28 MAQUINARIA Foto: www.tankwelder.com Soldadura Automatizada de Tanques Industriales: Un paso más allá de lo tradicional Jorge Augusto Barrera Otálora Periodista Metal Actual La automatización en los sistemas de soldadura, se ha convertido en un aliado de las industrias. Los equipos automatizados de soldadura tienen la característica de hacer hasta en 50 por ciento más eficiente, el proceso de fabricación de s en comparación con la soldadura tradicional o de electrodo manual. Con la llegada de nuevas tecnologías y en busca de mejorar tanto los procesos como los productos, la industria metalmecánica en el mundo, con el paso del tiempo, se ha acoplado a unos estrictos y rigurosos códigos o indicaciones para la fabricación de estructuras metálicas; tal es el caso del sector fabricante de s para almacenamientos de productos para industrias como las petroleras, químicas, hidrocarburos y alimenticias entre otras. En busca de garantizar la eficiencia del proceso de fabricación y asegurar la calidad del producto, en el mercado actual algunas empresas fabricantes de s trabajan con un sistema totalmente automatizado de soldadura,
MAQUINARIA 29 gracias al cual los fabrican en menor tiempo, con menor desperdicio de material y con la garantía que cumplen estrictamente con las normas de construcción; aspectos que los sistemas tradicionales de soldadura (manual) difícilmente alcanzan. Los sistemas automatizados de soldadura ofrecen una alta productividad en comparación con la soldadura tradicional o de electrodo manual, debido a que pueden rendir entre 6 a 10 veces más, usando procesos con alambre tubular con o sin escoria en vertical ascendente o arco sumergido en posición plana y horizontal respectivamente, esto es tanto para la fabricación de los anillos, piso y techo, partes que conforman el. Cabe resaltar que previo a la etapa de soldadura automatiza este sistema exige un ante paso, el cual consiste en ejecutar el punteado uniendo las planchas o placas con el objetivo de mantener firme cada parte de la estructura del. En el mercado, la mayoría de las compañías fabricantes ofrecen tres tipos de máquinas, cada una trabaja Foto: www.tankwelder.com las diferentes partes del : el cuerpo, piso o techo. Para el techo y el piso son modelos de carros tractores para soldadora automatizada, mientras que el cuerpo o envolvente trabajan con un sistema automatizado para soldadura horizontal y otro para la soldadura vertical. Estos sistemas no sólo garantizan la calidad y repetitividad del acabado del, sino que al reducir el tiempo de fabricación y usar operadores que no requieren la destreza de un soldador, aumentan la productividad en comparación con los procesos tradicionales. Los s son utilizados en varias industrias como depósitos diseñados para el almacenamiento o proceso de fluidos para su uso y/o comercialización. Foto: www.hmttank.com La fabricación de estos s cumplen unas normas a nivel mundial para su fabricación. Tractores para Soldadura Automatizada Como consecuencia del tamaño de los s en mención, en el mercado no existen láminas o placas de tales dimensiones con las que se puedan fabricar la tapa y base, motivo por el cual los constructores deben utilizar varias láminas de gran tamaño con sus respectivas longitudes, dependiendo de las medidas del en general para su fabricación. El carro o mini tractor que es utilizado para la- fabricación de la tapa y la base del -, cumple la función de soldar sobre el piso las diferentes placas o láminas necesarias para conformarlo, así como realizar la soldadura interior de filete horizontal del primer anillo al piso, donde el tractor realiza un movimiento circular apoyándose sobre la estructura del por medio de unos soportes que actúan como guías mecánicas, copiando automáticamente la forma del mismo. El mini tractor eléctrico consta de un sistema de control digital que puede programar y almacenar parámetros de soldadura como: número de pasadas, proceso de soldadura, diámetros, corriente (amperios), tensión (voltaje) o, velocidad en milímetros por minutos. Gracias a estos parámetros se aseguran características al momento de realizar la soldadura como: estabilidad, desplazamiento, velocidad, distribución del electrodo y la respectiva energía aportada para el proceso.
30 MAQUINARIA Ejemplo de parametros de soldadura con tractor automatizado Numero de pasadas Proceso Diámetros (mm) Tipo y polaridad Corriente (Amp) Tensión (voltaje) Velocidad (mm/min) Energía Kj/mm 1 SAW 3,2 DCEP 620-650 32-33 750-800 1,6 Numero de pasadas Ejemplos de parametros de soladura para juntas verticales Diámetro en milímetros Corriente Amp Tensión de voltaje Velocidad mm/ min Energía Kj/ mm Foto: www.esab.com 1 y 2 ocilado 1,2 180-190 25-26 140-190 1,4/1,6 3 1,2 180-185 25-26 125-130 2,0/2,2 Equipos Automatizados de Juntas Verticales Este sistema es usado para soldar las láminas de acero que componen el cuerpo o cilindro del y suelda en posición vertical. Las láminas son unidas, una a una, hasta forma el anillo. El sistema consta de cuatro componentes el carril o riel que va ajustado a la placa verticalmente para soldarla de abajo hacia arriba, la antorcha de soldadura, la unidad de programación y la unidad de control remoto la cual es manipulada por un solo operador. El equipo de automatizado para juntas verticales está compuesto por piezas de aluminio y acero inoxidable con el fin que resistirá condiciones ambientales adversas; este dispositivo tiene la posibilidad de soldar vertical ascendente, horizontal, plano y sobrecabeza. Esta máquina suelda y corta en todas las posiciones -en metales magnéticos y no magnéticos- y sus valores son calibrados en milímetros, centímetros y segundos, ajustados a cualquier longitud requerida; tiene un soporte angular para realizar un ajuste rápido del ángulo de la pistola o antorcha de soldadura y en su control Estos sistemas modulares tienen la ventaja de proporcionar al soldador una alta precisión en corte y soldadura gracias a sus plataformas o rieles. En el mercado mundial existen otros modelos automatizados de carros o tractores soldadores remoto, posee un potenciómetro para los respectivos ajustes de los parámetros de soldadura. Equipos Automatizados para Juntas Horizontales El sistema de soldadura automatizado para juntas a tope, es una máquina diseñada para todo tipo de soldaduras horizontales en estructuras como s, hornos, chimeneas y otros elementos cilíndricos. Como parte de su instalación es necesario, utilizar una grúa con el propósito de montar la máquina sobre el segundo anillo para iniciar la primera unión en horizontal del, una vez que finaliza se eleva sobre el siguiente nivel y así continua el acenso, dependiendo el número de anillos del. En el mercado existen dos versiones: las sencillas o de un cabezal para soldar de un lado o de doble cabezal para soldar ambos lados a la vez; por lo general trabajan bajo proceso de soldadura por arco sumergido. Fotos: www.bugo.com Los Tanques Actualmente, existen dos normas o códigos para la fabricación de s para las industrias anteriormente mencionadas, la API 650 (Instituto
Ejemplos para parametros para soldadura de juntas horizontales Numero de Pasadas Proceso Diámetro (mm) Tipo y polaridad Corriente (Amp) Tensión (volt) Velocidad mm/min Energía Kj/mm 1 SAW 1,6 DCEP 250 28 50 0,8 2-3 SAW 1,6 DCEP 250 28 60-50 0,7 4 SAW 1,6 DCEP 250 28-30 60 0.75 Fotos: www.bugo.com En el mercado solo existen 4 modelos estándar, los cuales algunos tienen una sola cara para realizar la soldadura circular por un solo lado del, mientras que otros la realizan por dentro y a la vez por fuera del mismo. Americano del Petrolero) y la AWS (Sociedad Americana de Soldadura). La API regula los parámetros para la construcción como: presión, temperatura, espesor y ángulos; y la AWS por su parte, reglamenta características del proceso como: especificación de electrodos, fundentes para soldar y también evalúa los estándares para la calificación de soldadores y operarios durante la prueba de inspección, tanto de los procesos tradicionales como de los automatizados en la construcción de s. Previo a la fabricación de s con procesos de soldadura automatizados, los fabricantes deben seguir un modelo de presentación sugerido por la API y la AWS
32 MAQUINARIA que a unas indicaciones y guías para la construcción en aspectos como: tipo de acero, medidas, peso, tipos de juntas y posición, longitud de las placas y procesos de soldadura que manejará en el piso, techo y cuerpo. Según el estándar API 650, en el mercado existen tres modelos de s para las industrias anteriormente mencionadas: los s de techos fijos los cuales son usados para contener productos no volátiles o de ligeros contenidos no inflamables, como agua, diesel, petróleo crudo y asfalto; los s de techos flotantes; son empleados para almacenar productos con alto contenido volátil como alcohol, gasolina y combustibles y por último, los s sin techo que cumplen con el objetivo de almacenar productos que no demandan protección, control, contaminación y evaporación en sustancias como el agua cruda, residual y contra incendios. En Colombia, según Zaida Rojas, ingeniera metalúrgica y gerente comercial de la empresa ESAB Colombia, la demanda de s ha crecido en los últimos años por parte de las industrias petroleras, químicas y de hidrocarburos, regulada con las normas API 650, lo cual es una ventaja para el uso de máquinas que realicen procesos de soldadura automatizados ya que brindan beneficios como: tiempo, calidad, reducción en la mano de obra y desperdicio del material. Foto: www.vidi.eu Ejemplo de modelo de presentación para la construcción en soldadura automatizada para un industrial Producto: Crudo- Código del Diseño: API 650- Tipo de Techo: Fijos, Flotantes, Sin techo- Número de Anillos: por ejemplo: 5,6, 7 de placa - Altura de Anillo: por ejemplo 2446 milímetros, 2260 milímetros etc Diámetro interior del : por ejemplo (almacenamiento de crudo 500.000 barriles) 85 306 milímetros - Altura total del :16786 milímetros Piso del Cuerpo del Soldadura vertical Tipo de Junta y Posición: Filete/Solape Horizontal - Material Base: Acero ASTM A572gr 50 Proceso FCAW (arco electrónico) - Tipo de Junta y Posición: vertical ascendente - Material de Aporte: Proceso SAW Proceso SMAW (arco manual) - Tipo de Junta y Posición: todo tipo Soldadura horizontal Proceso SAW Proceso SAW Proceso FCAW Número de anillos 5 Diámetro de 25mts Tractor para soldadura automatizada Posición de soldado 1g Tanques de techos fijos Automatizado para soldadura de la junta horizontal del Posición soldado 2g Automatizado para soldadura de la junta vertical del Posición de soldadura 3g Por ejemplo, según la ingeniera Rojas, un API 650 de 150 galones, soldado aplicando la normatividad AWS puede durar en construcción de cinco a seis meses- si es fabricado de manera tradicional con varios soldadores -en cambio uno con las mismas características pero elaborado con maquinaria automatizada es montado hasta en 56 días. Uniones y medidas de los anillos Soldadura filete horizontal Proceso SAW Tractor para soldadura automatizada (piso) 1 anillo Posición de soldado 2f Punteo y unión de secciones Proceso manual SMAW/ FCAW Material de aporte para la unión de cada placa Hasta hace pocos años, para la fabricación de s, era común utilizar el proceso de soldadura electrodo manual por arco eléctrico, pero hoy en día, según la ingeniera Rojas, es considerado como limitado comparado con el automatizado, debido a que el tradicional desperdicia material y es menos eficiente e impreciso pues depende únicamente de la habilidad del soldador, con el riesgo que no pase los respectivos controles de calidad que exige la API y la AWS. Con la llegada de estos equipos automatizados al país, estos defectos durante los procesos de construcción pueden ser eliminados para garantizar la calidad del producto a su vez, reducir los procesos de fabricación en factores como tiempo y horas hombre. Fuentes Zaida Rojas Ingeniera Metalúrgica, gerente comercial de ESAB-Colombia. Zaida.Rojas@ esab.com.pa http://robotics.dem.uc.pt http://www. bugo.com