El precalentamiento del tubo también es una práctica habitual que ayuda a reducir la posibilidad de que falle la soldadura. Es necesario para cumplir el código o los requisitos de calidad cuando el tubo es de aleación de cromo, tiene más de 2,5 cm de grosor o se almacena en ambientes con una temperatura por debajo de los 10 °C.
Existen numerosos métodos de precalentamiento, cada uno con ventajas e inconvenientes. Sin embargo, hacer rodar el tubo mientras se suelda limita las opciones de precalentar con éxito, mantener las temperaturas de precalentamiento y respetar las temperaturas entre pasadas. En este artículo se examina una nueva tecnología, el calentamiento por inducción rodante, disponible para precalentar tubos laminados en un taller. Permite aprovechar las ventajas de la soldadura de tubos en rotación y, al mismo tiempo, resolver algunos de los problemas asociados a otros métodos populares de calentamiento, como la llama abierta y el calentamiento por resistencia.
¿Cómo se compara el calentamiento por inducción?
El calentamiento por inducción existe desde hace décadas, pero en el pasado no era muy adecuado para las aplicaciones de soldadura en rodillo debido a los cables calefactores que había que enrollar alrededor del tubo. Sin embargo, una nueva tecnología de inducción de rodillos exclusiva de Miller® tiene un inductor que se asienta sobre el tubo y no interfiere en su rotación. El inductor funciona sobre un soporte de tubo estándar y se conecta a una fuente de alimentación ProHeat™ 35.
Al igual que con el calentamiento por inducción estándar, la nueva tecnología para aplicaciones soldadas en rotación utiliza un método sin contacto para calentar rápidamente metales conductores induciendo corriente en la pieza. La inducción no depende de un elemento calefactor ni de una llama para transferir el calor. En su lugar, una corriente alterna atraviesa el aparato, lo que crea un campo magnético a su alrededor. Cuando el campo magnético atraviesa la pieza conductora, crea corrientes inducidas dentro de la pieza. La resistencia del metal lucha contra el flujo de las corrientes inducidas, lo que genera calor en la pieza. La pieza se convierte en su propio elemento calefactor, calentándose desde dentro, lo que hace que la inducción sea muy eficiente, ya que se pierde poco calor en el proceso.
Al igual que con el calentamiento por inducción estándar, la nueva tecnología para aplicaciones soldadas en rotación utiliza un método sin contacto para calentar rápidamente metales conductores induciendo corriente en la pieza. La inducción no depende de un elemento calefactor ni de una llama para transferir el calor. En su lugar, una corriente alterna atraviesa el aparato, lo que crea un campo magnético a su alrededor. Cuando el campo magnético atraviesa la pieza conductora, crea corrientes inducidas dentro de la pieza. La resistencia del metal lucha contra el flujo de las corrientes inducidas, lo que genera calor en la pieza. La pieza se convierte en su propio elemento calefactor, calentándose desde dentro, lo que hace que la inducción sea muy eficiente, ya que se pierde poco calor en el proceso.
Esta tecnología ayuda a resolver muchos de los problemas de seguridad, eficacia y calidad asociados a otros métodos populares de precalentamiento de tubos.
Muchos talleres de fabricación utilizan la llama abierta de un soplete simplemente porque es un método fácil, en parte debido a su configuración rápida y sencilla. Además, muchos de estos talleres ya tienen un soplete a mano, por lo que los operarios de soldadura están familiarizados con el equipo, y el coste de la inversión inicial es menor.
Sin embargo, el precalentamiento con llama abierta puede ser un método bastante ineficaz en comparación con el calentamiento por inducción en rodillo, porque gran parte del calor se pierde en el aire circundante, y suele ser más caro a largo plazo debido al uso de consumibles. También plantea riesgos para la seguridad y genera humos. Concretamente, con este método aumenta el potencial de quemaduras; requiere almacenar gases explosivos, normalmente propano o propileno; y los trabajadores están expuestos constantemente a humos de monóxido de carbono. El calentamiento irregular es otro problema, ya que la zona directamente debajo de la llama se calienta más que el resto de la pieza.
El calentamiento por resistencia, que utiliza almohadillas térmicas cerámicas envueltas alrededor de la pieza, es una forma eléctrica de precalentamiento en la que pueden confiar algunos talleres de fabricación. Las almohadillas cerámicas utilizadas en el calentamiento por resistencia suelen calentarse a más de 1000 °C, por lo que hay que dejar que se enfríen antes de retirarlas, para evitar posibles quemaduras. Este enfriamiento necesario, más el proceso de preparación más largo, añade tiempo a la fase de precalentamiento. Además, los cables e hilos necesarios para el calentamiento por resistencia hacen que este método sea menos adecuado para aplicaciones soldadas en rodillos.
El método de resistencia se suele hacer bajo contrato, lo que significa que los talleres de fabricación pagan a los contratistas de calentamiento para que suministren el equipo y las personas que realicen el trabajo. Este contrato significa que no hay costes de mantenimiento del equipo para el taller, pero a la larga puede suponer tiempo y costes añadidos por tener que traer cada vez a un contratista externo para el trabajo. Los procesos de preparación y enfriamiento utilizados con el calentamiento por resistencia también implican que el contratista puede estar inactivo mientras espera a que esté lista la siguiente pieza, lo que podría aumentar los costes.
Productividad y facilidad de uso
La tecnología de inducción rodante está diseñada para que su puesta en marcha sea tan fácil y ahorre tanto tiempo como el método de llama abierta. También es fácil de mover o recolocar. El brazo articulado y el inductor rodante se montan en un soporte de tubo estándar, de modo que el soldador puede alinear el cabezal de inducción en el tubo. La fuente de corriente reconoce el accesorio, por lo que los usuarios solo tienen que ajustar la potencia máxima y el tiempo. El tiempo de preparación se reduce significativamente en comparación con otros sistemas de precalentamiento eléctrico.
El calentamiento por inducción puede llevar la pieza a la temperatura rápidamente y mantener la máquina a una potencia constante, por lo que es una buena opción para obtener niveles de temperatura constantes. Esta velocidad y consistencia contribuyen a que sea un método de calentamiento eficaz para los operarios de soldadura.
Comparaciones de seguridad
Los problemas de seguridad y el potencial de quemaduras son desventajas tanto de la llama abierta como del calentamiento por resistencia. La inducción no tiene ningún elemento que transfiera calor, ya que el calor se genera desde el interior de la pieza. Eso reduce el potencial de quemaduras y crea un entorno más seguro para el operario que está soldando. El calentamiento por inducción (y por resistencia) también elimina la necesidad de almacenar gases explosivos, y de esta forma se eliminan esos peligros potenciales.
La fatiga y la comodidad de los trabajadores también son factores que se deben tener en cuenta. Con la llama abierta, el soplete calienta el aire circundante, pero con el calentamiento por inducción, solo la pieza genera calor. Este factor contribuye a un entorno más cómodo y puede ayudar a reducir el cansancio del operador.
El humo y el ruido generados con el método de llama abierta también contribuyen a crear un entorno menos cómodo para los operarios de soldadura, lo que repercute en la fatiga y la seguridad. La posibilidad de que surjan estos problemas disminuye cuando se utiliza el calentamiento por inducción (así como el calentamiento por resistencia).
Constancia en el calentamiento
Mantener temperaturas constantes es especialmente crítico, sobre todo al soldar los aceros de alta resistencia actuales. Sin embargo, el método de la llama abierta requiere una comprobación manual continua de la temperatura, y el calor puede variar dentro de la pieza. Con el calentamiento por resistencia, las almohadillas cerámicas utilizadas pueden quemarse individualmente, lo que provoca un calentamiento irregular.
La tecnología de inducción rodante proporciona una salida de calor constante a medida que el tubo rueda para proporcionar un calentamiento más uniforme en toda la pieza, reduciendo los puntos calientes y fríos. La tecnología ofrece una temperatura máxima de precalentamiento de 315 °C en aplicaciones por rodillo, y puede precalentar tubos de 20 cm y más de diámetro. Se pueden utilizar varios sistemas para calentar diámetros mayores.
Consideraciones sobre los costes
Como el calentamiento por resistencia suele hacerse por encargo, puede suponer costes más elevados para los talleres de fabricación. El calentamiento con llama abierta tiene un coste inicial menor, pero es más caro a largo plazo por el uso de consumibles y los posibles costes más elevados debidos a los problemas de seguridad. El método de llama abierta también requiere personal adicional para vigilar el fuego durante el proceso de calentamiento, lo que contribuye al coste total y repercute en la productividad.
La inversión inicial en el calentamiento por inducción de rodillos es mayor, pero el rendimiento de la inversión crece a favor a lo largo de la vida útil del equipo. Es una tecnología más eficaz y, por tanto, menos costosa de utilizar por hora. También puede compensar con una mayor productividad y con las ventajas de seguridad que ofrece.
Aunque la inducción rodante es exclusiva del proceso de precalentamiento, la fuente de corriente a la que se conecta es compatible con otros accesorios y herramientas. Esto significa que el equipo puede utilizarse para otras funciones, como el deshidrogenado, el alivio de tensiones y el tratamiento térmico posterior a la soldadura, lo que aumenta la versatilidad y el valor de la inversión.
Conclusiones
Es importante tener en cuenta las cuestiones de seguridad, calidad y medio ambiente asociadas a los distintos métodos de precalentamiento. A medida que aumenta el número de trabajos que requieren precalentamiento eléctrico, la posibilidad de utilizar el calentamiento rodante mientras se sueldan tubos laminados puede beneficiar la productividad, la calidad y la seguridad, y ofrecer a los talleres de fabricación una alternativa viable.
