SOLDADURA

     El término soldadura puede definirse como aquella unión mecánicamente resistente de dos o más piezas metálicas diferentes.

     Antiguamente, los trozos de hierro por unir eran calentados hasta alcanzar un estado plástico. Mediante un continuo golpeteo se hacía penetrar parte de una pieza en la otra. Con repetidos calentamientos y martilleo intenso, se lograba una unión satisfactoria. Este método se denominó “FORJA”.
     En la actualidad, estas uniones se realizan mediante una fuente de calor ( una llama, inducción, arco eléctrico) y materiales de aporte.
     Los dos materiales (base y aportación), son calentados a una temperatura correcta y se funden conjuntamente. Formando una unión de similares características, mecánicas y químicas, del metal base.
     La evolución ha sido constante, determinando mejoras en la calidad de las uniones soldadas.

 

TIPOS DE UNION

 

 

 

MMA. Soldadura manual con electrodos revestidos.

En el año 1904 tiene lugar en Suecia un hecho de gran transcendencia para el desarrollo de la soldadura.

Este proceso de soldadura, se caracteriza porque se produce un arco eléctrico entre la pieza a soldar y un electrodo metálico recubierto. Con el calor producido por el arco, se funde el extremo del electrodo y se quema el revestimiento, produciéndose la atmósfera adecuada para que se produzca la transferencia de las gotas del metal fundido desde el alma del electrodo hasta el baño de fusión en el material base. La escoria derretida se escurre sobre el cordón de soldadura donde protege el metal soldado, aislándolo de la atmósfera durante la solidificación; la escoria también ayuda a darle forma al cordón.

GMAW. Soldadura semiautomática con hilo sólido.

Se inicia hacia el año 1950 en E.E.U.U.

En la soldadura por Arco Metálico con Gas (GMAW), conocida como proceso MAG-MIG, la fusión es producida por un arco que se establece entre el extremo del alambre aportado continuamente y la pieza a soldar. La protección se obtiene íntegramente de los gases suministrados simultáneamente con el metal de aporte. Existen dos clasificaciones en este proceso, en función del tipo de gas protector: MIG- El cual emplea protección de un gas inerte o mezcla de gases inertes(Helio, Argón, etc). MAG- El cual emplea dióxido de carbono o mezcla de CO2 con gases inertes. La tarea que cumplen los gases protectores es la de aislar el arco, el baño de fusión y el material de aporte, contra la acción de la atmósfera.

GTAW. Soldadura Tig.

En 1924, la primera patente TIG es depositada por los americanos Devers y Hobard.

Es un procedimiento de soldadura al arco eléctrico con electrodo refractario bajo atmósfera gaseosa. Esta técnica se utiliza con o sin metal de aportación. El gas inerte, generalmente a base de Argón, aísla del aire el metal fundido, las zonas calientes y el electrodo de tungsteno, evitando así toda la oxidación. Bajo la protección del gas inerte, es necesario un arco eléctrico entre el electrodo de tungsteno no consumible y la pieza. Mediante este procedimiento podemos unir todo tipo de materiales que sean soldables. La soldadura es de alta calidad, permite controlar la penetración, se puede soldar en todas las posiciones consiguiendo gran aspecto de cordón. Es el método de soldadura más fiable para realizar penetraciones en tubería.

PAW. Soldadura Plasma.

En 1954, científicos descubren que al aumentar el flujo del gas y reducir la abertura de la boquilla utilizada en la soldadura TIG, se obtiene un chorro de plasma.

El término plasma designa una atmósfera gaseosa a alta temperatura ionizada, constituida por iones positivos y por electrones. Es una atmósfera globalmente neutra, que forma la parte más grande de la columna de arco y a través de ella se efectúa el paso de la corriente. Debido a las grandes temperaturas del arco plasma, éste tiene numerosas aplicaciones. La mezcla plasma aparece en primer lugar, a continuación el recargue, la proyección metálica y por fin la soldadura. El aporte de energía necesario para la soldadura está asegurado por un arco eléctrico que brota bajo una atmósfera de gas neutro (gas anular) entre un electrodo infusible (tungsteno puro o torio) y las piezas a unir. La eventual aportación de hilo se hace en el exterior de la torcha. Este arco está limitado mecánicamente y cinéticamente por mediación de una tobera a través de la cual se le obliga a pasar. Un segundo gas (gas axial), que puede ser de naturaleza idéntica o diferente al primero según las aplicaciones, circula entre la tobera y el tubo y aísla termodinámicamente el plasma. Este gas también tiene la función de proteger el cordón de soldadura.

 

 

ATORNILLADO DE ALTA RESISTENCIA

Las uniones atornilladas se clasifican, en función de la manera de trabajar de los tornillos, en cinco categorías.

Si los tornillos están solicitados en dirección normal a su eje (cortante o cizalla) tenemos:

 

Categoría A: Trabajan al corte y aplastamiento. Para uniones de esta categoría se permiten tornillos de cualquier calidad, incluso de alta resistencia sin pretensar o pretensados pero sin controlar su par de apriete.

Categoría B: Resistentes al deslizamiento en E.L.S. (Estado límite de fluencia). En esta categoría se utilizarán tornillos de alta resistencia pretensados con apretado controlado.

Categoría C: resistentes al deslizamiento en E.L.U. (Estado límite de rotura).
 

En el caso de tornillos solicitados según la dirección de su eje (tracción), tenemos:

 

Categoría D: Uniones con tornillos sin pretensar. Para esta categoría se utilizaran tornillos ordinarios o de alta resistencia, aunque no se requiere pretensado.

 

Categoría E: Uniones con tornillos pretensados de alta resistencia. Se utilizaran solo tornillos de alta resistencia con apretado controlado.

 

 

 

ATORNILLADO

Las uniones atornilladas se ejecutan con la finalidad de:

- mantener en la posición deseada las piezas que se van a unir, de manera provisoria o permanente.

- transmitir movimientos y esfuerzos de piezas constructivas, las cuales, gracias a este sistema de unión, pueden desmontarse eventualmente.

 

Tornillos cabeza hexagonal

1. diámetro nominal
2. longitud de enroscamiento

 

 Tornillos avellanados

 

1. diámetro nominal
2. longitud de enroscamiento

 

 

 

Tornillos para chapa

1. tornillo redondo para chapa con ranura transversal
2. tornillo alomado pulido para chapa con ranura en cruz

3. tornillo avellanado con ranura transversal
 4. tornillo roscador métrico

 

 

 

Tornillo cilíndrico

1. con ranura transversal
2. con borde hexagonal interior

  Tornillos especiales

1. pasador roscado

2. tornillo con pivote

3. tornillo moleteado

4. tornillo anular

5. tornillo de mariposa

6. tornillo cuadrado

Tornillos para madera

1. tornillo hexagonal para madera

2. tornillo redondo para madera

3. tornillo avellanado para madera

 
 Cuando existe el peligro de que la unión atornillada se suelte a través de cargas dinámicas (sacudidas, vibraciones), se asegura entonces con seguros helicoidales contra la auto-separación.

 

Seguro en arrastre de fuerza a través de:

1. anillo elástico

2. arandela dentada

3. contratuerca

4. arandela elástica

 

 

Empleo de arandelas

1. arandela en un hueco largo
2. arandela de cuña en superficies inclinadas

 

 

 

Arandelas

1. arandelas comunes para tornillos y pasadores, 2. arandelas para suplementos de hueco largo, 3. arandela de cuna para suplementos inclinados, 4. arandelas para construcciones de acero

 

ROBLONADO

Un roblón sólido es un elemento mecánico de unión no desmontable de dos piezas planas. Está formado por un eje y una cabeza. Para fijar las dos piezas planas se debe efectuar un orificio en ambas caras. Posteriormente se hace pasar el roblón sólido a través del agujero y se deforma plásticamente el extremo del eje, de forma que ya no se puede desmontar.

La forma del roblón es similar a la de un tornillo, pero sin rosca. La Norma EA-95 distingue tres clases:

a. Con Cabeza Esférica

b. Con Cabeza Avellanada

c. Con Cabeza Plana

En la actualidad, prácticamente no se emplean uniones con roblones. Sin embargo, la mera oportunidad de tener que refaccionar una estructura metálica conformada por este medio, obliga a conocer sus reglas de juego y sus características mecánicas y geométricas para poder especificar y documentar su correspondiente Ingeniería de Detalle.

Medios de unión de estructuras metálicas

El Acero, como todos los materiales utilizados en la construcción civil, requiere reglas de juego específicas, conocerlas permite apuntar a los objetivos buscados en el proyecto de arquitectura o  de ingeniería básica, y son documentados de manera precisa en la fase Ingeniería de Detalle.

Las uniones cobran, dentro de los proyectos de las construcciones de acero, especial relevancia y porque no decirlo, dificultad. Toda union es por su propia naturaleza una discontinuidad y por tanto, una zona potencialmente peligrosa: de hecho, multitud de accidentes se deben a uniones mal proyectadas o mal ejecutadas.

Los medios de unión estructural desarrollados para este material, serían básicamente los siguientes:
1. Roblonado
2. Atornillado
3. Atornillado de alta resistencia
4. Soldadura

En el proyecto de una unión entre dos o más piezas de una estructura metálica se distinguen dos fases principales:

 

1. Concepción y diseño general, eligiendo entre uniones soldadas o atornilladas y dentro de cada tipo, el modelo de unión: a tope, en ángulo, con cubrejuntas, con chapa frontal, con casquillos, etc.

2. Comprobación de la capacidad portante de la unión elegida.

 

Respecto a su capacidad de resistencia se distinguen:

Uniones de resistencia total: su capacidad de carga es igual o superior a la del elemento mas débil de la unión.

 

Uniones de resistencia parcial: Su capacidad de carga es inferior a la del elemento más débil de la unión, pero superior a los esfuerzos de cálculo.

Las uniones resistentes a flexión se clasifican en:
 

Rígidas: Aquellas que mantienen los ángulos que forman entre sí las piezas enlazadas. El giro del nudo es igual al de las barras unidas.

 

Semirrígidas: Son uniones flexibles en las que se produce un giro relativo entre las barras enlazadas en el nudo, pero existiendo una transmisión de momentos. Se modelan uniendo las barras a los nudos con muelles que coartan dicho giro relativo. Los muelles pueden tener un comportamiento lineal o no lineal en función de la curva momento

rotación de la unión.

Simples: Son enlaces que se comportan como uniones articuladas en los que la barra se une al nudo sin coartar sus giros.

Unión rígida         Unión semirrígida       Unión simple o articulada

 

   Se torna fundamental la determinación de cada uno de los aspectos comentados, en donde finalmente, los resultados que arroje el cálculo estructural permitirán definir con precisión las características dimensionales a documentar en la fase de Ingeniería de Detalle.

 

 

 

El Acero en la construcción

El ACERO es uno de los materiales más versátiles y utilizados en todo tipo de edificaciones, a partir de diferentes formas de uso o sistemas constructivos.
Pero, qué es específicamente el ACERO?

El ACERO está compuesto en un 78% de hierro, lo cual le otorga una gran cantidad de propiedades favorables para la construcción. El hierro en estado puro no posee la resistencia y dureza necesarias para las aplicaciones de uso común, por lo que al combinarlo con pequeñas cantidades de carbono se obtiene el metal denominado ACERO, cuyas propiedades varían en función de su contenido en carbono y de otros elementos en aleación, tales como el manganeso, el cromo, el silicio o el aluminio, entre otros.

El ACERO se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:

- El ARRABIO, producto intermedio del proceso de fundición de hierro tratado con coque como combustible y caliza como fundente.  

- Las CHATARRAS férricas.

El ACERO, entonces, resulta de una aleación de hierro y carbono, en proporciones variables, y pueden llegar hasta el 2% de carbono, con el fin de mejorar algunas de sus propiedades. 

El ACERO se puede clasificar según su:

A. Composición química

B. Aplicación


A. Según su composición química, se dividen en:
• Aceros al carbono
• Aceros aleados
• Aceros inoxidables 

B. Según su aplicación, se dividen en:
• Aceros de construcción: este tipo de acero suele presentar buenas condiciones de soldabilidad.
• Aceros de uso general: generalmente comercializado en estado bruto de laminación. 
• Aceros cementados: son aceros a los cuales se les ha sometido a un tratamiento termoquímico que le proporciona dureza a la pieza.
• Aceros para temple y revenido: son aceros aptos para aplicar el tratamiento térmico del temple mediante el cual se persigue endurecer y aumentar la resistencia de los aceros.
• Aceros inoxidables o para usos especiales: loa aceros inoxidables son aquellos que presentan una aleación de hierro con un mínimo de 10% de cromo contenido en masa.
• Aceros para herramientas de corte y mecanizado: son aceros que presentan una alta dureza y resistencia al desgaste.
• Aceros rápidos: son un tipo de acero especial para su uso como herramienta de corte o para ser utilizados con elevadas velocidades de corte.

Durante la elaboración de la INGENIERÍA DE DETALLE de proyectos que incorporan este material, es imprescindible conocer las prestaciones de cada uno de los tipos de aceros disponibles. Pero también es importante conocer los tipos de vinculación, el cual será motivo de un próximo post.