métodos.

Estudiar las operaciones para eliminar el tiempo improductivo.

Construcción del diagrama de operación del proceso Debido a que cada diagrama de operaciones del proceso es diferente de otro, no se

puede diseñar un formato que facilite su construcción. Se utilizará por lo tanto una

hoja blanca de papel, de tamaño adecuado. En la parte superior se coloca el título:

“DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESO DE LA ELABORACIÓN

DE.........”, además de otra información que nos permita identificar en cualquier

momento a que se refiere el diagrama, cuándo se elaboró, dónde, etc. Dicha

información comprende:

66

Nombre de la organización.

Nombre del departamento.

Si el D.O.P. corresponde al método actual o propuesto.

Número del plano o cualquier otro elemento de identificación del producto.

Fecha de elaboración del D.O.P.

Nombre de la persona que lo elaboro.

Por otro lado las líneas horizontales indican material que entra en el proceso. Las

líneas verticales indican el flujo.

A cada elemento que entra al proceso corresponde en la parte superior de la hoja

una raya horizontal en la cual se identifica el material y el nombre de la parte.

Partiendo del extremo derecho de esta raya se traza una línea vertical de flujo. En la

línea vertical se dibujan los símbolos que representan en orden los diferentes

eventos realizados. A la derecha del símbolo se hace una breve descripción del

evento y se identifica el puesto de trabajo y a la izquierda se coloca el tiempo de

duración.

Usos del diagrama de operaciones de proceso

El diagrama de operaciones de proceso es una herramienta útil para:

• Investigar cuales actividades (operaciones o inspecciones) pueden ser

eliminadas.

• Ver si es posible cambiar la secuencia de ejecución de algunas actividades

para obtener mejoras.

• Estudiar la posibilidad de combinar actividades

• Reestudiar el diseño de las partes.

• Considerar los materiales que intervienen en el proceso.

• Analizar los procesos de manufactura.

• Investigar los equipos y las herramientas utilizadas.

• Realizar los trabajos de distribución en planta.

67

Diagrama de recorrido Es una representación gráfica objetiva ó topográfica de la distribución de las zonas y

edificios, en la que se indica la localización de todas las actividades registradas en

el diagrama de flujo de procesos.

Finalidad del diagrama de recorrido

• Mejorar la disposición de la fábrica.

• Encontrar las áreas de posible congestionamiento de transito.

• Lograr una mejor distribución de la planta.

Construcción del diagrama de recorrido La construcción del diagrama de recorrido comienza con el dibujo del plano del área

en estudio, a una escala conveniente. Este plano debe contener todos los

obstáculos de la construcción civil: paredes, columnas, puertas, escaleras, etc.

Luego se dibujan las áreas ocupadas por las máquinas, equipos, bancos de trabajo,

etc. El recorrido de los elementos que se están siguiendo se trazará con lápiz sobre

el plano dibujado. Pueden utilizarse diferentes colores para representar el recorrido

de diferentes hombres o materiales.

2.3.9.- ANÁLISIS OPERACIONAL

Es una técnica aplicada en la parte de examen crítico que permite hacer una

evaluación de la etapa actual donde el reflejo de las actividades debe hacerse tal

cuál como son y no como parecen de manera de determinar las verdades

subyacentes, identificar las fallas y proponer mejoras. El análisis operacional implica

la técnica del interrogatorio (propósito, lugar, sucesión, persona, medio).

También se puede decir que es un procedimiento empleado por el ingeniero industrial

para analizar todos los elementos productivos y no productivos de una operación con

68

vista a su mejoramiento, y tiene por finalidad idear métodos para incrementar la

producción por unidad de tiempo y reducir los costos unitarios. Se puede utilizar tanto

como en la planeación de nuevos centros de trabajo como en el mejoramiento de los

existentes.

Antes de empezar con el análisis en sí de la operación, es necesario tomar en cuenta

ciertos aspectos a la hora de registrar la información. El primero es obtener toda la

información relacionado con el volumen de trabajo, posteriormente se procede a reunir

toda la información acerca de los detalles de fabricación; después de reunida toda la

información necesaria se debe presentar de una manera adecuada para su estudio

(mediante un diagrama de curso de proceso).

Luego de registrar los datos se procede a examinar con espíritu crítico los hechos, por

lo que se recomienda el seguimiento de las siguientes recomendaciones:

1.- Es necesario observar el método de trabajo, tal cual como se esta llevando a

cabo.

2.- Se debe trabajar en comunicación estrecha con los ejecutantes de los

procesos.

3.- Hay que anotar todos los detalles que puedan ayudar al análisis de la

operación.

4.- Se critica toda actividad que conforma el proceso productivo. Se establecen o

determinan operaciones básicas y las criticamos haciendo las preguntas

asociadas a los conceptos de propósito, lugar, sucesión o medio.

Después de haber hecho la critica a las actividades del proceso, se debe desarrollar un

método mejorado, para lo cual se debe tomar en cuenta los siguientes aspectos:

1.- Se revisan las ideas y se ordenan según la tendencia.

2.- Después de haber agrupado las ideas se seleccionan las necesarias y

posibles, combinando, reordenando y simplificando tanto tendencias como

ideas.

69

3.- Se diagrama y desarrolla un nuevo método con las ideas que queden,

tomando en cuenta los principios de economía de movimientos

Medición del trabajo

La medición del trabajo es la parte cuantitativa del estudio del trabajo que indica el

resultado del esfuerzo físico desarrollado en función del tiempo permitido a un

operario para terminar una tarea específica, siguiendo a un ritmo normal un método

predeterminado.

De la definición anterior se observa que el objetivo inmediato de la medición del

trabajo es la determinación del tiempo estándar, es decir, el medir la cantidad de

trabajo humano necesario para producir un artículo en términos de un tipo o patrón

que es el tiempo. La medición del trabajo tiene por finalidad de determinar el tiempo

estándar de ejecución de la actividad bajo estudio. Esta se divide en medición

directa e indirecta.

Medición directa Cuando se obtienen datos o información real de un hecho, es decir se obtienen de

los acontecimientos naturales. Entre las técnicas de observación directa se tienen:

la estimación de tiempo, el cronometrado y el muestreo del trabajo. Estudio de tiempos Consiste en el establecimiento de estándares de tiempo para realizar una tarea

dada. Esta técnica se basa en la medición del contenido de trabajo del método

prescrito, permitiendo las debidas tolerancias por fatigas, demoras inevitables y

necesidades personales. El objetivo de estudio de tiempo no es determinar cuanto

tarda, sino cuanto debería tardar.

Algunas de las herramientas esenciales, necesarias para el analista en la

realización de un buen estudio de tiempo incluyen:

70

a) Reloj para estudio de tiempo con pantalla digital (electrónica) o cronometro

manual mecánico.

b) Tablero de apoyo con sujetador para sujetar formatos para el estudio de

tiempos.

c) Formatos para el estudio de tiempos repetitivos y no repetitivos, permiten

apuntar los detalles escritos que deben incluirse en el estudio.

d) Lápiz.

Además pueden utilizarse otro tipo de equipos para tomar los tiempos, como son

la cámara cinematográfica, de video, o de diferentes registradores de tiempo. El

cronómetro sigue siendo el dispositivo más utilizado debido a su versatilidad,

facilidad de manejo y bajo costo.

Procedimiento en el estudio de tiempo

1. Seleccionar: Consiste en escoger el trabajo a estudiar.

2. Registrar: Datos necesarios.

3. Examinar: Los datos registrados y comprobar si son utilizados los mejores

métodos y movimientos.

4. Medir: La cantidad de trabajo seleccionando la técnica más adecuada para

cada caso.

5. Aplicar: Calificación y tolerancia en caso de usar el cronómetro.

6. Definir: Las actividades y el método de operación a los que corresponde el

tiempo computado.

Tiempo estándar Es el patrón que mide el tiempo requerido para determinar una unidad de trabajo,

usando método y equipar estándar, por un trabajador que posee la habilidad

71

requerida, desarrollando una velocidad normal que pueda mantener día tras día, sin

mostrar síntomas de fatiga.

El tiempo estándar es una función del tiempo requerido para realizar una tarea:

• Usando un método o equipo dado.

• Bajo condiciones de trabajo específicas.

• Por un trabajador que posea suficiente habilidad y aptitudes específicas para

ejecuta la tarea en cuestión.

• Trabajando a un ritmo que permite que el operario haga el esfuerzo máximo

sin que ello le produzca efectos perjudiciales.

El tiempo estándar se expresa por la relación:

TE = TPS x Cv + Tolerancias

Donde:

TE: Tiempo Estándar.

TPS: Tiempo Promedio Seleccionado.

Cv: Calificación de Velocidad.

Los estándares establecidos en forma precisa harán posible producir más y mejor

dentro de una planta dada, incrementándose la eficiencia del equipo y del personal.

Los estándares mal establecidos, aún cuando sea mejor tenerlos a no tener

ninguno, ocasionan altos costos, insatisfacción de los trabajadores, y eventualmente

la posible falla de la empresa.

El tiempo estándar debe considerarse como una referencia que permitirá mejorar en

forma incrementar la ejecución de un trabajador, de un departamento o de toda la

planta.

72

Importancia ó propósito del tiempo estándar

1. Permite reducir los costos.

2. Es el denominador común para la comparación de diversos métodos.

3. Permite determinar y controlar con exactitud los costos de mano de obra.

4. Medio para determinar la capacidad de la planta.

5. Bases para establecer presupuestos.

6. Permite equilibrar cadenas de producción

7. Base para el pago de incentivos.

8. Permite el cumplimiento de normas de calidad.

Elementos del estudio de tiempo

1. Seleccionar al operador.

2. Análisis del trabajo.

3. Descomposición del trabajo en elementos.

4. Registro de los valores elementales transcurridos.

5. Calificación de la actuación del operario.

6. Asignación de márgenes apropiados.

7. Ejecución del estudio.

Tipos de elementos

1. Repetitivos: Están presente en todos los ciclos de trabajo.

73

2. Casuales: Aparecen en el ciclo de forma esporádica a intervalos regulares ó

irregulares.

3. Constante: El tiempo de ejecución del elemento es fijo en todos los ciclos.

4. Variables: Es el tiempo de ejecución no es fijo en todos los ciclos, depende

de ciertas características del producto, equipo o proceso.

5. Manuales: Aquellos elementos ejecutados por ele operador.

6. Mecánicos: Aquellos elementos ejecutados por las máquinas.

7. Dominantes: Aquellos elementos cuyo tiempo de duración es más largo que

cualquier tiempo de los elementos realizados simultáneamente.

8. Extraños: No forman parte del ciclo de trabajo.

Tiempo promedio seleccionado (TPS) Relación entre el total de lecturas de tiempo tomadas y el número de ciclos, en otras

palabras va a ser la media aritmética del tiempo que dura cada elemento por el total

de ciclos.

TPSL

ni

n

= =∑

1

Factor de calificación (CV)

Es una técnica para determinar con equidad el tiempo requerido para que el

operario normal ejecute una tarea después de haber registrado los valores

observados de la operación en estudio.

Este paso en cálculo del tiempo estándar es uno de los más importantes porque de

la habilidad, experiencias y conocimientos de la tarea a estudiar así será la

confiabilidad del tiempo obtenido.

74

Método Whestinghouse

Es un método que permite cuantificar la calificación, evaluando cuatro factores.

Habilidad, esfuerzo, condiciones y consistencia cada uno de estos presenta una

clase, una categoría y un porcentaje asignado.

Habilidad: Pericia en seguir un método dado, se determina por su experiencia y sus

aptitudes inherentes, como coordinación natural y ritmo de trabajo aumentan con el

tiempo. Existen grados de habilidad: Extrema, excelente, buena, regular, etc.

Esfuerzo: Demostración de la voluntad para trabajar con eficiencia. El esfuerzo es

representativo de la rapidez con la que se aplica la habilidad, y puede ser controlado

en alto grado por el operario.

Condiciones: Son aquellas que afectan al operario y no a la operación, existen

elementos que la afectan: Ruidos, temperatura, ventilación y luz.

Consistencia: Se evalúa mientras se realiza el estudio al final. Los valores

elementales que se repitan constantemente tendrán una consistencia perfecta.

El método consiste específicamente en evaluar cada uno de estos factores y

sumarlos algebraicamente, y luego es calculado el Cv por medio de:

Cv = 1 ± C

Tiempo normal: Es el tiempo requerido para que un operador normal ejecute una

operación sin que sean tomados en cuenta los tiempos por tolerancias.

TN = TPS * Cv

Donde TN = tiempo normal.

TPS = tiempo promedio seleccionado.

Cv = factor de calificación.

75

Tolerancias

Son suplementos adicionales al tiempo normal teniendo en cuenta las numerosas

interrupciones, retrasos y movimientos lentos producidos por la fatiga inherente a

todo trabajo.

Cuando se asignan las tolerancias se debe considerar los tiempos para:

• La jornada efectiva de trabajo.

• Las necesidades personales.

• La preparación de la máquina.

• Ordenar el puesto de trabajo.

• Almuerzo.

• Fatiga.

Para asignar las tolerancias por fatiga se utiliza el método sistemático con la

finalidad de hacer más objetiva su asignación, los factores asignados son:

1. Condiciones de Trabajo :

• Temperatura.

• Ventilación.

• Humedad.

• Ruidos.

• Iluminación.

2. Repetitividad:

• Duración del Trabajo.

• Repetición del ciclo.

3. Esfuerzo:

• Físico

• Mental

4. Posición:

De pie, moverse, sentado, altura.

76

El Cronómetro

El reloj es la herramienta más importante en el estudio de tiempo. Un reloj de pulso

ordinario puede ser apropiado para los tiempos totales o ciclos largos, sin embargo,

el cronometro es el mas apropiado para la mayoría de los estudios de tiempos.

Técnicas para realizar el cronometrado de una operación

• Método Continuo.

• Método Intermitente.

Este último consiste en activar el cronómetro al comienzo del estudio y luego, cada

vez que finaliza un elemento se obtura la corona que vuelve la lectura a cero. En

este caso se obtiene directamente la duración de cada elemento, mientras con el

método continuo para obtener la duración de los elementos hay que hacer la

sustracción de dos puntos terminales consecutivos.

Ventaja del método intermitente

• Los valores de tiempo de ejecución se leen directamente, por lo tanto, no

hay que perder tiempo posteriormente haciendo sustracciones.

• La notación utilizada es muy fácil de entender. Los elementos que son

realizados sin seguir un orden establecido pueden registrarse fácilmente sin

requerir de notación especial.

• No es necesario registrar las demoras.

Desventajas del método intermitente

• Se pierde tiempo al obturar la corona y por lo tanto se introduce un error

acumulativo en el estudio.

• Los elementos de muy corta duración son difíciles de medir.

77

• No se tiene un registro completo del método, por cuanto las demoras y

elementos extraños pueden ser omitidos por el analista.

• El analista puede anticipar los valores de acuerdo con sus expectativas.

Pasos Previos a la realización de un estudio de tiempos con cronómetro

Antes de proceder con el cronometrado en sí dicha tarea es necesario cumplir

con ciertos pasos como son:

• Normalizar la tarea.

• Seleccionar el operario a observar.

• Recolectar información complementaria.

• Fijar una posición para el analista.

• Dividir la operación en elementos.

El formato de estudio de tiempos

Es un documento en donde se registra todos los tiempos tomados para un estudio

en particular. Cada empresa puede diseñar el formato d estudio de tiempos que más

se adecue a sus necesidades. Sin embargo, los requerimientos respecto a la

información que debe contener son comunes para cualquier tipo de formato que se

diseñe.

Descripción del Formato del Estudio de Tiempo

- Parte superior izquierda:

- Fecha en que se hizo el estudio.

- Identificación del estudio (por lo general en cada caso de estudio se le

asigna un número o código).

- Información sobre el número de la hoja y el total de las hojas que tiene el

registro hecho.

78

- Parte superior derecha

- Nombre del producto que se labora.

- Nombre de la pieza o parte particular que se fabrica (si es aplicable).

- Código asignado a la parte.

- Referencia a los planos que identifican la parte.

- Cuerpo

- Espacio para la descripción de hasta doce elementos.

- Espacio para el registro y descripción de hasta diez “elementos

extraños”.

- Totales; En el formato se registrarán tantos ciclos como sea necesario.

- En la fila “Nº de obser” se indica para cada columna el Nº de

observaciones que se utilizarán para obtener el tiempo promedio recibe

el nombre de “tiempo promedio Seleccionado”.

- Calific. en ella se indica la “Calificación de velocidad” asignada a cada

elemento.

- Tiempo N. “Tiempo Normal”. Producto del tiempo promedio seleccionado

por la calificación de velocidad del elemento respectivo.

- En la parte inferior del formato se indica: el nombre del operario, su

número de identificación en la empresa, si es hombre o mujer, y la hora

de comienzo y finalización del estudio.

- La esquina inferior derecha contiene el tiempo normal por pieza. En

términos generales el tiempo normal total será igual a la suma de los

tiempos de los elementos.

2.3.10.- PROCEDIMIENTOS

Actualmente la calidad no está referida únicamente al producto terminado, sino, a

todas las actividades implicadas en la terminación de este producto que abarcan

diseño, compra, producción, e instalación. Mediante el control sistemático de todas

estas actividades delegadas en funciones, es posible tener una razonable seguridad

de que el trabajo se está realizando bien antes de pasar a la siguiente etapa del

proceso.

79

Para lograr este fin, el sistema de aseguramiento de calidad debe establecer

métodos de trabajos plasmados en documentos que se conocen como

procedimientos.

Los procedimientos detallan el propósito y el alcance de una actividad e identifican

como, cuando y por quién debe ser realizada dicha actividad, la importancia de los

procedimientos radica en la facilidad de verificación….....del cumplimiento de una

labor específica en un lugar determinado, así el procedimiento debe detallar que se

requiere o se quiere controlar, quién es el responsable de asegurar que se cumpla

con lo requerido y cómo, cuándo y dónde y posiblemente porqué se controla,

además de describir como se explicarán los requisitos de calidad y seguridad.

La elaboración de procedimientos requiere de los siguientes pasos fundamentales:

1.- Revisar la práctica actual.

2.- Analizar la práctica actual.

3.- Elaborar un borrador del procedimiento

4.- Distribuir el borrador para recibir comentarios.

5.- Revisar los comentarios.

6.- Revisar y entregar el documento para su aceptación.

7.- Obtener la aprobación.

8.- Ponerlo en práctica

9.- Supervisar y revisar.

El formato de procedimiento debe ser único en toda la empresa, para que el

documento pueda ser reconocido para cualquier persona sin llegar a confusión. Este

formato debe ser establecido acorde a las necesidades de cada empresa y puede

comprender los siguientes aspectos generales:

80

1.- Objeto.

2.- Alcance.

3.- Responsabilidades.

4.- Descripción.

5.- Registro.

6.- Referencias.

7.- Anexos.

8.- Modificaciones al documento.

2.3.11.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS Smaw (Shield metal arc welding): Proceso de soldadura manual. Soldadura de

arco con electrodo revestido,.

Fcaw (Flux core arc welding): Proceso de soldadura semi – automático. Soldadura

por arco con núcleo de fundente.

Saw (Sumerged arc welding): Proceso de soldadura automático. Soldadura de

arco sumergido.

Acero: Es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor

de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación

específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos

determinados.

Calor: Es una forma de energía asociada al movimiento de los átomos, moléculas y

otras partículas que forman la materia. El calor puede ser generado por reacciones

químicas (como en la combustión), nucleares (como en la fusión nuclear de los

81

átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación

electromagnética (como en los hornos de microondas) o por disipación mecánica

(fricción). Su concepto está ligado al principio cero de la Termodinámica, según el

cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se

equilibre.

Fisuras: Una fisura es una abertura en la superficie del material o su

revestimiento. Se originan por fatiga, por fluencia térmica, por despegues en

uniones adhesivas, y su probabilidad de detección depende, de su orientación con

relación al haz de la radiación. Sus indicaciones se manifiestan en líneas oscuras y

su aspecto depende de la morfología de la discontinuidad.

Metalurgia: Es la ciencia que se ocupa de investigar los procedimientos mediante

los cuales se pueden extraer como beneficios económicos de la menas, los metales

útiles como aprovechamiento de sus sub-productos, y darle formas mas adecuadas

para su posterior utilización.

Soldadura: La soldadura es un metal fundido que une dos piezas de metal, de la

misma manera que realiza la operación de derretir una aleación para unir dos

metales, pero diferente de cuando se sueldan dos piezas de metal para que se unan

entre si formando una unión soldada.

Viga: En ingeniería se denomina viga a un elemento constructivo lineal que trabaja

principalmente a flexión. Columna: Una columna es una pieza arquitectónica vertical y de forma alargada

que sirve, en general, para sostener el peso de la estructura, aunque también puede

tener fines decorativos. De ordinario su sección es circular; cuando es cuadrangular

suele denominarse pilar o pilastra, también se le puede llamar cruciforme.

Escoria: Es el óxido que se forma en la superficie de la soldadura. El índice de la

generación de escoria depende de la temperatura y la agitación. Mucho de lo que

82

aparenta ser escoria es, en realidad, pequeños glóbules de soldadura contenidos en

una pequeña película de óxido.

AWS (American Welding Society): Código de la Sociedad Americana de

Soldadura, con estándares para estructuras, puentes y locomotoras.

WPS (Welding Specification Procedure): Especificaciones del procedimiento de

soldadura, que son los parámetros que deben llevarse a cabo en el proceso de

soldadura., para un resultado óptimo.

Discontinuidad: Es una interrupción de la estructura típica de la parte mecánica,

debido a fallas en las características metalúrgicas o físicas del material. Una

discontinuidad necesariamente no es un defecto, pero todos los defectos son

discontinuidades. Las discontinuidades asociadas con las soldaduras pueden ser divididas como

sigue:

a. Dimensional: incluye la distorsión del perfil, del tamaño de soldadura

(incorrecto o proporcional) y refuerzo de soldadura en exceso.

b. En proceso: incluye la porosidad, las inclusiones, la fusión incompleta, la

penetración de la juntura inadecuada, socavación, grietas e irregularidades de

la superficie.

Según los autores de la investigación, se considera oportuna la definición de los

siguientes términos, encontrado en la web:

Las estructuras metálicas

Se define como estructura de acero los elementos o conjuntos de elementos de este

material que forman la parte resistente y sustente de una construcción, adquiriendo

una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad

de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes luces y cargas

importantes.

83

(http://www.miliarium.com/Proyectos/Pliegos/AyuntamientoMadrid/EstructurasMetali

cas.asp)

Columna

Las columnas de acero pueden ser sencillas, fabricadas directamente con perfiles

estructurales, empleados como elemento único, o de perfiles compuestos, para los

cuales se usan diversas combinaciones, como las viguetas H, I, la placa, la solera,

el canal y el tubo, y el Angulo de lados iguales o desiguales.

(http://www.arqhys.com/articulos/acero-columnas.html)

La viga

Una viga es un elemento constructivo lineal, que trabaja sometido principalmente a

esfuerzos de flexión, compuesto por tensiones de tracción y compresión. Estos

elementos poseen una dimensión dominante frente a las demás. Las tensiones

máximas se encuentran en la parte inferior y en la superior. En los sectores

cercanos a los apoyos, se producen esfuerzos cortantes, y pueden también

producirse torsiones.(http://www.universoarquitectura.com/tag/tipos-de-vigas/)

Viga de gran canto Viga de hormigón armado de borde o canto igual o mayor que la mitad de su luz, y

de espesor relativamente pequeño. También llamada viga-pared, viga-tabique.

Viga-pared Viga de hormigón armado de borde o canto igual o mayor que la mitad de su luz, y

de espesor relativamente pequeño. También llamada viga de gran canto, viga-

tabique.

84

Viga-tabique Viga de hormigón armado de borde o canto igual o mayor que la mitad de su luz, y

de espesor relativamente pequeño. También llamada viga de gran canto, viga-

pared.

Viga apoyada en el cabecero Viga relativamente corta empleada para sostener la proyección de una viga

inclinada.

Viga de alma doble Viga de acero que posee una sección hueca. También llamada viga tubular.

Viga tubular Viga de acero que posee una sección hueca. También llamada viga de alma doble.

Viga de caja Viga de sección rectangular hueca. También llamada viga de cajón cerrado.

Viga de cajón cerrado Viga de sección rectangular hueca. También llamada viga de caja.

Viga de caballete Viga empleada para sostener los extremos superiores de los cabios en una

armadura de cubierta. También llamada viga de cumbrera.

Viga de cumbrera Viga empleada para sostener los extremos superiores de los cambios en una

armadura de cubierta. También llamada viga de caballete.

85

Especificación de procedimiento de soldadura WPS. Documento técnico informativo que explica las características que debe tener un

procedimiento de soldadura específica, previamente calificada o recomendado

(precalificado) por un código respectivo.

(http://tiposdesoldadura.blogspot.com/2008/04/codigo-asme-seccion-ix.html)

Ensayo no destructivo (END) Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de

nondestructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no

altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o

dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo.

Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de

fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas,

emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba

que no implique un daño considerable a la muestra examinada, Inspección visual,

ensayos ultrasónicos, ensayos con partículas magnéticas, ensayos con tintas

penetrantes, ensayos radiográficos.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_no_destructivo)

Según la dirección electrónica http://www.cimepi.com/admcontenidos/archivos_links/PRTE_Soldadura_Estructural

_Acero_revision-%202007-01-24.doc, se definen los siguientes términos:

Código AWS D1.1. Documento normativo de la AWS que contiene las especificaciones de soldadura

estructural de acero (Structural Welding Code- Steel).

Código AWS D1.3. Documento normativo de la AWS que contiene las especificaciones de soldadura

estructural de láminas de acero (Structural Welding Code- Sheet Steel).

86

Código AASHTO/AWS D1.5. Documento normativo de la AASHTO y la AWS que contiene las especificaciones

de soldadura de puentes (Bridge Welding Code).

Ingeniero de soldadura Es el profesional calificado y designado que actúa para, y en nombre de, el dueño

de la obra en todos asuntos dentro del alcance del presente Reglamento Técnico.

Inspector de soldadura Es el profesional colegiado, calificado y designado, que actúa para, y en nombre de,

el contratista en todos los asuntos de inspección y calidad de soldadura dentro del

alcance del presente Reglamento Técnico.

Organismo calificador de inspectores de soldadura Organismo acreditado o reconocido conforme a lo establecido en las disposiciones

y leyes vigentes para calificar inspectores de soldadura.

Organismo calificador del personal de ensayos no destructivos Organismo acreditado o reconocido conforme a lo establecido en las disposiciones

y leyes vigentes, para calificar al personal de ensayos no destructivos.

Organismo o profesional calificador de soldadores Organismo o profesional acreditado o reconocido, conforme a lo establecido en las

disposiciones y leyes vigentes, para calificar soldadores.

PQR: Registro de Calificación de Procedimientos.

Proceso ESW: Proceso de soldadura por electroescoria.

Proceso EGW: Proceso de soldadura por electrogas.

87

Proceso FCAW: Proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodo tubular y

núcleo de fundente.

Proceso GMAW: Proceso de soldadura por arco eléctrico con protección de gas.

Proceso GTAW: Proceso de soldadura por arco protegido con gas y electrodo de

tungsteno.

Proceso SAW: Proceso de soldadura por arco sumergido.

Proceso SMAW: Proceso de soldadura por arco eléctrico y electrodo metálico

revestido.

Supervisor de soldadura Es el profesional calificado y designado, que actúa para, y en nombre de, el dueño

de la obra o del Ingeniero de soldadura en todos asuntos de la inspección y la

calidad especificados por el Ingeniero de soldadura.

Soldadura CJP Soldadura en junta con penetración completa (complete joint penetration).

(http://www.sms.com.mx/boletin/01mayo_junio_%202004.pdf)

Soldadura PJP Soldadura en junta con penetración parcial (partial joint penetration).

(http://www.sms.com.mx/boletin/01mayo_junio_%202004.pdf)

PUENTES Un puente es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos,

valles, lagos o brazos de mar; y obstáculos artificiales, como vías férreas o

carreteras, con el fin de unir caminos de viajeros, animales y mercancías.

88

(http://www.construaprende.com/tesis02/2006/09/12-definicion-de-puente.html)

Tipos de Puentes (http://www.parro.com.ar/definicion-de-puente):

Puente basculante

Puente que para su apertura gira sobre su eje vertical.

Puente colgante

Puente cuya plataforma está suspendida de dos grandes cables que se apoyan en

unas torres y están anclados en sus extremos.

Puente levadizo En la entrada a una fortaleza, puente situado sobre el foso, provisto de un

mecanismo para su izamiento y su bajada, que permite el paso al interior de la

fortaleza.

Calderería Se llama calderería a una especialidad profesional de la rama de fabricación

metálica que tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el

almacenaje y transporte de sólidos en forma de granos o áridos, líquidos y gas así

como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. Muchos de estos

depósitos reciben el nombre de silos y cisternas. Ejemplos significativos de

construcción en calderería: la Torre Eiffel, el puente colgante de Vizcaya, la

estructura que sustenta el Museo Guggenheim Bilbao, etc. Y en construcción naval:

petroleros, gaseros, etc. El material más común que se trabaja en calderería es el

acero laminado y vigas en diferentes aleaciones, formas y espesores.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Calderer%C3%ADa)

Parámetros de la calidad según,

(http://es.wikipedia.org/wiki/Calidad#Par.C3.A1metros_de_la_calidad)

Calidad de diseño

89

Es el grado en el que un producto o servicio se ve reflejado en su diseño.

Calidad de conformidad

Es el grado de fidelidad con el que es reproducido un producto o servicio respecto a

su diseño.

Calidad de uso

El producto ha de ser fácil de usar, seguro, fiable, etc.

Galgas de Soldadura:

Para control de soldaduras, complementando la inspección no destructiva, se

dispone de las galgas estándar de aplicación más común, conforme a los

requerimientos de diferentes Códigos y Normas.

Lápiz térmico: Es una herramienta que se utiliza para controlar el precalentamiento requerido para

un material a ser soldado de acuerdo a un procedimiento establecido.

90

CAPITULO III

MARCO METODOLOGICO 3.1.- NIVEL DE INVESTIGACIÓN

Descriptiva

En base a los objetivos propuestos y según el nivel de conocimiento el tipo de

investigación es descriptiva porque se realizaron investigaciones bibliográficas para

formar el marco teórico y para la conformación de referencias específicas en la

recolección de datos se utilizaron las técnicas de observación directa, y las

entrevistas no estructuradas. En tal sentido Tamayo Tamayo (2001)” comprende la

descripción, registros, análisis e interpretación de la naturaleza actual y la

composición o procesos de los fenómenos. (Pág. 46).

Aplicada Se utilizó un tipo de investigación aplicada para determinar los tiempos estándares

de cada prueba de soldadura en las planchas bases de vigas y columnas

identificando los factores que influyen negativamente en el proceso de soldadura de

estos elementos con el sentido de normalizar la soldadura para evitar los problemas

que actualmente existen. En tal sentido salkind (1999) “guarda intima relación con la

investigación y depende de los descubrimientos y avances de la investigación y se

enriquece en ellos”. (Pág. 112).

91

Diseño de la Investigación

De Campo

La investigación utilizada fue de campo, porque se tomaron datos primarios

recogidos directamente de la realidad a través de técnicas especificas de campo, lo

que permite al investigador tener mayor seguridad sobre los resultados obtenidos y

de esta manera tener la visión real de los datos recolectados y poderlos modificar de

acuerdo a la situación. En tal sentido Sabino (2002) señala que: “el diseño de

campos se basa en la información o datos primitivos, obtenidos directamente de la

realidad. (Pág. 67).

3.2.- POBLACIÓN Para la recolección de los datos que permitieron normalizar la soldadura para las

planchas bases o de conexión de las vigas y columnas, se tiene como población el

conjunto de actividades necesarias conformadas por las entrevistas no

estructuradas y la observación directa las cuales fueron a su vez tomadas como

muestra, lo que significa que la población es igual a la muestra.

3.3.- FUENTES DE INFORMACIÓN

- Manuales de soldadura.

- Paginas Web de la planta VHICOA.

- Procedimientos de soldadura de este tipo de vigas.

- Listado de soldadores de la planta.

- Listado de maquinas de soldadura de la planta.

- Textos de metodología de investigación.

- Manuales de secuencia de soldadura para puentes.

92

3.4.- TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

Observación Directa

Esta técnica nos permite definir los datos más importantes que deben recogerse

para el desarrollo de la investigación, la situación actual de los trabajos de

soldadura, sosteniendo una relación directa con lo que aborda el problema.

Entrevista no Estructurada

Se realizaron entrevistas a personas que guardan relación con la investigación

como aporte para desarrollo del proyecto, personal de planta que este involucrado

con los tipos de trabajo que se ejecutan en le empresa y que tengan que ver con la

investigación planteada para la normalización de soldadura para vigas y columnas.

Arias (2006) señala “como una técnica que pretende tener información que

suministra un grupo o muestras de sujetos acerca de si mismo, en relación con un

tema en particular”.

3.5.- MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

Los materiales y equipos a utilizar en el desarrollo de la investigación fueron los

siguientes:

Equipos de Protección Personal

- Camisa y pantalón de jean

- Botas de seguridad

- Mascarilla

- Lentes de seguridad

- Casco de seguridad

- Guantes de seguridad

- Protectores auditivos

93

Recursos Humanos

- Supervisores de soldadura

- Soldadores

- Jefes de grupo de soldadura

- Gerente de control de calidad

- Jefe de Ingeniería de soldadura

- Departamento de mantenimiento eléctrico

Materiales

- Computadora

- Impresora

- Bolígrafos

- Papel bond tamaño carta

- Lápiz de grafito

- Borrador

- Libreta

- Cinta métrica

- Tablero de madera

- Linterna

- Galgas para medir filetes de soldadura

- Cronómetro digital

- Calculadora

- Radio transmisor

94

3.6- PROCEDIMIENTO DE TRABAJO Para llevar a cabo la investigación se realizaron las siguientes actividades:

- Entrevistas al personal de recursos humanos.

- Entrevistas al personal de superintendencia de soldadura.

- Entrevistas al personal involucrado directamente en la ejecución de las

actividades de soldadura.

- Observaciones directas de los trabajos de soldadura.

- Aplicación de las técnicas de Ingeniería de métodos para obtención de los

resultados.

- Análisis de resultados.

- Conclusiones.

- Recomendaciones.

95

3.7- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

A C T I V I D A D E S SEMANAS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Entrevistas al personal de Recursos Humanos Entrevistas al personal Superintendencia de Soldadura Entrevistas al personal que ejecuta las actividades de soldadura Observaciones directas de los trabajos de soldadura

Planteamiento del problema

Objetivos: General y Específicos

Justificación y Alcance

Marco teórico

Marco metodológico

Resultados y análisis de resultados

Conclusiones y recomendaciones

96

CAPITULO IV

RESULTADOS

4.1.- Diagnosticar la situación actual del proceso de ejecución de soldadura en las planchas bases de las vigas y columnas.

Actualmente en el área de estructuras (nave b) de la empresa VHICOA, se lleva a

cabo todo el proceso de fabricación (armado, soldadura, ensayos no destructivos,

inspección visual y liberación) de las vigas y columnas de los proyectos en

ejecución.

Durante el proceso de soldadura se han venido presentando problemas de

desalineamiento en las planchas bases de las vigas y columnas, situación que ha

provocado el rechazo constante en la inspección visual de estos elementos. De

acuerdo al código de estructuras AWS D1.1 (Año 2008), esta desalineación no debe

exceder 3 mm, situación que no se ha podido controlar y en consecuencia mantiene

una baja productividad en la empresa.

No se lleva una secuencia del proceso de soldadura en el área de estructuras

específicamente para las planchas bases de las vigas y columnas, por lo que se

requiere la normalización del proceso de soldadura para evitar el doblez y así poder

cumplir con lo establecido tanto por el código, como en la especificaciones de

planos y el cliente tomando como base principal de este proceso las

especificaciones técnicas del código AWS D1.1/D1.M: 2008.

97

Situación actual: Desalineamiento fuera de tolerancia que presentan las vigas después de soldada y ensayada por Ultrasonido (U.T)

Figura N°9: BA30 Viga con placa base doblada

Fuente: Empresa VHICOA (2009)

98

Figura N°10: BA30 Viga con placa base doblada

Fuente: Empresa VHICOA (2009)

99

Figura N°11: BA30 Viga con placa base doblada

Fuente: Empresa VHICOA (2009)

100

4.2.- Determinar los tiempos estándares de cada actividad. Utilizando el cronómetro digital se tomaron los tiempos estándares de cada

actividad:

4.2.1.- Proceso manual (SMAW)

- Tiempo de armado tomado a una columna (4 horas).

- Tiempo en supervisar el armado (Producción) (30 minutos)

- Inspección para verificación dimensional (Control de calidad) (30 minutos)

- Tiempo de soldadura (6 horas)

- Tiempo en supervisar soldadura (Producción) (30 minutos)

- Inspección para verificación de soldadura (Control de calidad) (45 minutos)

- Tiempo para la aplicación de los ensayos no destructivos U.T (Ultrasonido)

(1 hora)

4.2.2.- Proceso semi-automático (FCAW)

- Tiempo de armado tomado a una columna (4 horas).

- Tiempo en supervisar el armado (Producción) (30 minutos)

- Inspección para verificación dimensional (Control de calidad) (30 minutos)

- Tiempo de soldadura (6 horas)

- Tiempo en supervisar soldadura (Producción) (30 minutos)

- Inspección para verificación de soldadura (Control de calidad) (45 minutos)

- Tiempo para la aplicación de los ensayos no destructivos U.T (Ultrasonido)

(1 horas).

No se tomaron los tiempos estándares para el proceso de soldadura automática

(arco sumergido), porque este proceso de soldadura no influye en el doblez que

presentan las planchas bases.

101

Diagrama N° 2: Ejecución de Soldadura. Fuente: Autores (2009)

102

4.3.- PROCEDIMIENTO PARA LA EJECUCIÓN DE LA SOLDADURA

Propósito

Este procedimiento describe el método a ser utilizado para realizar la secuencia de

soldadura en las vigas y columnas que se fabrican en la empresa VHICOA.

Alcance

Aplica a las vigas y columnas, que no excedan la separación de raíz (6-20mm)

permitida en los párrafos 5.22.4.3/ 5.22.4.4 (Ver anexo Nº 1) AWS D1.1/D1.1M:

2008.

Personal Responsable

• Inspector de control de calidad.

• Operador Nivel II en UT

• Supervisor de soldadura.

• Soldadores calificados.

Procedimiento

1. Verificación del armado y configuración de la junta; en el caso de ser mayor

de 10 mm el gap; se procederá a bajar la placa base antes de comenzar la

soldadura.

2. Aplicar soldadura de filete a las cartelas rigidizadora que une la placa base

con el ala de la viga o columna.

3. Realizar precalentamiento por la parte posterior de la placa base, en las

zonas que van a ser soldadas (ala superior y ala inferior de la viga o

columna), con el proceso flux cord arc welding (FCAW) según las

103

especificaciones del procedimiento de soldadura: WPS VH-1-1-D-A ó VH-1-

1-A-A (Ver Anexo Nº 2 Y 3).

4. Verificar con lápiz térmico que la temperatura de precalentamiento en el

material base cumpla con lo establecido con las especificaciones del

procedimiento.

5. Soldar de forma simultánea 2 pases o capas de soldadura, utilizando dos

soldadores ubicados cada uno en sentido contrario al otro, con una

secuencia de 1/4 de la longitud a ser soldada como se indica en el anexo nº

4. utilizando el procedimiento de soldadura WPS VH-1-1-D-A ó VH-1-1-A-A.

6. Continuar la soldadura por el mismo lado hasta rellenar el espesor total

incluyendo el refuerzo donde se requiera.

7. Torchar por el lado contrario por donde fue realizada la soldadura de

penetración, hasta encontrar la raíz de la soldadura.

8. Esmerilar la zona torchada, hasta garantizar que el área involucrada haya

quedado totalmente saneada.

9. Realizar el ensayo no destructivo: líquido penetrante ó partículas magnéticas

para garantizar que no existan defectos en el pase de raíz.

10. Proceder a soldar la zona saneada en la misma secuencia como se indica

en el anexo Nº 4, hasta completar la soldadura requerida.

11. Colocar un manto de fibra cerámica para evitar un enfriamiento brusco que

pueda causar defectos en la soldadura.

12. Realizar precalentamiento por la parte posterior de la placa base, en las

zonas que van a ser soldadas (alma de la viga o columna) con el proceso

flux cord arc welding (FCAW) según las especificaciones del procedimiento

de soldadura: WPS WPS VH-1-1-D-A ó VH-1-1-A-A.

13. Esperar tiempo de enfriamiento, dicho tiempo va a estar sujeto a las

especificaciones del cliente, para proceder al ensayo de Ultrasonido.

14. Limpiar zona adyacente a la soldadura donde se hará barrido para el

ensayo de U.T.

15. Realizar ensayo de U.T a las soldaduras de penetración completa para

verificar que no existan discontinuidades relevantes, utilizando el criterio de

104

aceptación y rechazo indicado en la tabla 6.2 y 6.3 del código AWS D1.1

(2008) (ver Anexo Nº 6 y 7).

16. Si el resultado del U.T es satisfactorio la pieza pasará a las siguientes fases

del proceso de fabricación.

17. Si la soldadura presenta discontinuidades relevantes pasará al área de

reparación (ver procedimiento de reparación) descrito en el párrafo 4.5.

4.4.- INSTRUCTIVO PARA LA INSPECCIÓN VISUAL (V.T) Propósito Este instructivo debe ser utilizado para detectar indicaciones o discontinuidades en

las soldaduras de las vigas y columnas fabricadas en la empresa VHICOA de

acuerdo al código de estructuras metálicas AWS D1.1/D1.1M:2008.

Alcance Este instructivo cumple con los requerimientos del Código AWS D1.1/D1.1M:2008

(Inspección - Parte A - Párrafo 6.5 (Inspección de trabajo y reportes) Párrafo 6.9

(Inspección visual), Párrafo 6.11 NDT(non destructive testing) ensayos no

destructivos y tabla 6.1 que es el criterio de aceptación y rechazo (Ver Anexo 8, 9,10

y 11).

La examinación visual incluye la verificación de los siguientes requerimientos:

• Acabado de soldadura

• Dimensiones de los filetes

• Detección de los defectos superficiales

Personal

El Ensayo debe ser realizado por un inspector de Control de Calidad, nivel II y debe

tener el conocimiento y la experiencia necesaria en el método a realizar.

105

El Inspector debe estar calificado en Inspección visual, debe pasar un examen

optometrista, debe estar en capacidad de leer en una carta de Ishiara el Jaeger J-1

ó J-2 y debe ser capaz de distinguir contrastes en la escala de grises.

Referencias

• Especificaciones del proyecto

• Código AWS D1.1/D1.1 M (2008)

• Planos de fabricación

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS DE MEDICIÓN

Este ensayo no destructivo (VT) es de vital importancia en la inspección de

soldadura donde la herramienta principal para la inspección y examinación es el

sentido de la visión, por lo tanto de ser necesario equipos mecánicos u ópticos,

pueden ser usados par dar buena iluminación: lámparas, linternas, galgas, espejos

en lugares de difícil acceso.

Las galgas para medición de la soldadura deben estar calibradas.

Al completar la inspección visual se dejará constancia de la inspección llenando el

reporte de inspección visual preestablecido.

106

Diagrama N° 3: Reparación a Deformaciones originadas por Soldadura. Fuente: Autores (2009)

107

4.5.- PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN DEBIDO A DEFORMACIONES ORIGINADAS POR EL EXCESO DE CALOR DURANTE LA SOLDADURA

Propósito

Este procedimiento describe el método a ser utilizado y las pruebas que se deben

realizar para realizar las reparaciones de doblez en las columnas y vigas que se

fabrican en la empresa VHICOA.

Alcance

Aplica a las columnas y vigas fabricadas en VHICOA , sin considerar el doblez

(desalineamiento) permitido en las placas bases de 3 mm máximo de acuerdo a

AWS D1.1 2008, que se hayan deformado por efecto del exceso de soldadura, calor

excesivo, diseño de las juntas o inhabilidad del soldador.

Responsabilidad

• Los soldadores son responsables de realizar la reparación.

• El supervisor de producción es la persona encargada de hacer ejecutar este

procedimiento.

• El Inspector de control de calidad es responsable de hacerle seguimiento a

la ejecución de este Procedimiento.

• Los inspectores de control de calidad son los responsables de realizar los

ensayos según procedimiento.

• El Gerente de control de calidad es responsable de garantizar que se cumpla

este procedimiento y de distribuirlo a todos los involucrados en el sistema.

Personal

• Inspector de control de calidad.

• Operador Nivel II en PT, MT y UT

• Supervisor de soldadura.

• Soldadores calificados.

108

Procedimiento

• Realizar precalentamiento hasta un máximo de 400ºC en la zona a

enderezar, es necesario utilizar lápices térmicos para este control.

• Colocar gatos hidráulicos de 50 toneladas en las zonas de interés, hasta

lograr el enderezado del ala.

• Colocar tensores (6), 3 de cada lado del ala a reparar para garantizar la

rectitud requerida.

• Colocar mantos de fibra cerámica.

• Dejar enfriar a temperatura ambiente.

• Remover los tensores.

• En caso donde sea necesario remover planchas de refuerzo, la operación

será realizada con carbón, esmerilando el área antes de soldar; soldar

nuevamente y aplicar ensayo de partículas magnéticas a todas las

soldaduras cercanas al área involucrada.

• Realizar ensayo de ultrasonido luego del enderezado.

• Realizar inspección visual y dimensional de la zona reparada.

109

Diagrama N° 4: Reparación de Soldadura. Fuente: Autores (2009)

110

4.6.- PROCEDIMIENTO DE REPARACIÓN DE LA SOLDADURA

Propósito

Este procedimiento describe el método a ser utilizado para realizar las reparaciones

de soldadura encontradas por el ensayo de ultrasonido en las vigas y columnas que

se fabrican en la empresa VHICOA.

Alcance

Aplica a las juntas de full penetración en unión de placas bases / Alas del perfil de

las vigas y columnas, que presenten indicaciones rechazables de acuerdo as los

criterios de aceptación y rechazo indicado en la tabla 6.2 del código AWS

D1.1/D1.1M: 2008.

Personal Responsable

• Inspector de control de calidad.

• Operador Nivel II UT.

• Supervisor de soldadura.

• Soldadores calificados.

Procedimiento

1. Aplicar precalentamiento de acuerdo al procedimiento de soldadura, a las

zonas que presentan el defecto, utilizando lápiz térmico para controlar la

temperatura.

2. Torchar zona marcada con defecto, hasta garantizar completa remoción del

mismo.

3. Esmerilar la zona torchada, hasta garantizar que el área involucrada haya

quedado totalmente saneada.

4. Dejar enfriar a temperatura ambiente.

111

5. Realizar ensayo de PT ó MT para garantizar que no haya quedado ningún

tipo de defecto..

6. Si la reparación es 100% soldar como se indica en procedimiento de

ejecución de soldadura.

7. Si la reparación es puntual (zonas pequeñas) se procede a soldar la zona

saneada hasta completar la soldadura requerida.

8. Colocar un manto de fibra cerámica para evitar un enfriamiento brusco que

pueda causar defectos en la soldadura.

9. Esperar tiempo de enfriamiento, dicho tiempo va a estar sujeto a las

especificaciones del cliente, para proceder a reensayar por Ultrasonido.

10. Limpiar zona adyacente a la soldadura donde se hará barrido para el

ensayo de U.T.

11. Realizar ensayo de U.T a las soldaduras reparada para verificar que no

existan discontinuidades relevantes, utilizando el criterio de aceptación y

rechazo indicado en la tabla 6.2 y 6.3 del código AWS D1.1:2008

12. (ver Anexo Nº 6 y 7).

13. Si el resultado del U.T es satisfactorio la pieza pasará a las siguientes fases

del proceso de fabricación.

14. Si la soldadura presenta discontinuidades relevantes pasará al área de

reparación nuevamente (ver procedimiento de reparación de soldadura).

4.7.- SEGURIDAD INDUSTRIAL EN LA SOLDADURA

Seguridad en soldadura eléctrica

Las operaciones de soldadura por arco eléctrico presentan una serie de peligros que

es necesario tener en cuenta para evitar accidentes personales. Entre los mismos

encontramos los de origen netamente eléctrico y los del tipo térmico, como los

originados por soldar sin caretas o máscaras debidos a la gran emisión de radiación

ultravioleta que dan lugar a quemaduras en la piel, queratosis de córneas, etcétera.

Un detalle que hay que considerar es que los trabajadores que sueldan usando

lentes de contacto se exponen a que la radiación seque la capa de lágrimas entre el

112

ojo y la lente, produciendo una succión que puede dañar el ojo cuando se retiran las

lentes.

A continuación presentamos algunas recomendaciones generales de seguridad:

• Controlar el estado de los cables antes de usarlos.

• Verificar si los terminales o enchufes están en buen estado.

• Tomar los recaudos necesarios para la conexión del neutro y la tierra

(especial cuidado puesto que los errores en esta toma de tierra pueden ser

graves).

• Revisar los aislamientos de los cables eléctricos al comenzar cada tarea

desechando todos aquellos que no están en perfecto estado.

• Evitar que los cables descansen sobre objetos calientes, charcos, bordes

afilados o cualquier otro elemento que pudiera dañarlos.

• Evitar que pasen vehículos por encima, que sean golpeados o que las

chispas de soldadura caigan sobre los cables.

• El cable de masa se conectará sobre la pieza a soldar o lo más cerca que

sea posible.

• Antes de realizar cualquier modificación en la maquina de soldar se cortará

la corriente, incluso cuando se mueve.

• No dejar conectadas las maquinas de soldar en los momentos de suspender

momentáneamente las tareas.

• No trabajar en recintos que hayan contenido gases o líquidos inflamables, sin

que previamente hayan sido debidamente ventilados.

• En caso de utilizar electrodos que generen humos, poner en funcionamiento

los aspiradores correspondientes, o en caso contrario, emplear equipos de

protección respiratoria.

113

Elementos de protección personal

- Pantalla de protección.

- Caretas y protección ocular.

- Guantes de cuero de manga larga.

- Mandil de cuero.

- Polainas de apertura rápida (pantalones por encima).

- Protección de los pies de características aislantes.

- Casco de seguridad.

Recomendaciones:

- No se realizarán trabajos de soldadura utilizando lentes de contacto.

- Se comprobará que las caretas no estén deterioradas puesto que si así fuera no

cumplirían su función.

- Verificar que el cristal de las caretas sea el adecuado para la tarea que se va a

realizar.

- Para picar la escoria o cepillar la soldadura se protegerán los ojos.

- Los ayudantes y aquellos que se encuentren a corta distancia de las soldaduras

deberán usar gafas con cristales especiales.

- Cuando sea posible se utilizarán pantallas o mamparas alrededor del puesto de

soldadura

114

- Para colocar los electrodos se utilizaran siempre guantes, y se desconectará la

maquina.

- La pinza deberá estar lo suficientemente aislada y cuando este bajo tensión

deberá tomarse con guantes.

- Las pinzas no se depositarán sobre materiales conductores.

115

CONCLUSIONES

El material a soldar es un acero estructural (A-36) que conforma las planchas

bases de vigas y columnas de las estructuras metálicas.

Durante la elaboración del presente trabajo se utilizaron las técnicas y materiales

de aporte especificados para el acero A-36 según la norma AWS D1.1, fijando

entre otras cosas: proceso manual (smaw), metal de aporte de clasificación E

7018, proceso semiautomático (fcaw), metal de aporte de clasificación E 71T-1,

protección CO2- argon, tipo de cordón: recto y/o oscilante de múltiples pasadas.

La soldadura genera una deformación localizada (doblez) en la estructura de las

planchas, la cual es mayor al mínimo permitido, esto es causado por un cordón

muy grueso de varias pasadas lo cual genera alta exposición al calor y tensiones

y contracciones del material en esta zona.

Las inspecciones realizadas permitieron verificar que el doblez de las laminas

excedía la tolerancia de 3mm en muchas de las piezas soldadas, por lo cual,

muchas de ellas fueron llevadas a un proceso de reparación.

Se determinó el tiempo estándar que debe tener esta actividad y este va a

depender del grosor ó magnitud de la pieza.

116

RECOMENDACIONES

Es necesario conocer el tipo de material al cual se le va a aplicar la soldadura,

para así establecer las técnicas y material de aporte correspondientes a utilizar.

Es importante realizar los trabajos de soldadura regidos por las normas de la

AWS, para así asegurar que la salud y la vida del personal que interviene no

corra peligro y para que sólo se fabriquen productos soldados de la suficiente

calidad y confiabilidad.

Se debe llevar un control antes, durante y después del trabajo de soldadura para

así disminuir en lo posible la influencia generada por el calor a estas planchas

de conexión, evitando el recalentamiento excesivo de la pieza durante la

operación de soldadura.

Es importante que se mantenga la inspección visual para verificar que el doblez

de las planchas no excedan los límites de tolerancia, y se mantenga la calidad

de la pieza.

Se debe concienciar al factor humano al momento de realizar los trabajos de

soldadura e incentivarlos con folletos explicativos de los pasos a seguir para

llevar a cabo la normalización

117

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Arias, F. (2006). El proyecto de investigación: Introducción a la metodología

científica (5ta ed.). Caracas: Episteme.

Burgos VIRVAS, Fernando: Ingeniería de Métodos - Calidad - Productividad, editado por la Universidad de Carabobo, Valencia-Venezuela, 1era edición, 1.995,

pág 402.

NIEBEL, Benjamín: Manual de Seguridad Industrial y Métodos de Trabajo, Tomo

II, Ediciones Alfaomega S.A, Ediciones PC, 1.190, Colombia, (p 814).

Rojas, R. (1996). Orientaciones prácticas para la elaboración de informes de

Investigación (1ra ed.). Puerto Ordaz: Universidad Nacional Experimental

politécnica “Antonio José de Sucre”.

Sabino Carlos (2002). El Proceso De La Investigación. (6ta Edición). Caracas.

Panapo.

Sabino, Carlos: El Proceso de Investigación, nueva edición, editorial Panapo,

Caracas, 2.002, (p 150).

Smith, william F. (2004). Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Caracas. Mc Graw

Hill.

UNEG (S/F). Propuestas de Investigación. “Como se elabora un Anteproyecto”.

Coordinación General de Investigación y Postgrado. Puerto Ordaz-

Venezuela.

UPEL (2003) Tesis y monografías. (p. 15).

118

UPEL (2006) Tesis y monografías. (p. 16).

Vidal (1999). Indicadores de rendimiento para las universidades españolas:

necesidad y disponibilidad. En: Indicadores en la universidad, información y

decisiones. MEC/ Consejo de Universidades. Madrid. Fareso S.A.

VHICOA Venezuelan heavy industries, C.A. (2000). [Documento en línea].

Disponible en: http://www.vhicoa.com/index2.htm

119

Anexo nº 1 Párrafo 5.22.4.3 y 5.224.4

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

120

Anexo nº 2 Procedimiento de soldadura – Proceso FCAW (Flux Core Arc Welding) Fuente: Empresa Vhicoa (2007)

121

Anexo nº 3 Procedimiento de soldadura – Proceso SMAW (Shield Metal Arc Welding)

Fuente: Empresa Vhicoa (2007)

122

Anexo nº 4 Dibujo de Secuencia de Soldadura

Fuente: Autores (2009)

1/4 1/4

1/4 1/4

1

4

3 2

1/4 1/4

1/4 1/4

1

4

3 2

ALA SUPERIOR

ALMA

ALA INFERIOR

SOLDADOR

SOLDADOR

SOLDADOR

SOLDADOR

2

43

1

5

32

5

1

4

123

Anexo nº 5 Párrafo 5.22.4.3 y 5.224.4

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

124

Anexo nº 6 Criterios de aceptación y rechazo de Ultrasonido (Carga estática)

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

125

Anexo nº 7 Criterios de aceptación y rechazo de Ultrasonido (Carga dinámica)

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

126

Anexo nº 8 Criterios de aceptación y rechazo de inspección visual

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

127

Anexo nº 9 Criterios para evaluación de la vista

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

128

Anexo nº 10 Parámetros para la inspección visual

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

129

Anexo nº 11 Párametros para ensayo no destructivos

Fuente Código AWS D1.1/ D1.1M:2008

130

Anexo nº 12 Ejemplo de Calificación de Soldador SMAW

Fuente: Empresa Vhicoa (2006)

131

Anexo nº 13 Ejemplo de Calificación de Soldador FCAW

Fuente: Empresa Vhicoa (2006)

132

Anexo nº 14 Ejemplo de plano de Viga Fuente: Empresa Vhicoa (2006) Fuente: Empresa Vhicoa (2009)

133

Anexo nº 15 Ejemplo de plano de Columna

Fuente: Empresa Vhicoa (2009)