DESARROLLO TECNICO DE LA INVESTIGACION

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1 ANEXO DESARROLLO TECNICO DE LA INVESTIGACION VISUALIZACION DE LOS PARAMETROS DE SOLDADURA SUBACUATICA MEDIANTE LA IMPLANTACION DE NUEVOS MATERIALES DIDACTICOS. ING. FCO. JAVIER MENDEZ ESCAMILLA RESUMEN La soldadura y corte subacuaticos tiene muchos años de aplicación, y, en países altamente desarrollados como es el caso de Estados Unidos y Canadá, por mencionar los de nuestro continente, existen permanentemente cursos de entrenamiento que dan como resultado 300 buzos capacitados cada año, los cuales son contratados principalmente para reparaciones y mantenimiento de plataformas petroleras. Tomando en cuenta que en nuestro país esta área tiene un amplio ámbito de utilización por la industria petroquímica y que nuestro plantel es el único que posee la carrera de técnico en Soldadura Industrial. Es importante contar con la infraestructura que nos permita el desarrollo de practicas de aquellos temas que el profesional de la soldadura debe manejar tanto teórica como prácticamente. Actualmente dentro de la infraestructura del plantel se cuenta con una alberca que permite la realización de demostraciones practicodemostrativas de este tema, sin embargo los costos de estas demostraciones, limitan la frecuencia de las mismas. Mediante el desarrollo de este proyecto se generaron productos que permiten mejorar la formación que ofrecemos a nuestros estudiantes., pues con la mesa entrenadora para visualización de parámetros de corte y soldadura subacuaticos, así como el software ilustrativo del tema constatamos que se dio una mejor comprensión de las variables de este proceso al mismo tiempo que se desarrollo un mayor interés en el tema tratado por parte de los alumnos de nuestra especialidad. De igual manera el desarrollo de este trabajo permitió la participación colaborativa de profesores, alumnos y personal administrativo y directivo del plantel lo que permitió la titilación de un alumno por este tema así como la elaboración de otros trabajos que se encuentran en proceso de trabajo enfocados hacia el mismo fin. Así como la participación en eventos institucionales como es el caso del Concurso Premio a los Prototipos 2006 donde el prototipo desarrollado genero interés por parte del público asistente.

2 ANTECEDENTES Un Proyecto es la intención de realizar un trabajo y el plan que se piensa para llevarlo a cabo., y para lograr trabajar de manera optima el tema tratado es importante profundizar en las variables del proceso de soldadura y corte subacuaticos así como a los antecedentes que permitieron mejorar la calidad de los trabajos subacuaticos y que han permitido un progreso de los mismos hasta su utilidad en la época moderna. En los últimos años los procesos de Corte y Soldadura subacuáticos han mejorado, sin duda drásticamente, la calidad de las tareas hechas por los buzos; este progreso potencial permitió llevar adelante proyectos subacuáticos que, en el pasado, no hubieran podido ser considerados. Con la llegada de nuevos electrodos y el desarrollo de modernas técnicas, combinadas con equipos de última generación y fuentes de energía en la actualidad se pueden realizar cortes y soldaduras que se ajustan a los más altos estándares de calidad. La American Welding, define al buzo profesional que realiza estos trabajos como un soldador certificado que también es buzo comercial, capaz de desarrollar tareas asociadas a trabajos submarinos comerciales, montaje y preparación de la soldadura y que posee la habilidad de producir soldaduras acordes a la norma AWSD3.6, Especificación para soldadura subacuática, y otras actividades relacionadas con la soldadura. En nuestro ambiente laboral es difícil acceder a información relacionada con este tema, sobre todo en lo que se refiere a equipos y datos técnicos modernos, lo que nos compromete a mejorar nuestros métodos de observación y a desarrollar cursos por instituciones certificadas por normas internacionales y equipadas con tecnología que permita la visualización clara de las variables de los procesos analizados Durante muchos años a los procesos de corte y soldadura se les han reconocido mucha utilidad para determinadas aplicaciones debajo del agua. Su campo de acción incluye operaciones tales como: Reflotamientos de buques Reparaciones y construcciones Remoción de maquinaria Recuperación de partes Traslado de masas de cascos hundidos y naufragios Limpieza de puertos y canales de navegación Reparación de muelles y barcos deteriorados

3 Trabajos de estructuras Reparación de barrenos y equipo de producción Etc. Con anterioridad a la segunda guerra mundial fue muy poco el desarrollo de equipos y electrodos logrado, Fue hasta comienzo de 1942 que las fuerzas navales iniciaron un extenso programa de perfeccionamiento del proceso arco-oxigeno. Esto dio como resultado la producción de sopletes y electrodos perfeccionados, la amplificación y uniformidad en la técnica operatoria, aumento en la seguridad del proceso y mayor rendimiento en las operaciones. El incremento ascendente en este campo comienza a partir de la década de los 60s, demandado por la industria petrolífera en altamar, en estructuras sumergidas como tuberías. Desde entonces, casi todas las tareas de soldadura húmeda fueron realizadas por personas que han perfeccionado el corte y la soldadura actual. Componentes básicos. El corte Arco/o2 bajo el agua y las operaciones de corte y soldadura por arco protegido se realizan, básicamente, con el mismo equipo. Las fuentes de energía para el corte y soldadura subacuatico son generadores de corriente continua o rectificadores de, por lo menos 300 amperes de capacidad. Sin embargo, para algunas operaciones pueden utilizarse hasta 600 amperes. Interruptores de seguridad. En toda operación de corte o soldadura subacuatica siempre debe haber un interruptor positivo de desconexión operativa en el circuito del soldador. Esto protege al buzo puesto que solo permite el paso de la corriente en el momento que esta cortando o soldando o cuando tiene el electrodo posicionado y listo. Las normas de seguridad respecto al interruptor son: No operar el interruptor ni abrir o cerrar el circuito, a menos que esté específicamente dirigido por el buzo; y, cuando éste así lo haga, deberá confirmar cada cambio por medio de un sistema de comunicación. La corriente deberá estar cortada todo el tiempo, excepto cuando el buzo se encuentre soldando.

4 No operar el interruptor en atmósferas combustibles. Mantener el interruptor siempre al alcance de la mano del tender, todo el tiempo. Cables eléctricos Se usaran exclusivamente cables completamente aislados, aprobados y extraflexibles. Un cable debe ser capaz de soportar la máxima corriente requerida por el trabajo a realizar. El diámetro adecuado de un cable para una tarea determinada depende de la extensión del circuito. Además de ser un peligro potencial, un conductor mal aislado bajo el agua origina un escape de corriente considerable y un muy rápido deterioro del cable de cobre debido a la electrolisis. Se recomienda que todas las conexiones bajo el agua estén recubiertas con cinta aisladora. Polaridad La soldadura y corte bajo el agua se realiza con polaridad directa cuando se utiliza corriente continua. Cuando se utiliza corriente continua con polaridad inversa, se producirá electrolisis y causara un rápido deterioro de cualquiera de los componentes metálicos en el portaeléctrodos o torcha de corte. Torchas y portaelectrodos Siempre deben usarse torchas y portaelectrodos específicamente diseñados para aplicaciones bajo el agua. Todas las partes de las torchas y portaelectrodos estan completamente aisladas, son durables y están diseñadas de tal forma que permitan fácilmente el cambio de los electrodos. Cristal protector El ojo humano debe ser protegido contra la agresión de la luz. Una luz muy intensa deslumbra, generando un grave riesgo para la salud. El infrarrojo emitido en cantidad excesiva puede ser absorbido por los medios oculares y provocar lagrimeo y dolor de cabeza. Para evitar esto, en todas las operaciones de soldadura y corte deben usarse lentes protectores. Estos protectores se agrupan en la norma DIN y pueden ser desde 6 hasta 15 DIN. Los vidrios protectores pueden fijarse a los cascos y mascaras de buceo comercial mediante diferentes mecanismos

5 Introducción Durante el desarrollo del amplio campo de la soldadura industrial, existe un tema que acorde a las expectativas económicas de nuestro país reviste especial importancia: la soldadura subacuatica, por medio de técnicas como esta, grandes obras y estructuras han sido realizadas y mantenidas en operación, en beneficio de la industria nacional; es por ello que este tema debe complementar los conocimientos teórico-prácticos integrales en la formación de técnicos en soldadura industrial dentro del Instituto Politécnico Nacional. Tradicionalmente este tema se ha trabajado de manera demostrativa lo que constituye un problema pues esto es una limitante para el aprendizaje de los alumnos así como también una limitante de carácter económico pues no existe la infraestructura suficiente y las demostraciones y mantenimiento de las instalaciones resultan de alto costo. Fotografías tomadas en prácticas demostrativas en la alberca del plantel Por medio de la visualización de los parámetros de soldadura subacuatica pretendemos que los educandos se involucren con el proceso atreves de un aprendizaje significativo, esto fundamentado en las siguientes hipótesis. Mejoraremos la formación que ofrecemos a nuestros estudiantes, a través del uso de un paquete de materiales didácticos que permita la mejor comprensión de los principios del tema de soldadura y corte subacuáticos A mayor contacto con las variables del proceso, mejor comprensión del tema El prototipo mesa entrenadora para soldadura y corte subacuaticos acercara a los estudiantes al proceso a un menor costo y con un mayor nivel de participación de los estudiantes Se garantizaran mejores condiciones de seguridad para estudiantes y profesores, al no involucrarlos con la inmersión en agua.

6 Métodos y materiales. Esta fue una investigación documental, acompañada del desarrollo de un prototipo al que se le denomino mesa entrenadora para visualización de parámetros de soldadura y corte subacuaticos. Se realizo un análisis de la información obtenida. La metodología empleada en este proyecto, fue generada en función de cada una de las actividades planeadas en un cronograma, para dar solución al planteamiento del problema. Es por esto que dicha metodología consistió en seguir una serie de pasos sistemáticos consecutivos de acuerdo a las expectativas de los colaboradores de este proyecto. Como apoyo en este trabajo se necesito contar con la ayuda de los profesores de la academia de soldadura industrial, respecto a sus conocimientos y experiencias en torno al tema. En primera instancia, al identificar perfectamente la problemática, se comenzó a recopilar y al mismo tiempo a conjuntar la información relacionada con el tema de investigación, haciendo consulta de opiniones con los profesores colaboradores. A la par de la integración de la información teórica se valoraron las características que debiese tener el prototipo para cumplir con las expectativas planteadas. Se definió que el prototipo consistiría de un prisma en forma trapezoidal, formado de vidrio con dimensiones de 60 x 70 x 60 cm., de 6 mm. de espesor, con dos circunferencias trazadas equitativamente con un diámetro de 14 cm. con un reforzamiento de aluminio blanco, que pasa a cada uno de los filos del prisma, unidos a las circunferencias, dos guantes dieléctricos, sujetos con silicón, tornillos y rondanas y enrolladas en aros de acrílico grueso con dimensiones de un diámetro interno de 14 cm. Y uno externo de 18 cm.; dicho prototipo se monto sobre una base de solera y tubular, soldada con electrodos 6013, con el proceso SMAW, que a su vez esta soldada a una pieza de tubular con solera cuya función es enrollar el cable del maneral. Imágenes del prototipo

7 La descripción detallada de los materiales involucra. Para la cámara de visualización se utilizo vidrio de 6 mm. de espesor, en longitudes de 60 cm. de ancho, por 70 cm. de largo y 60 cm. de profundidad; con una forma trapezoidal con caras inclinadas en un ángulo de 60, una de las caras presenta dos cortes en forma de circunferencia de 14 cm. De diámetro. Las medidas se determinaron en función de que pudiesen soportar la presión generada por el agua. Para el reforzamiento, se empleo ángulo de aluminio de 1 pulgada, 4 aros de acrílico gruesos, traslucido, cuyas medidas son de 14 centímetros de diámetro interno y de 18 centímetros de diámetro externo, con 8 perforaciones distribuidas uniformemente alrededor del circulo, cuya finalidad es la de sujetar los guantes dieléctricos. Par de guantes dieléctricos, que se montan junto con los aros de acrílico, su función es la maniobrabilidad dentro del agua, ya que por sus especificaciones son los precisos para soportar la temperatura, corriente eléctrica y demás efectos que se producen al soldar bajo el agua. Tornillos y rondanas allen, con medidas de 1/8 de pulgada encargados de sujetar el ensamble de los guantes. Para el soporte de la cámara se emplearon los siguientes materiales. Tubular de 2 x 1/8, el trabajo desarrollado por este material son los soportes de la mesa, para lo cual requieren ser soldados, solera de ½ x 1/8 que proporcionara resistencia al componente, ángulo de 2 x 1/8, para servir como soporte de la cámara, pintura de colores guinda y blanca para los acabados, primer, electrodos 6013y masquintape. Las herramientas utilizadas involucraron una fuente de poder del proceso SMAW, esmeril, arco y segueta, llaves allen, pistola aplicadora de silicón, piqueta, tenazas careta, navajas, cutre marro, brochas, etc.

8 Resultados Mediante la elaboración del paquete didáctico para la visualización de parámetros de soldadura y corte subacuaticos, y después de desarrollar las pruebas respectivas de funcionamiento de los mismos se puede concluir lo siguiente. Se mejoro la infraestructura para la enseñanza de procesos especiales de soldadura, optimizando lo relacionado a costos y seguridad en el desarrollo de prácticas para soldadura subacuatica. Mediante el desarrollo de este proyecto se generaron productos que permiten mejorar la formación que ofrecemos a nuestros estudiantes., pues con la mesa entrenadora para visualización de parámetros de corte y soldadura subacuaticos, así como el software ilustrativo del tema constatamos que se dio una mejor comprensión de las variables de este proceso al mismo tiempo que se desarrollo un mayor interés en el tema tratado por parte de los alumnos de nuestra especialidad. El desarrollo de este trabajo permitió la participación multidisciplinaria de profesores, alumnos y personal administrativo y directivo del plantel lo que permitió la titulación de un alumno por este tema así como la elaboración de otros trabajos que se encuentran en proceso de trabajo enfocados hacia el mismo fin. Se profundizo en la información relacionada a las variables del proceso de soldadura y corte subacuaticos así como a los antecedentes que permitieron mejorar la calidad de los trabajos subacuaticos y que han permitido un progreso de los mismos hasta su utilidad en la época moderna. Mejoraremos la formación que ofrecemos a nuestros estudiantes, al proporcionar mayor contacto con las variables del proceso, lo que redundara en una mejor comprensión del tema El prototipo mesa entrenadora para soldadura y corte subacuaticos acercara a los estudiantes al proceso a un menor costo y con un mayor nivel de participación de los estudiantes. Se garantizaran mejores condiciones de seguridad para estudiantes y profesores, al no involucrarlos con la inmersión en agua. Participación en el Concurso Premio a los Prototipos 2006 donde el prototipo desarrollado genero interés por parte del público asistente.

9 Impacto Tomando como referencia el hecho de que en la especialidad de soldadura industrial se trabaja en la actualidad con dos grupos de quinto y sexto semestre por turno, con un promedio de 45 alumnos por cada uno de ellos se puede prever que el paquete didáctico permitirá que el total de estos estudiantes tenga contacto directo con la visualización de parámetros de soldadura subacuatica, es decir 180 alumnos de la especialidad estarán capacitados en esta técnica de soldadura lo que les permitirá ampliar sus expectativas de desarrollo en el campo laboral, particularmente en el entorno de la soldadura subacuatica ampliamente usado en la industria petroquímica nacional. Además en el plantel se imparten cursos relacionados con este tema, en los cuales se pueden emplear estos materiales complementando la formación en esta área. Los docentes de la academia de soldadura industrial, tanto en la elaboración como en la utilización aplican los conceptos y técnicas relacionadas con el tema