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PC1: ¿Cómo funciona la soldadura autógena? Por:
Miguel Rosales
PRINCIPIO DE LA REACCIÓN
VARIACIÓN DE TEMPERATURA
FORMULAS:
La temperatura de llama (T) representa la temperatura máxima alcanzada durante la combustión del acetileno y el oxígeno. Depende de varios factores, como la relación de combustión, la eficiencia de la combustión y las propiedades termodinámicas de los gases.
T = (HC / (4.187 J/g°C * M)) + 298°C
La eficiencia de combustión (η) representa la proporción de energía química del acetileno que se convierte en calor útil durante la combustión. La eficiencia real suele ser menor que la teórica debido a factores como la pérdida de calor al entorno y la combustión incompleta.
η = (Temperatura de llama real / Temperatura de llama teórica) * 100%
El calor de combustión del acetileno (HC) representa la cantidad de energía calorífica liberada por la combustión completa de un mol de acetileno (C2H2) en condiciones estándar (presión y temperatura). Se expresa en kilojulios por mol (kJ/mol) o calorías por mol (cal/mol).
HC = -1312 kJ/mol (-503 kcal/mol)
La variación de temperatura (ΔT) en la pieza de trabajo durante la soldadura oxiacetilénica depende de varios factores, como la cantidad de calor aportado, la masa y la conductividad térmica del material, y las pérdidas de calor al entorno.
ΔT = (Q / (m * c))
ESQUEMAS:
La soldadura oxiacetilénica es un proceso de soldadura por fusión que utiliza el calor producido por una llama, la cual se obtiene debido a la combustión del gas acetileno con el oxígeno, con el objetivo de fundir un metal. Con éste es posible soldar con o sin material de aporte y el metal de aporte se agrega para cubrir biseles y orificios. A medida que la llama se mueve a lo largo de la unión, el metal base y el metal de aporte se solidifican.
Soldadura Por Fusión: Cuando los bordes de las piezas en contacto se funden por la acción de la llama oxiacetilénica. En este caso, también puede haber o no material de aporte. En caso de no utilizarse varilla de aporte, son los bordes de las piezas en contacto las que funden. Al fundirse los bordes, éstos fluyen en contacto, que tras enfriarse resulta todo un solo bloque de metal. Cuando se utiliza varilla de aporte, ésta deberá tener la misma composición que las piezas a unir.
Soldadura Fuerte y Blanda: En este procedimiento las piezas a unir no llegan a fundir sus bordes, sino que se crean juntas de alta resistencia en la zona de contacto. Este tipo de procedimiento se divide a su vez en Soldadura Fuerte ("Brazing" en inglés) o Soldadura Blanda ("Soldering"). Las aleaciones ferrosas que fluyan a una temperatura máxima de 427ºC son utilizadas en la soldadura blanda, mientras que aquellas que fluyan a temperatura superiores a 427ºC serán utilizadas para la soldadura fuerte.
TECNOLOGÍA:
DIAGRAMA DE FLUJO
GASES MÁS UTILIZADOS
La combustión del metano con oxígeno produce una llama con una temperatura máxima de alrededor de 2200°C, significativamente más baja que la temperatura de llama del acetileno (alrededor de 3300°C) o la de otros combustibles de soldadura como el propano (alrededor de 2800°C).
El hidrógeno (H2) no se utiliza como combustible principal en la soldadura oxiacetilénica, a diferencia del acetileno (C2H2).
Soldadura TIG con gas inerte: En la soldadura TIG con gas inerte (GTAW), el hidrógeno se puede mezclar con helio o argón para crear una atmósfera protectora que evita la oxidación del metal durante la soldadura. El hidrógeno proporciona un arco más estable y penetrante, lo que lo hace ideal para soldar acero inoxidable, aluminio y otros metales sensibles a la oxidación.
Soldadura por arco de hidrógeno atómico (HAWK): En la soldadura por arco de hidrógeno atómico (HAWK), un chorro de hidrógeno atómico se utiliza para crear un arco eléctrico entre el electrodo y la pieza de trabajo. El hidrógeno atómico ayuda a disociar los óxidos y otros contaminantes en la superficie del metal, lo que produce soldaduras de alta calidad con baja porosidad.
El propano se puede utilizar para precalentar las piezas de trabajo antes de soldarlas con acetileno y oxígeno. Esto ayuda a reducir la tensión térmica y mejorar la calidad de la soldadura.
La temperatura de llama del butano (alrededor de 1350°C) es significativamente menor que la de la soldadura oxiacetilénica (alrededor de 3300°C). Esto significa que el butano no proporciona suficiente calor para fundir la mayoría de los metales utilizados en la soldadura.
El acetileno (C2H2) es un gas incoloro, inflamable y con un olor característico a ajo, que desempeña un papel fundamental en la soldadura oxiacetilénica, también conocida como soldadura autógena.
CONCLUSIÓN:
La soldadura oxiacetilénica, también conocida como soldadura autógena, ha sido una herramienta esencial en la industria metalúrgica durante más de un siglo. Su versatilidad, facilidad de uso y relativamente bajo costo la han convertido en una opción popular para una amplia gama de aplicaciones.
la Soldadura Oxiacetilénica es una de las más importantes la en el área de la Mecánica por sus usos y aplicaciones que se pueden realizar con ella.
DIAGNÓSTICO
CULTURA:
La soldadura oxiacetilénica ha dejado una huella imborrable en la historia de la industria. Su impacto en la construcción, la manufactura y la reparación ha sido fundamental para el desarrollo de nuestra sociedad moderna.
ESTADÍSTICA
En general, la relación de combustión estequiométrica para la soldadura oxiacetilénica es de 1.5:1. Esto significa que se necesitan 1.5 partes de oxígeno por cada parte de acetileno para lograr una combustión completa y generar la máxima cantidad de calor.
HISTORIA:
Siglo XIX: El escenario estaba listo para la revolución. En 1802, el químico inglés Humphry Davy descubre el acetileno, un gas combustible con un alto poder calorífico. Unos años más tarde, en 1836, el estadounidense Edmund Chevreul observa la producción de acetileno a partir de carburo de calcio y agua, sentando las bases para su producción a gran escala.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas de la soldadura oxiacetilénica:
Versatilidad: Se puede utilizar para soldar una amplia variedad de metales.
Portabilidad: Los equipos son portátiles, ideales para trabajos en campo.
Facilidad de uso: Es relativamente fácil de aprender y utilizar.
Costo: Los equipos son generalmente menos costosos que otros métodos de soldadura.
Desventajas de la soldadura oxiacetilénica:
Seguridad: El acetileno es un gas inflamable y explosivo, por lo que se requieren precauciones.
Eficiencia: Es menos eficiente que otros métodos de soldadura, lo que significa mayor consumo de gas y calor residual.
Habilidad: Se requiere cierta habilidad para dominar la técnica y obtener resultados de alta calidad.
