LA CALIDAD APLICADA AL CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO. Francisco R. Orozco Roldán: Profesor Técnico de F.P. Especialidad: Soldadura.

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1 MÓDULO: CALIDAD. LA CALIDAD APLICADA AL CICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO DE SOLDADURA Y CALDERERÍA. Francisco R. Orozco Roldán: Profesor Técnico de F.P. Especialidad: Soldadura. 1. INTRODUCCIÓN Existen varias publicaciones sobre Calidad Industrial, basándose en la serie de normas ISO ; sin embargo, con el presente artículo pretendo profundizar un poco más en la Calidad en Soldadura y aplicable al módulo: Calidad del Ciclo Formativo de Grado Medio Soldadura y Calderería. Intuitivamente, todos tenemos idea del significado del término calidad. Tratándose de productos, entendemos por mayor o menor calidad la escasez o abundancia de defectos. Al referirnos a servicios, pensamos en una respuesta más o menos eficaz a la necesidad que se trata de resolver. Centrándonos en los productos industriales, es frecuente caer en equivocaciones importantes a la hora de valorar la calidad: en algunos casos, por no darle la importancia que se merece; en otros, entiendo que la calidad supone la fabricación de productos perfectos. Entre las muchas definiciones que pueden darse, una muy sencilla y que centra bastante bien las ideas, puede ser la siguiente: Calidad es dar respuesta satisfactoria a las exigencias del cliente, tanto en funcionalidad como en precio. En esta definición podemos destacar los siguientes aspectos: -Cumplir los requerimientos. -Dar satisfacción al cliente, sin olvidar precio. De acuerdo con esto, un producto tiene calidad siempre que responda a las necesidades planteadas por el cliente: 1

2 - En aspecto, forma y dimensiones. - En funcionamiento. - En duración, sin problemas en la vida prevista. - En precio. De acuerdo con esta idea, calidad no es sinónimo de perfección: - Imperfección: falta de perfección, no es necesariamente motivo de rechazo. - Defecto: falta de cualidades exigibles, imperfección no admisible. Motivo de rechazo o que exige reparación. 2. CONTROL DE CALIDAD EN LA SOLDADURA Las imperfecciones pueden generarse en las distintas fases de la fabricación soldada, desde le diseño o la elección de los materiales, hasta el momento en que se produce el enfriamiento de la junta, una vez soldada. Ahora bien, Cómo se consigue la calidad? Posibles respuestas: - Comprobando el producto final - Comprobando que se fabrica bien En una época se aplicaba sólo el control del resultado final, utilizándose como filtro los productos de salida, el análisis de los motivos de rechazo pone en evidencia que muchos de los defectos se podrían haber evitado con un control de fases intermedias en la fabricación. La calidad es la consecuencia del proceso aplicado y que las cosas salen bien, si se hace bien, por lo que se amplió el control al proceso, incluyendo en éste el diseño y considerando más importantes las acciones preventivas. Es importante señalar que la importancia de una imperfección no siempre es proporcional a su tamaño. Así, pequeñas grietas con una orientación peligrosa, pueden ser mucho más graves que otras imperfecciones más espectaculares. Imperfecciones que pueden ser admisibles en algunas aplicaciones, resultarían totalmente inadmisibles en otras. Por ejemplo, lo que se considera defecto grave en un componente para una central nuclear, puede ser perfectamente tolerable y no considerado como defecto en otras aplicaciones. El hecho de que la soldadura sea un medio de unión con unas características tecnológicas especiales, generalmente no bien conocidas por el proyectista e incluso el constructor, ha dado lugar a que un porcentaje importante de fallos en servicio y, entre ellos, los más espectaculares y peligrosos se hallan producido en las uniones soldadas. 2

3 Por ello vamos a tratar especialmente las medidas de control que existen para garantizar la obtención de una adecuada unión soldada. Antes de la operación de soldeo: -Soldabilidad de los materiales de base: la elección de materiales de base sin tener en cuenta su soldabilidad puede ser la causa de muchas dificultades a la hora de soldar. -Control del diseño de las uniones. -Estado de suministro de materiales base y de aporte: comprobar que los materiales recibidos cumplen con las exigencias de calidad y que los metales de aporte son los adecuados y están en buenas condiciones. -Procedimiento de soldeo previsto: el proceso de soldeo y las condiciones de realización deben definirse previamente de acuerdo con el trabajo a realizar. -Preparación de bordes: la falta de limpieza y otras deficiencias en la preparación pueden dificultar la unión y ser la causa de mucha imperfecciones. Este es uno de los puntos en los que se puede observar más fácilmente el efecto de la acción preventiva del control de calidad. -Montaje y punteado: posicionamiento, separaciones, etc. -Aptitud de los soldadores que van a intervenir. Durante la propia operación: -Identificación el soldador: comprobar que los soldadores que intervienen están capacitados para el trabajo a realizar. -Naturaleza y estado de los metales de aporte: ver si se utilizan los previstos y si están en las condiciones adecuadas. Un electrodo húmedo puede ser la causa de porosidades y grietas. -Precalentamientos y temperatura entre pasadas. -Proceso y parámetro que se están aplicando: la modificación de los parámetros previstos o la utilización de una técnica operatoria inadecuada pueden ser la causa de numerosas imperfecciones. -Cordón e penetración: suele ser el más crítico, tanto por las dificultades de realización como por su tamaño en relación con la piezas. En muchos casos, para facilitar la reparación, se realiza un control del mismo antes de proseguir la soldadura. -Resultados intermedios y operaciones de saneado y limpieza. Finalizada la operación de soldeo: 3

4 -Vigilar las condiciones de enfriamiento: si procede, algunos tipos de fisuras pueden producirse en los momentos finales del enfriamiento. Cuando se suelden materiales en los que se tema este fenómeno es importante controlar las condiciones de enfriamiento. Normalmente deben evitarse los enfriamientos bruscos. -Resultados finales: ver si las posibles imperfecciones se ajustan a las exigencias de la obra. -Tratamiento post soldeo: cuando son aplicables. Aunque no es el caso más frecuente, en algunas fabricaciones soldados es necesario aplicar un tratamiento técnico posterior al soldeo. Es importante controlar que se realiza en las condiciones de calentamiento y enfriamiento previstas. -Aspecto: además de su importancia desde el punto de vista estético, la limpieza y el acabado de la soldadura puede influir sobre la vida de la estructura soldada. Algunos problemas en la protección y pintura con la consiguiente pérdida de resistencia a corrosión pueden tener su origen en proyecciones son eliminadas. -Deformaciones: son inevitables en cualquier proceso de soldeo, esto no quiere decir que no puedan controlarse y mantenerse dentro de unos límites razonables. Una deformación excesiva puede constituir un defecto motivo de rechazo. Después de finalizada la soldadura y en función de la responsabilidad de la unión y de los requisitos, puede ser necesario realizar una o varias inspecciones y ensayos para comprobar si cumple la calidad requerida( lo trataremos en el punto: Inspección y Ensayo). 3. APLICACIÓN DE NORMAS: CÓDIGOS DE DISEÑO Y ESPECIFICACIONES EN EL CONTROL DE CALIDAD, EN EL DISEÑO Y EN LA FABRICACIÓN Los documentos donde se establecen los requisitos que una construcción soldada debe cumplir, reciben el nombre de normas, códigos y especificaciones: -Código: se debe considerar el documento inicial y básico del equipo o conjunto donde estarán recogidas todas sus características esenciales, de una forma más o menso general y que se apoyará en otros documentos, tales como las normas, para definirlas con mayor exactitud(los códigos se establecen para conjuntos, como por ejemplo código ASME de recipientes y aparatos a presión, la EA95, el Eurocódigo 3, etc.). -Alarma: es un documento que fija las características de un objeto fabricado, así como las condiciones técnicas de fabricación o desarrollo. -Especificación: es un documento que establece las características de un producto, tales como niveles de calidad, funcionamiento, comportamiento, seguridad o dimensiones; puede incluir prescripciones referentes a terminología, símbolos, ensayos, envasado, marcado o etiquetado. Las especificaciones pueden ser dibujos, modelos o cualquier documento idóneo. Tanto los códigos, normas y especificaciones, como cualquier otro documento que desarrolle el diseño, fabricación e inspección de un conjunto soldado, deben ser 4

5 elaborados por expertos, en cada una de las materia involucradas, que dispongan de los últimos conocimientos sobre las materias tratadas y sobre los resultados en servicio de conjuntos a los que se les halla aplicado las oportunas reglamentaciones. Por otra parte, el cumplimiento de las reglamentaciones permite en caso de duda o litigio, la repetición de las mismas actividades y en idénticas condiciones, las veces que sea preciso. Es conveniente diseñar, fabricar e inspeccionar siguiendo una determinada reglamentación ya que mezclarlas puede concluir a incompatibilidades y no sólo se debe hacer en el supuesto de carencia de reglamentaciones, que obligan a combinarlas y se deben indicar en la especificación general del Proyecto y verificar su idoneidad. Visto lo anterior pasamos a la aplicación de las normas códigos y especificaciones en el control de calidad, diseño y fabricación. La exigencia de calidad en los procesos de soldadura no es tan sencilla como aplicar únicamente la norma ISO 9001 y 9002, ya que al tratarse de un proceso especial, la calidad debe estar intrínsecamente ligada a todo el proceso de obtención del producto. La norma UNE- EN-729, parte 2 ayuda a identificar los requisitos que deben cumplir todos los elementos que intervienen en la soldadura y que su aplicación correcta permite el cumplimiento también de los requisitos de calidad de la norma ISO 9001/2, UNE- EN-ISO 9001 y La soldadura es un proceso donde los parámetros que se deben controlar para asegurar la calidad de la soldadura no se pueden inspeccionar fácilmente y pueden ponerse de manifiesto sólo durante la utilización del producto. Es difícil y caro verificar la propiedades del material a soldar, del metal de la soldadura y de la zona afectada térmicamente. Los procesos que presentan estas características reciben el nombre de procesos especiales en la norma ISO Si la calidad no se puede inspeccionar en un producto según la UNE-EN-ISO 9000 nos remite a la norma UNE-EN 729 cuando hay requisitos de calidad en la soldadura. Esta norma la pueden aplicar tanto empresas que se dedican únicamente a Soldadura, como empresas que quieran aplicar la norma ISO de calidad y en alguna parte de su proceso halla una operación de soldadura. Las UNE-EN 729 son la columna vertebral de todo el sistema de requisitos y normas necesarias para facilitar el cumplimiento de los requisitos de calidad en un proceso de soldadura por fusión. Si un fabricante quiere aplicar la ISO 9001/2 a un proceso de soldadura, debe cumplir la UNE-EN 729 parte 2, que es la que exige todos los requisitos de calidad (sustituida por UNE-EN-ISO 3834). A su vez, la norma se divide en tres niveles de exigencia: -Parte 2: nivel completo de calidad. -Parte 3: nivel normal. 5

6 -Parte 4: nivel elemental. Los principales requisitos a los que hace referencia esta normativa son: 1. Terminología y clasificación. 2. Diseño. 3. Tecnología del soldeo. 4. Control del soldeo. 5. Inspección y ensayos. Se aplicará la EA-95 en sus correspondientes apartados de proyectos (diseños) y fabricación y las correspondientes normas UNE-EN, a las que nos remita. Igualmente, el Eurocódigo 3 y las normas a las que nos remita: - EN 287 y Código ASME sección IX. 4. DOCUMENTACIÓN EN CALIDAD La documentación que soporta el sistema de calidad está estructurada en tres niveles, de modo que un documento de nivel inferior debe complementar, en ningún caso contradecir, a uno de nivel superior. Son los siguientes: 1. Primer nivel: Manual de calidad. 2. Segundo nivel: Procedimientos técnicos. 3. Tercer nivel: Instrucciones y especificaciones. -Manual de calidad: es el documento principal y describe el sistema de calidad. Sirve de referencia permanente durante la implantación y aplicación del sistema. Está estructurado en capítulos y contiene aproximadamente 20 elementos de calidad indicados en la norma ISO Procedimientos técnicos: los procedimientos técnicos establecen por escrito las normas en seguir en una actividad concreta, relacionada con la calidad, y que aplica a varios departamentos de la empresa. Se utilizarán para el desarrollo de Proyectos, Servicio Postventa, Técnicas Estadísticas, Costos de Calidad, etc. -Instrucciones y especificaciones: Instrucciones: las instrucciones son documentos donde se definen como se desarrolla un trabajo o formación específica de un departamento. Pueden tomar la forma de: -Instrucciones de Proceso (I.P). -Instrucciones de Inspección (I.I.). -Instrucciones de Ensayo (I.E.) -Instrucciones de Calibración (I.C.). Especificaciones: las especificaciones son documentos que establecen unas características de un producto y pueden incluir prescripciones referentes a 6

7 terminología, ensayos, métodos de análisis envasado, marcado o etiquetado. Podrán ser: -Especificaciones de Diseño (E.D.). -Especificaciones de Materia Primas (E.M.). -Especificaciones de Productos de Proceso (E.P). -Especificaciones de Producto Final (E.F.). Identificación y Formatos de documentos: Todos los documentos referenciados vendrán identificados con las iniciales del documento seguido de un número correlativo, a partir del 01, asignado por el Director de Calidad. Por ejemplo: -Procedimientos técnicos: PT/01 a PT/ -Instrucciones de proceso: IP/01 a IP/ Con objeto de garantizar la uniformidad en los formatos a utilizar por los departamentos que realizan documentos del Sistema de Calidad, así como definir un contenido mínimo de los mismos, existen los formatos tipo. Por ejemplo: procedimientos técnicos (portada y hoja interior). 5. INSPECCIONES Y ENSAYOS La inspección de las uniones soldadas se podría definir como el conjunto de actividades de medición, examen ensayo o verificación durante las diferentes fases del proceso productivo, con objeto de asegurar el cumplimiento de los requisitos de calidad establecidos. La evaluación de los resultados de la inspección debe realizarse en relación con las exigencias establecidas en las especificaciones, códigos o normas aplicables al producto examinado. La importancia de la inspección de las uniones soldadas se desprende de la responsabilidad de las construcciones de las que forma parte y que, en determinadas condiciones de fallo, afectarían seria y directamente a la seguridad pública (aviones, buques, trenes, puentes, estructuras metálicas, etc.). El convencimiento de la importancia de esta inspección ha sido el motivo de que en todos los países industrializados se hallan publicado códigos, especificaciones y normas relativos a su diseño, construcción e inspección, además, en la mayoría de los casos, es la propia Administración la que establece la obligatoriedad de diseñar, construir e inspeccionar, siguiendo determinados Reglamentos, así como que el personal involucrado tenga los conocimientos y experiencia necesarios. El inspector es, desde le punto de vista de control de calidad, quien más puede intervenir en función de su aptitud y actitud en las calidad final del producto, ya que la mera posibilidad de su presencia parece condicionar la calidad de los procesos. 7

8 La principal función del inspector de construcciones soldadas es la comprobación de que las uniones por él inspeccionadas cumplan los requisitos establecidos en los planos, especificaciones, códigos normas o cualquier otro documento que explícitamente le sean aplicables. Para ello deberá llevar a cabo las siguientes actividades: -Estudiar y comprender el alcance de la documentación. -Verificar que los procedimientos de soldadura están cualificados y son empleados correctamente. -Verificar la cualificación del personal involucrado. -Verificar que los materiales base y de aportación cumplen sus respectivas especificaciones y son empleados en las condiciones adecuadas. -Verificar que los equipos utilizados en la fabricación e inspección son aptos para desarrollar el trabajo y se encuentran calibrados, aquellos que lo requieran. -Seleccionar los tipos de probetas que sea necesario ensayar, verificando que los ensayos se efectúan correctamente y evaluando los resultados obtenidos. -Verificar la preparación de bordes, su limpieza, punteado y alienación. -Evaluar los resultados de las inspecciones visuales y dimensionales requeridas. -Verificar que los ensayos No Destructivos se realicen correctamente. -Identificar la unión soldada mediante marcas apropiadas. -Elaborar los informes necesarios. Ensayos: -Ensayo destructivo: determina las características mecánicas del metal de aportación o de la unión soldada. Con este fin se realizan ensayos de tracción, plegado, resiliencia, dureza, fatiga y otras, con probetas normales o con micro probetas, sacadas del material de aportación, del metal base o de la unión soldada En este grupo pueden considerarse incluidos los ensayos metalográficos, macro y microscópicos, con los que se determina la distribución de los constituyentes estructurales. En las fabricaciones en serie se prueban lotes de piezas determinadas, seleccionadas de acuerdo con el método de control estadístico (botellas destinadas a gases licuados). -Ensayo semidestructivo: permite determinar la calidad de la soldadura, mediante el mecanizado parcial de la junta, con muela o por fresado, para poner al descubierto los posibles defectos (porosidades, inclusiones, falta de penetración o fusión). 8

9 -Ensayo no destructivo: permite determinar los defectos internos y externos mediante rayos X, ultrasonidos, magnéticos, eléctricos, de penetración por tensión superficial, etc. 6. BIBLIOGRAFÍA -Calidad en el proceso de unión por soldadura. -Soldadura de los aceros. Aplicaciones. Manuel Reina. -Curso de calidad en estructuras metálicas. UNED. Nazario Muñoz Pereira y Mariano Rodríguez Asociación Española de soldadura y Tecnología de Unión. Cesol. -Construcción y obra soldada. Servicio público. Universidad de Cádiz. 9