Módulo de soldadura por arco eléctrico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN ENRIQUE GUZMAN Y VALLE Alma Máter del Magisterio Nacional FACULTAD DE TECNOLOGÍA Construcciones Metálicas - Soldadura Industrial Módulo de soldadura por arco eléctrico Mg. Orestes NIÑO PIZARRO LA CANTUTA LIMA PERU 2009 Modulo soldadurann2.indd 3 08/03/2010 02:43:04 a.m.

INTRODUCCIÓN Con el paso de los años, la soldadura ha experimentado un continuo progreso debido en gran medida a la evolución de las técnicas de soldar y la incorporación a esta rama de la industria, de las últimas tecnologías en materia de informática y en el campo de la microelectrónica. Ha sido tal la evolución de los materiales que muchos de ellos, que hace pocos años se creían insoldables, con las actuales técnicas resultan soldables, siendo los resultados inmejorables. Esto es un avance muy grande en otras ramas como la aeronáutica espacial. La soldadura es el procedimiento que se emplea para unir dos o más piezas; para ello se emplea el calor. Dependiendo de la técnica de soldadura, el calor es empleado para fundir las piezas a soldar, así como el material de aporte. La soldadura por arco con electrodos revestidos, es un método que requiere únicamente un equipo sencillo y económico. Está ampliamente extendida y permite realizar uniones compactas, uniformes y homogéneas tanto en el taller como en campo. Al dominar ésta técnica, el soldador adquiere la destreza necesaria para aprender sin problemas otros procesos de la soldadura. Este procedimiento es apto para soldar la mayoría de los metales, empleándose en empresas de construcción metálica de todo tipo: edificación, mantenimiento, estructuras metálicas, etc. Existen procesos de soldadura en frío: mediante componentes químicos (adhesivos) se logran mezclas que son capaces de unir dos materiales de la misma naturaleza (por ejemplo, plásticos) o de naturaleza distinta (plásticos con metales). El calor necesario para la soldadura puede ser generado por varias fuentes, dependiendo de la técnica de soldadura a emplear: electricidad por arco eléctrico o por efecto joule y por la combustión de un gas con la aportación de combustible y comburente o la sola aportación del combustible. Modulo soldadurann2.indd 5 08/03/2010 02:43:04 a.m.

Índice Pág. Introducción 5 Objetivos generales 9 I unidad: Fundamentos preliminares del proceso de soldadura 11 Objetivos específicos 11 1.1. Introducción a la tecnología de la soldadura 11 1.2. Presentación histórica 11 1.3. Tecnología de la unión 13 1.4. Diferentes tipos de uniones 14 1.5. Clasificación de los procesos de soldadura 14 1.6. El arco eléctrico 16 1.7. Zonas características del arco de soldadura 16 1.8. Principales procesos de soldadura que emplea el arco eléctrico 18 1.9. Soldadura al arco con alambre tubular fcaw 19 1.10. Soldadura al arco bajo protección gaseosa con electrodo no consumible tig 20 1.11. Soldadura al arco sumergido saw 22 1.12. Soldadura por oxigás ofw 23 1.13. Reglas de seguridad en el proceso de soldadura 24 Glosario 27 Ii unidad Soldadura por arco con electrodos revestidos 29 Objetivos específicos 29 2.1. Descripción y denominaciones 29 2.2. Descripción del proceso con electrodos revestidos 29 2.3. Cálculo del amperaje 32 Glosario 34 Iii unidad Nociones de electricidad con respecto al arco eléctrico y fuentes de poder 37 Objetivos específicos 37 3.1. Nociones de electricidad respecto al arco eléctrico 37 3.2. La corriente eléctrica 38 3.3. Circuito eléctrico 40 Modulo soldadurann2.indd 7 08/03/2010 02:43:05 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle 3.4. Cálculo de los diámetros necesarios para los cables de soldar 45 3.5. Fuentes de poder 47 Glosario 53 Iv unidad Electrodos revestidos para la soldadura por arco eléctrico manual 55 Objetivos específicos 55 4.1. Descripción, características y clasificación general 55 4.2. Funciones del revestimiento 57 4.3. Clasificación de los electrodos comunes 58 4.4. Condiciones de funcionamiento de los electrodos 61 Glosario 65 V Unidad: Soldabilidad de los aceros y técnicas de soldadura 67 Objetivos específicos 67 5.1. Soldabilidad de los aceros y aleaciones 67 5.2. Técnicas de soldadura 70 5.3. Posiciones de soldar 73 Glosario 79 Vi unidad: Tensiones y deformaciones durante la soldadura 81 Objetivos específicos 83 6.1. Dilatación y contracción de los metales en la soldadura 87 Glosario 87 Vii unidad: Defectos típicos que se presentan en la soldadura 89 Objetivos específicos 89 7.1. Introducción 89 7.2 Tipo de discontinuidades 89 7.3. Las discontinuidades en la soldadura 90 7.4. Discontinuidades como inclusiones 99 Glosario 103 VIII Au t o e va l u a c i o n e s 99 Bibliografía 107 8 SílabO 109 Modulo soldadurann2.indd 8 08/03/2010 02:43:05 a.m.

OBJETIVOS GENERALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Conocer los equipos o fuentes de poder utilizados en la soldadura por arco eléctrico manual. Identificar los elementos que componen los equipos y saber para qué sirven. Aprender a regular los parámetros adecuados utilizados en el proceso por arco eléctrico manual. Seleccionar los electrodos revestidos adecuados, para cada tipo de material y soldadura que se realice. Distinguir los distintos tipos de soldadura y elegir las clases y procedimientos más adecuados para cada material y situación. Conocer los defectos más importantes de la soldadura y los remedios para evitarlos. Conocer y emplear las medidas de seguridad e higiene en las soldaduras. Modulo soldadurann2.indd 9 08/03/2010 02:43:05 a.m.

I UNIDAD FUNDAMENTOS PRELIMINARES DEL PROCESO DE SOLDADURA OBJETIVOS ESPECÍFICOS (Capacidades a desarrollar) Analizar e interpretar correctamente la información técnica escrita, sobre la evolución de los diferentes procesos de soldadura; Valorar la importancia de las medidas de seguridad que se debe tener en cuenta al ejecutar los diferentes procesos de soldadura. 1.1. INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LA SOLDADURA 1.1.1. Soldadura: Es el procedimiento de unión permanente, de dos a más piezas metálicas, por la fusión de sus bordes, para ello se emplea el calor generado por la energía calorífica del arco eléctrico, con o sin material de aporte, con el fin de obtener una sola pieza sólida, compacta, uniforme y homogénea. 1.1.2. Definición según la Norma DIN 1910: La soldadura es la unión de dos metales con la aplicación de calor, o presión, o con la combinación de calor y presión, con o sin adición de material de aporte. Existen procesos de soldadura en frío: mediante componentes químicos (adhesivos) se logran mezclas que son capaces de unir dos materiales de la misma naturaleza (por ejemplo, plásticos) o de naturaleza distinta (plásticos con metales). En esta unidad estudiaremos lo referente a la soldadura con aporte de calor más usada en la industria: por arco eléctrico con electrodos revestidos. 1.2. PRESENTACIÓN HISTÓRICA Aunque los metales han sido utilizados durante miles de años, nadie está seguro de cómo se obtuvo el primer metal útil. Pudo ser a partir de restos de meteoritos o, más probablemente, al calentar inadvertidamente minerales que contenían cobre, obteniéndose una masa de cobre impuro que fácilmente podía conformarse. Modulo soldadurann2.indd 11 08/03/2010 02:43:05 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle La antigüedad del empleo de los metales ha sido confirmada por los descubrimientos de diferentes piezas de bronce: hachas, puntas de lanza y ornamentos han sido extraídos de antiguos emplazamientos humanos y los arqueólogos han demostrado que fueron fabricados y utilizados durante el período que se conoce como Edad de bronce. Pero el problema de conseguir uniones aceptables metal a metal quedó sin resolver. Independientemente del desarrollo de las técnicas de soldar, la incapacidad de unir pequeñas piezas metálicas entre sí para conseguir otras de mayor tamaño, o más complejas de forma, no fue solucionada definitivamente hasta el siglo pasado. Fue la Revolución Industrial la que incentivó la introducción a escala comercial de las técnicas de remachado, soldadura fuerte y blanda, soldadura por presión, fusión y otras. En el siguiente cuadro presentamos los personajes principales en la evolución de la soldadura. NOMBRE AÑO NACIONALIDAD APORTACIÓN A.M. Ampere 1820 Francesa H.C. Oersted 1820 Danesa M. Faraday 1831 Inglesa E. Davey 1835 Inglesa Demeritens 1881 Francesa Fue precursor en el campo del electromagnetismo. Estableció la relación entre la electricidad y el magnetismo. Obtuvo electricidad con imanes, sus experiencias dieron origen al dínamo. Descubrió el acetileno, pero su fabricación resultó muy costosa. Pudo unir placas de plomo de acumuladores con el proceso de arco de carbón. N. Bernardos y S. Olczewski 1885 Rusa Usaron el proceso de arco de carbón para soldar metales. N. Slavianoff 1888 Rusa H. Zerener 1889 Alemán Coffin 1892 Eua T.L. Wilson 1892 Canadiense Fue el primero en usar un electrodo de metal desnudo para la soldadura por arco. Fue el primero en usar el proceso de doble arco. También usó el primer electrodo de metal desnudo y el primer proceso por puntos. Descubrió un método poco costoso para fabricar el gas acetileno. 12 H. Lechatelier Fouch y F. Picard 1895 Francia 1900 Francia Descubrió la combustión oxígeno-acetileno. Desarrollaron el primer soplete para acetileno. Modulo soldadurann2.indd 12 08/03/2010 02:43:06 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura O. Kjellberg 1907 Suecia N. Bernardos 1908 Rusa Desarrolló el primer electrodo recubierto para la soldadura por arco. Desarrolló un proceso de electro escoria que se volvió muy popular. O. Kjellberg 1914 Sueca Mejoró el electrodo recubierto. Strohmenger 1914 Inglés Desarrolló el primer electrodo envuelto de asbesto. H.M. Hobart y P. K. Devers H.E. Kennedy e L. T. Jones 1930 Eua 1935 Eua Desarrollaron el proceso de soldadura con gas inerte. Desarrollaron el proceso de soldadura con arco sumergido. Meredith 1942 Eua Desarrolló el primer soplete para TIG. Autores Diversos Autores Diversos 1948 Varios 1958 Varios Desarrollaron el proceso de soldadura MIG. Desarrollaron el proceso con alambre tubular, con o sin gas de protección. 1.3. TECNOLOGÍA DE LA UNIÓN Los trabajos de unión. La soldadura eléctrica pertenece a las uniones fijas e inamovibles y las movibles de dos a más metales porque se establece la continuidad entre las partes a unir con o sin calentamiento, con o sin aplicación de presión y con o sin aportación de material. Se denomina metal base al material que va a ser sometido a cualquier operación de soldar o corte, mientras que el metal de aportación al material que se soldará en cualquier operación o proceso de soldadura. Una soldadura puede ser: homogénea o heterogénea. 1.3.1. Homogénea, cuando se realiza la soldadura de dos piezas de acero de composición similar sin utilizar metal de aporte, o utilizando un metal de aporte de la misma naturaleza que la de las piezas a unir. 1.3.2. Heterogénea, es la obtenida al realizar la soldadura de dos piezas de fundición utilizando como metal de aporte una aleación de níquel. En la actualidad los desarrollos tecnológicos se centran en la aplicación de la microelectrónica y de la informática, para un mejor control del arco y de los parámetros de soldadura. Actualmente los diferentes procesos se automatizan, con la robotización y control de los procesos mediante ensayos no destructivos (END). 13 Modulo soldadurann2.indd 13 08/03/2010 02:43:06 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle 1.4. DIFERENTES TIPOS DE UNIONES Unión empernada: Es una unión apropiada para hacer montaje en obra o para elementos que sean desmontables. Unión remachada Distorsión de fuerzas internas. Peligro de corrosión entre las superficies de traslape. Unión pegada (Adhesivo) Distorsión de fuerzas internas, temperaturas de operación menor a 180 C Unión con soldadura blanda o fuerte: Distorsión de fuerzas internas, temperatura de operación menos a 600 C Unión soldada: No hay distorsión de las fuerzas de material al eliminar el traslape. La temperatura de operación puede llegar a más de 1200 C (caso de los aceros refractarios). 1.5. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA De acuerdo a la AWS (American Welding Society), las diferentes uniones de materiales en relación al proceso de soldadura se clasifican en tres grupos: 1.5.1. Soldadura por capilaridad: fuerte y blanda 14 1.5.2 Soldadura por presión o estado sólido 1.5.3 Soldadura por fusión. Modulo soldadurann2.indd 14 08/03/2010 02:43:06 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura arco sumergido de espárragos, alambre tubular, electrogás Soldadura al arco con electrodo revestido, con electrodo de tungsteno, tig plasma, con alambre sólido, mig/mag Estado sólido, En frío, por explosión, por fricción, ultrasonido por laminación, por difusión Sold, fuerte (brazing) soldadura blanda (soldering) Procesos de soldadura Otras soldaduras: electroescoria, flujo de electrones por láser, por termita, por inducción, por percusión soldadura por resistencia Soldadura oxigás Rocío térmico: por llama, por arco, por plasma Procesos colaterales Liga adhesiva Corte térmico: con oxígeno, con arco, con láser Corte no térmico: por chorro de agua 1.5.1. Soldadura por capilaridad: fuerte y blanda En el cual siempre se produce la fusión del metal de aportación, pero no la del metal base, es decir, siempre existe una fase líquida formada sólo por metal de aportación. Dentro de ello tenemos dos tipos: Soldadura fuerte y soldadura blanda: Soldadura fuerte, se llama así cuando el metal de aportación funde por encima de 450ºC (de acuerdo a la AWS A5.8; por ejemplo tenemos: Ag, Au, Al, Cu, Ni). Soldadura blanda, se llama así cuando el metal de aportación funde por debajo de 450ºC (de acuerdo ASTM b32, por ejemplo tenemos: Sn, Pb, Zn). 1.5.2 Proceso de soldadura por presión o estado sólido En el cual nunca se produce la fusión del metal base, ni la del de aportación cuando esta se emplea. Es decir, nunca existe una fase líquida (soldadura por forja, por resistencia eléctrica y otros). 15 Modulo soldadurann2.indd 15 08/03/2010 02:43:07 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle Presión Brazo móvil Regulador Electrodos con movimiento de agua Brazo fijo Bastidor Al suministro de corriente (ca) a través del contactor Transformador Diagrama de una máquina soldadora por puntos 1.5.3 Proceso de soldadura por fusión Son aquellos en los que siempre se produce la fusión del metal base y la del de aportación. Es decir, existe siempre una fase líquida formada sólo por el metal base o por metal base y de aportación. Dentro de ellos tenemos los procesos de electroescoria, oxiacetilénica, aluminotermia, haz electrónica, láser, por arco eléctrico y otros. 1.6. EL ARCO ELÉCTRICO Es una descarga continuada entre dos conductores separados ligeramente, por donde pasa la corriente, al hacerse conductor el aire o gas comprendido entre los mismos. El arco, es la fuente de calor que utilizan muchos de los procesos de soldadura por dos razones fundamentales: Proporciona altas intensidades de calor. Es fácilmente controlable a través de medios eléctricos. Para producir el arco necesitamos dos conductores, a los que llamaremos Electrodos, y un gas conductor al que denominaremos plasma. 1.7. ZONAS CARACTERÍSTICAS DEL ARCO DE SOLDADURA 16 1. Ánodo El arco de soldadura está dividido en tres regiones características: Modulo soldadurann2.indd 16 08/03/2010 02:43:07 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura 2. Columna de plasma 3. Cátodo Ánodo 4 200 C. Descarga continua entre 2 conductores separados ligeramente por donde va a pasar una corriente eléctrica Iones metálicos Llama Columna plasma Llama Electrodos La temperatura máxima promedio medida al centro del arco eléctrico es de 5000 C (9000 F) Cátodo 3 200 C. Arco eléctrico. Al ánodo (terminal positivo) se dirigen los electrones atraídos por la carga positiva del ánodo. Como hemos indicado, el ánodo se encontrará a una temperatura más elevada que el cátodo. La columna de plasma se encuentra entre el ánodo y el cátodo y su temperatura es muy elevada, del orden de 3000ºC. El plasma es un gas que ha sido calentado por un arco, como mínimo hasta un estado de ionización parcial, haciéndole conductor de la corriente eléctrica. El gas que se ioniza para convertirse en plasma puede ser el aire, los vapores desprendidos por el revestimiento del electrodo y/o el gas de protección. En el cátodo (terminal negativo) se desprende la emisión de electrones, que ionizan el gas convirtiéndose en plasma. Los iones que proceden de la columna de plasma bombardean el cátodo, calentándolo y permitiendo que se mantenga la emisión de electrones. En el cátodo la energía se emplea en mantenerlo caliente y en arrancar los electrones, por lo que la temperatura del cátodo es más baja que la del ánodo. La longitud del arco es la distancia desde el extremo del electrodo a la superficie de la pieza. 17 Modulo soldadurann2.indd 17 08/03/2010 02:43:07 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle 1.8. PRINCIPALES PROCESOS DE SOLDADURA QUE EMPLEA EL ARCO ELÉCTRICO 1.8.1 Soldadura al arco bajo protección gaseosa GMAW (MIG/MAG): Proceso de soldadura al arco que une metales por calentamiento de ellos mediante un arco eléctrico que es establecido entre un electrodo consumible (alambre) y la pieza de trabajo. La protección del baño de soldadura se efectúa por medio de un gas de protección suministrado en forma externa. Las figuras muestran un esquema del proceso. Entrada de gas protector Dirección de avance Electrodo de alambre Conductor de corriente Tubo y guía de contacto Boquilla Metal base Electrodo consumible Arco Gas protector Metal de soldadura Detalle del arco de soldadura en el proceso GMAW. Unidad de alimentación de electrodo Sumnistro de electrodo 7 Regulador de gas protector Suministro de gas protector Pistola 6 2 3 4 5 9 Fuente de poder 8 pieza 1 10 18 Configuración general del proceso GMAW. Componentes: 1. Conexión a la pieza. 2. Agua hacia la pistola. 3. Agua desde la pistola. 4. Circuito del switch de la pistola. 5. Gas protector hacia la pistola. 6. Cable de unión. 7. Gas protector desde el cilindro. 8. Control contactor de soldadura. 9. Cable de potencia. 10. Entrada primaria de potencia. Modulo soldadurann2.indd 18 08/03/2010 02:43:08 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura Aunque el concepto básico de este proceso fue introducido en los años 20, no fue comercialmente disponible hasta 1948. Las principales ventajas son: 1. Velocidades de soldadura más altas que las alcanzadas en arco manual; 2. Las tasas de deposición son significativamente más altas que las de electrodos revestidos, 3. La alimentación de un alambre continuo permite lograr una soldadura más larga sin la necesidad de parar, 4. La penetración es más profunda que las alcanzadas por arco manual, 5. Necesita menor habilidad del soldador, 6. Menor tiempo de post limpieza. 1.9. SOLDADURA AL ARCO CON ALAMBRE TUBULAR FCAW En el proceso de soldadura con alambre tubular, el calor es producido por un arco eléctrico entre un alambre tubular continuo y la pieza de trabajo. Este proceso es único, debido a que el fundente va al interior del tubular, permitiendo que la protección del baño sea autoprotegida por la descomposición de los componentes del fundente. En forma alternativa también existen alambres tubulares con protección externa, lo que significa el uso de un gas de protección. Como se mencionó, el proceso con alambre tubular tiene dos alternativas: 1. Que el proceso utilice un suministro externo de un gas para proteger el baño de soldadura, 2. Que sea autoprotegido, como lo muestra la figura. Fuente de poder DC Voltaje constante Control de voltaje Contactor control 115 V Hacia la válvula solenoide Voltímetro y amperímetro Control del alimentador de alambre Entrada de gas Salida de gas Bovina de alambre Motor conductor del alambre Cable de poder al electrodo Pistola Cable a la pieza Pieza Proceso de soldadura al arco con electrodo tubular y con protección gaseosa externa. 19 Modulo soldadurann2.indd 19 08/03/2010 02:43:08 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle Las ventajas principales del proceso con alambre tubular son: 1. Altas tasas de depósitos, 2. Menor habilidad del soldador comparada con GMAW, 3. Mayor penetración que el arco manual, 4. Mayor tolerancia a la herrumbre y escamas que el proceso GMAW. Algunas desventajas son: 1. La escoria debe ser removida antes de depositar el siguiente cordón; 2. Mayor generación de humos y polvos que el generado por GMAW. Electrodo tubular Escoria solidificada Guía de alambre y tubo de contacto Escoria fundida Polvo metálico Materiales formadores de vapor. Desoxidantes Protección de arco constituido por compuestos vaporizados y formadores de escoria Arco y transferencia metálica Metal de soldadura Poza de soldadura Dirección de soldadura Proceso tubular autoprotegido. 1.10. SOLDADURA AL ARCO BAJO PROTECCIÓN GASEOSA CON ELECTRODO NO CONSUMIBLE TIG 20 El proceso TIG conocido como Heli-Arc fue desarrollado al final del año 1930 cuando se tenía la gran necesidad de soldar magnesio. La temperatura de fusión necesaria para soldar materiales en el proceso TIG es obtenida por el mantenimiento de un arco producido entre un electrodo de tungsteno aleado y la pieza de trabajo, tal como lo muestran las figuras: Para la estabilización del arco de soldadura se utiliza una protección gaseosa externa que además previene la contaminación del metal fundido con la atmós- Modulo soldadurann2.indd 20 08/03/2010 02:43:08 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura fera. El proceso TIG es usado ampliamente para soldadura de aceros inoxidables, aceros, aluminio, magnesio, cobre y materiales reactivos tales como titanio y tantalio. El proceso puede también ser usado para unir aceros al carbono y baja aleación. Las principales ventajas son: 1. Produce soldaduras de alta calidad con baja distorsión, libre de salpicaduras; 2. Puede ser usado con o sin aporte de material; 3. Permite soldar casi todos los materiales incluyendo uniones disímiles, 4. Proporciona un control preciso del aporte calórico. Electrodo de Tungsteno Pistola Conductor eléctrico Paso de gas Fuente de poder Arco Gas protector Vaina aislante Suministro de gas inerte Configuración general del proceso TIG. Dirección de avance Conductor de corriente Entrada de gas protector Boquilla Electrodo de tungsteno no consumible Metal de aporte Gas protector Soldadura modificada Esquema que muestra los componentes claves del proceso TIG. 21 Modulo soldadurann2.indd 21 08/03/2010 02:43:09 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle Algunas limitaciones son: 1. Produce bajas tasas de deposición, 2. Requiere mayor habilidad del soldador en comparación al proceso de arco manual. 1.10.1 La clasificación de los electrodos de tungsteno usados para la soldadura TIG Clasificación AWS EWP EWCe-2 EWLa-1 EWTh-1 EWTh-2 EWZr-1 EWG Color verde naranja negro amarillo rojo café gris Elemento de aleación -- Ce La Th Th Zr no especificado Aleación de óxido -- CeO 2 La 2 O 3 ThO 2 ThO 2 ZrO 2 -- % de óxido -- 2 1 1 2 0,25 -- En este proceso, la coalescencia de metales es alcanzada vía el calor transferido por un arco que es creado entre un electrodo de tungsteno y la pieza de trabajo. El arco es comprimido por un orificio presente en la boquilla de una aleación de cobre que genera una columna de arco colimada, permitiendo que la temperatura se eleve enormemente, llegando a niveles de 18 mil a 20 mil ºC. El proceso puede ser operado con o sin la adición de un material de aporte; es utilizado en aceros de alta aleación y adecuado para cortar aceros aleados y de grandes espesores. Entrada del gas Cátodo Corriente continua Ánodo + Entrada del gas Boquilla Electrodo Arco o plasma Arco Plasma Arco transferido Arco No transferido Dos tipos de arco para soldadura por plasma. 22 1.11. SOLDADURA AL ARCO SUMERGIDO SAW Es un proceso de la soldadura al arco, en el cual el arco es protegido por un fundente aglomerado. El calor del proceso de arco sumergido es generado por Modulo soldadurann2.indd 22 08/03/2010 02:43:09 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura un arco entre un metal sólido (alambre) y la pieza de trabajo. El arco es mantenido en una cavidad de fundente fundido o escoria, la cual refina el metal de soldadura y lo protege de la contaminación atmosférica. El flujo del fundente es alimentado continuamente, lo que permite junto con una alimentación continua del alambre que sea un proceso de alto rendimiento produciendo cordones de alta calidad. 6 3 4 2 1 9 5 8 7 Leyenda: 1. Fuente de poder de CC CA (100% ciclo de trabajo). 2. Sistema de Control. 3. Porta carrete de alambre. 4. Alambre-electrodo. 5. Tobera para boquilla. 6. Recipiente porta fundente. 7. Metal base. 8. Fundente. 9. Alimentador de alambre 1.12. SOLDADURA POR OXIGÁS OFW Es un proceso manual en el cual las superficies de los metales a ser unidos son fundidas progresivamente por el calor proporcionado por una llama de gas, con o sin metal de aporte. La fuente más importante de calor para oxigás es mediante el uso de la soldadura oxiacetilénica (oxígeno + acetileno). Se pueden usar otros gases derivados del petróleo o gas natural, todos los cuales producen llamas a temperaturas de 2700 ºC a 3100 ºC. Sus utilizaciones principales son la unión de planchas delgadas y el corte de planchas (oxicorte). La figura muestra una configuración general del sistema oxigás. Reguladores de presión Mangueras Válvulas de control de gas Cilindro de oxígeno Cilindro de combustible Proceso Oxigás. Boquilla Soplete 23 Modulo soldadurann2.indd 23 08/03/2010 02:43:10 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle 1.13. REGLAS DE SEGURIDAD EN EL PROCESO DE SOLDADURA Compruebe que el área de soldar tenga un piso de cemento o de mampostería. Guarde todo material combustible a una distancia prudente. No use guantes ni otra ropa que contenga aceite o grasa. Esté seguro que todo alambrado eléctrico esté instalado correctamente. No sobrecargue los cables de soldar. Siempre compruebe que su máquina está correctamente conectada a tierra. Nunca trabaje en un área húmeda. Apague la máquina soldadora antes de hacer reparaciones o ajustes, para evitar choques. Siga las reglas del fabricante sobre operación de interruptores y para hacer otros ajustes. Proteja a otros con una pantalla y a usted mismo con un escudo protector. Las chispas volantes representan un peligro para sus ojos. Los rayos del arco también pueden causar quemaduras dolorosas. No realice trabajos de soldadura utilizando lentes de contacto. Compruebe que las caretas no estén deterioradas porque así no cumplirían su función. Verifique que el cristal de las caretas sea el adecuado para la tarea que se va a realizar. Para picar la escoria o cepillar la soldadura protéjase los ojos. Los ayudantes y aquellos que se encuentren a corta distancia de las soldaduras deberán usar gafas con cristales especiales. Cuando sea posible se utilizarán pantallas o mamparas alrededor del puesto de soldadura. Para colocar los electrodos se utilizaran siempre guantes, y se desconectará la máquina. 24 La pinza debe estar aislada y cuando esté bajo tensión deberá tomarse con guantes. Las pinzas no se depositarán sobre materiales conductores. Modulo soldadurann2.indd 24 08/03/2010 02:43:10 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura 1.13.1 Seguridad eléctrica al usar una máquina de soldar a. Circuitos con corriente. b. Línea de tierra. c. Cambio de polaridad. d. Cambio de rango de amperaje. e. Circuito de soldadura 25 Modulo soldadurann2.indd 25 08/03/2010 02:43:10 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle 1.13.2 Riesgo de incendio Nunca debe soldar en la proximidad de líquidos inflamables, gases, vapores, metales en polvo o polvos combustibles. Cuando el área de soldadura contiene gases, vapores o polvos, es necesario mantener perfectamente aireado y ventilado el lugar mientras se suelda. Riesgo de incendio. Nunca soldar en la vecindad de materiales inflamables o de combustibles no protegidos. Ventilación: Soldar en áreas confinadas sin ventilación adecuada puede considerarse una operación arriesgada, porque al consumirse el oxígeno disponible, a la par con el calor de la soldadura y el humo restante, el operador queda expuesto a severas molestias y enfermedades. Ventilación. 1.13.3 IMPLEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL Máscara de soldar, protege los ojos, la cara, el cuello y debe estar provista de filtros inactínicos de acuerdo al proceso e intensidades de corriente empleadas. Un casco soldador o escudo de mano adecuado es necesario para toda soldadura. Guantes de cuero, tipo mosquetero con costura interna, para proteger las manos y muñecas. Zapatos de seguridad, que cúbran los tobillos para evitar el atrape de salpicaduras. 26 Gorro, protege el cabello y el cuero cabelludo, especialmente cuando se hace soldadura en posiciones. Modulo soldadurann2.indd 26 08/03/2010 02:43:12 a.m.

Fundamentos preliminares del proceso de soldadura Coleto o delantal de cuero, para protegerse de salpicaduras y exposición a rayos ultravioletas. Polainas y casaca de cuero, cuando es necesario hacer soldadura en posiciones verticales y sobre cabezal deben usarse estos aditamentos, para evitarlas severas quemaduras que puedan ocasionar las salpicaduras del metal fundido. GLOSARIO a. Enlace. Lugar donde los cordones se enlazan por sus extremos. b. Línea de solidificación. Límite entre el metal sólido y el metal líquido del baño. c. Metal Base. Metal de la pieza que se suelda. d. Metal Básico. El material que se va a soldar. e. Soldadura. Conjunto de metal fundido y solidificado que comprende uno o varios cordones, pasadas o capas. f. Soldeo. Acción o proceso de soldar. g. Zona de Influencia. Parte del metal de base que está influenciada por el calor del arco. 27 Modulo soldadurann2.indd 27 08/03/2010 02:43:12 a.m.

II UNIDAD SOLDADURA POR ARCO CON ELECTRODOS REVESTIDOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS (Capacidades a desarrollar) Describir el proceso de soldadura por arco con electrodo revestido y sus principios de funcionamiento, ventajas e inconvenientes. Manejo de equipos. Conocer los principales parámetros que influyen en el proceso. 2.1. DESCRIPCIÓN Y DENOMINACIONES La soldadura por arco con electrodos revestidos es un proceso en que la fusión del metal se produce gracias al calor generado por un arco eléctrico establecido entre el extremo de un electrodo revestido y el metal base de una unión a soldar. El material de aportación se obtiene por la fusión del electrodo en forma de pequeñas gotas (observe la figura). La protección se obtiene por la descomposición del revestimiento en forma de gases y en forma de escoria líquida que flota sobre el baño de fusión y, posteriormente, se solidifica. A la soldadura por arco con electrodos revestidos se le conoce por las siguientes denominaciones: a. SMAW: Shielded metal arc welding ( según ANSI/AWS A3.0) b. Soldeo metálico por arco con electrodo revestido (según UNE-EN ISO 4063) c. MMAW: Manual metal arc welding (según Reino Unido) 2.2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CON ELECTRODOS REVESTIDOS 2.2.1 Ventajas El equipo de soldar es relativamente sencillo, no muy caro y portátil. Modulo soldadurann2.indd 29 08/03/2010 02:43:12 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle Depósito de soldadura Gas de protección (proveniente del recubrimiento del electrodo) Escoria Metal solidificado Dirección de avance Núcleo del electrodo Fundente del electrodo Gotas de metal Metal base El metal de aportación y los medios para su protección durante el proceso de soldadura, proceden del propio electrodo revestido. No es necesario protección adicional mediante gases auxiliares o fundentes granulares. Es menos sensible al viento y a las corrientes de aire que los procesos por arco con protección gaseosa. No obstante el proceso debe emplearse siempre protegido del viento, lluvia y nieve. Se puede emplear en cualquier posición, en locales abiertos y en locales cerrados, incluso con restricciones de espacio. No requiere conducciones de agua de refrigeración, ni tuberías o botellas de gases de protección, por lo que puede emplearse en lugares relativamente alejados de la fuente de energía. Es aplicable para una gran variedad de espesores, en general mayores a 2 mm. Es aplicable a la mayoría de los metales y aleaciones de uso comercial. 2.2.2 LIMITACIONES Es un proceso lento, por la baja tasa de deposición y por la necesidad de retirar la escoria, por lo que en determinadas aplicaciones ha sido desplazado por otros procesos. No requiere gran habilidad por parte del soldador 30 No es aplicable a metales de bajo punto de fusión como plomo, estaño, cinc y sus aleaciones, debido a que el intenso calor del arco es excesivo para ellos. Tampoco es aplicable a metales de alta sensibilidad a la oxidación como el titanio, circonio, tántalo y niobio, ya que la protección que proporciona es insuficiente para evitar la contaminación por oxígeno de la soldadura. Modulo soldadurann2.indd 30 08/03/2010 02:43:12 a.m.

Soldadura por arco con electrodos revestidos No es aplicable a espesores inferiores a 1,5 a 2 mm. La tasa de deposición es inferior a la obtenida por los procesos que utilizan electrodo continuo, como FCAW o MIG-MAG. Esto se debe a que el electrodo solo puede consumirse hasta una longitud mínima (unos 5 cm.), cuando se llega a dicha longitud el soldador tiene que retirar la colilla del electrodo no consumida e insertar un nuevo electrodo. Aunque en teoría se puede soldar cualquier espesor por encima de 1,5 mm, el proceso no resulta productivo para espesores mayores de 38 mm. Para estos espesores resultan más adecuados los procesos SAW Y FCAW. 2.2.3 APLICACIONES: La soldadura por arco con electrodos revestidos es uno de los procesos de mayor utilización, especialmente en soldaduras de producción cortas, trabajos de mantenimiento y reparación, así como en construcciones en campo. La mayor parte de las aplicaciones de soldadura por arco con electrodos revestidos se dan con espesores comprendidos entre 3 y 38 mm. El proceso es aplicable a aceros al carbono, aceros aleados, inoxidables, fundiciones y metales no férreos como aluminio, cobre, níquel y sus aleaciones. Los sectores de mayor aplicación son la construcción naval, máquinas, estructuras, tanques y esferas de almacenamiento, puentes, recipientes a presión y calderas, refinerías de petróleo, oleoductos y gasoductos y múltiples tipos de trabajo similar. Se puede emplear en combinación con otros procesos de soldeo, realizando bien la pasada de raíz o las de relleno, en tubería se suele emplear en combinación con el proceso TIG. La raíz se realiza con TIG completándose la unión mediante soldeo SMAW. 2.2.4 FORMACIÓN DEL ARCO ELÉCTRICO: MÉTODOS DE ENCENDIDO Formar el arco significa tocar el metal base con la punta del electrodo. Se usan dos métodos: por frotamiento y de toque. Por el método de frotamiento: con el electrodo se frota la superficie de la pieza como si se tratara de prender una cerilla. Al producirse el arco, se mantiene el electrodo a una altura determinada de la superficie de la pieza. Por el método de toque: el electrodo toca la pieza suavemente y, al producirse el arco, se levanta el electrodo para mantenerlo a la altura conveniente. Para mantener el arco encendido es necesario mantener el electrodo a una altura constante; cuando ésta es muy pequeña, el electrodo se pega a la pieza, y cuando es muy grande, se rompe el arco, es decir, deja de producirse. 31 Modulo soldadurann2.indd 31 08/03/2010 02:43:13 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle Comienzo Fin Placa Contacto con la placa C Fin B A Comienzo Placa Por el método de toque. Por el método de frotamiento 2.2.5 ENCENDIDO DEL ARCO ELÉCTRICO: Saber encender el arco y mantener su continuidad es una de las bases de la soldadura eléctrica. Se enciende el arco cuando la corriente eléctrica es obligada a saltar el espacio existente entre la punta del electrodo y el metal base, manteniendo una longitud adecuada, que permita formar un buen cordón de soldadura. Un método para el encendido del arco es el siguiente: se mueve el electrodo sobre la plancha, inclinándolo ligeramente, como si se raspara una cerilla de fósforo. No Sí 32 2.3. CÁLCULO DEL AMPERAJE La mejor información sobre el amperaje con que se puede usar un electrodo es la que suministra el fabricante del mismo. Sin embargo existen algunos méto- Modulo soldadurann2.indd 32 08/03/2010 02:43:13 a.m.

Soldadura por arco con electrodos revestidos dos de tipo práctico, que nos permiten calcular en forma aproximada el amperaje que se debe emplear para cada diámetro de electrodo. Estos métodos son: 2.3.1 La intensidad necesaria para un electrodo se puede calcular aplicando la siguiente fórmula: I P = 50 (d 1) En donde: I P = Intensidad promedio d = Diámetro del electrodo en mm Ejemplo Aplicativo: Cuál será la intensidad promedio para un electrodo de 1 8 de diámetro? Datos: 1 8 = 3,175 mm = redondeando = 3,2 mm Aplicando la fórmula: I P = 50 (d 1) = 50 (3,2 1) = 50(2,2) = 110 amp. Esto nos indica que para soldar con un electrodo de 1 8 fuente de poder 110 A, aproximadamente. se debe graduar en la 2.3.2 Para cada electrodo se debe usar aproximadamente 40 A. por cada mm. de diámetro: Ejemplo Aplicativo: Calcular la intensidad necesaria para un electrodo de 5 32 de diámetro. Datos: 5 32 = 4 mm Aplicando la fórmula: 40 4 = 160 A. Lo anterior nos indica que para un electrodo de 5 32 aproximadamente. se deben utilizar 160 A 2.3.3 Para calcular aproximadamente, el amperaje necesario para un electrodo se realiza la división que muestra la fracción en pulgadas. El amperaje debe ser igual al valor que nos indican las tres primeras cifras decimales. 33 Modulo soldadurann2.indd 33 08/03/2010 02:43:13 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle Ejemplo Aplicativo: Calcular el amperaje necesario para un electrodo de 5 32. Datos: 5 32 = 0,156 Esta operación nos indica que para un electrodo de 5 32 fuente de poder aproximadamente 156 A. se debe graduar en la Estos valores de intensidad se pueden ajustar en mayor o menor proporción según los siguientes factores: a. Espesor del metal base b. Grosor del revestimiento del electrodo c. Posición en que se va a soldar, 5% menos de amperaje si se va a ejecutar sobre cabeza. d. La caída de tensión (voltaje), que se produce cuando el voltaje de la instalación baja ostensiblemente cuando gran cantidad de maquinaria eléctrica trabaja al mismo tiempo que la máquina de soldar; para aumentar la intensidad es necesario mover el reóstato de la máquina de soldar hasta encontrar la intensidad adecuada. 34 Modulo soldadurann2.indd 34 08/03/2010 02:43:14 a.m.

Soldadura por arco con electrodos revestidos GLOSARIO a. Baño de Fusión. Parte líquida del cordón mientras se suelda. b. Capa. Conjunto de cordones o de pasadas depositadas unas al lado de otras, en un mismo plano. c. Fundente. Un material, que al calentarse, emite un gas que cubre el área donde va a soldar. Este gas protege los metales que va a soldar contra las impurezas presentes en el aire. d. Soldar con Arcos de Fundente. También se conoce como soldar sin gas, esta técnica para soldar usa una soldadora con alambre. El alambre es tubular y lleno de fundente. e. Soldar con Arcos de Metal Gaseosos. Un proceso para soldar usado con una soldadora con alambre. El alambre es sólido y se usa un gas inerte. f. Soldar con Arcos Protegidos. Es un proceso de soldar que usa un electrodo consumible para sostener el arco. La protección se logra al derretir el fundente del electrodo. g. Soldar con Arcos de Tungsteno. Es un proceso para soldar usado con soldadoras con generadores de alta frecuencia. El arco se crea entre un electrodo noconsumible de tungsteno y la pieza de trabajo. No es indispensable usar un metal de relleno. h. Soldadura de Puntos. Una unión hecha para mantener las piezas alineadas hasta que se haya completado el proceso de soldar. 35 Modulo soldadurann2.indd 35 08/03/2010 02:43:14 a.m.

III UNIDAD NOCIONES DE ELECTRICIDAD CON RESPECTO AL ARCO ELÉCTRICO Y FUENTES DE PODER OBJETIVOS ESPECÍFICOS (Capacidades a desarrollar) Conocer la importancia de la electricidad y sus elementos y su influencia en el campo de la soldadura; Diferenciar las polaridades y su efecto en una unión soldada; Realizar cálculos de las magnitudes de la electricidad. 3.1. NOCIONES DE ELECTRICIDAD RESPECTO AL ARCO ELÉCTRICO 3.1.1. NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD Para comprender mejor la aplicación del arco eléctrico a la soldadura, es necesario conocer ciertos principios fundamentales relacionados con la electricidad. La electricidad es una de las fuentes de energía más utilizadas en la tecnología de la soldadura. En la soldadura por fusión se emplea fundamentalmente para producir el arco eléctrico y para generar, por efecto de joule, el calor necesario en los procesos de soldeo por resistencia. El empleo de la electricidad es también muy diverso en los procesos por soldadura en estado sólido y en los de soldadura fuerte y blanda. Lo anterior justifica que se traten, desde el principio, los fundamentos de este fenómeno así como sus consecuencias. Todos los cuerpos están formados por elementos químicos o sustancias elementos, y cada uno de ellos está constituido por partículas elementales o átomos. Cada átomo tiene un núcleo central y alrededor de él giran a gran velocidad unas partículas (electrones) cargadas negativamente. Dentro del núcleo hay Modulo soldadurann2.indd 37 08/03/2010 02:43:14 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle un número igual de partículas positivas (protones) que anulan a las negativas de los electrones, compensándose el número de cargas positivas del núcleo con el número de cargas negativas que giran a su alrededor, resultando un átomo neutro. Electrón Protón Neutrón Esquema del electrón. La imagen no está a escala También se encuentran en el núcleo unas partículas sin carga eléctrica denominadas neutrones. Los electrones giran en órbitas distintas alrededor del núcleo. Como hemos indicado, la materia en estado normal pasee el mismo número de protones que de electrones, por lo que es eléctricamente neutra. Ahora bien, los átomos pueden ceder o ganar electrones, quedándose cargados positiva o negativamente. Un cuerpo estará cargado positivamente si pierde un determinado número de electrones. Un cuerpo quedará cargado negativamente si gana un determinado número de electrones. 3.2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA La corriente eléctrica es el desplazamiento de partículas eléctricas (electrones) circulando por un cuerpo en sentido determinado. Interruptor En el gráfico representamos un conjunto sencillo formado por una pila, una lámpara, unos hilos metálicos y un interruptor. Si cerramos el interruptor se encenderá la lámpara, pues la corriente eléctrica producida por la pila recorrerá el circuito. + Pila Bombilla Ejemplo de circuito eléctrico 3.2.1 TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA 38 a. CORRIENTE ALTERNA (CA). Es aquella corriente que invierte su sentido a intervalos regulares de tiempo, o sea, una corriente alterna es aquella corriente que comenzando de un valor cero aumenta su intensidad hasta un valor máximo (positivo), disminuyendo luego hasta cero, posteriormente esta misma corriente fluye en sentido opuesto, o sea que comenzando de un valor cero alcanza su valor máximo (negativo). Modulo soldadurann2.indd 38 08/03/2010 02:43:14 a.m.

Nociones de electricidad con respecto al arco eléctrico y fuentes de poder N +e Voltaje mínimo Voltaje máximo Voltaje máximo Voltaje mínimo E m S E m q E m Senq e E m 1 alternancia 0 q 90 180 270 1 Ciclo E m Grados o tiempo Generador de CA b. CORRIENTE CONTINUA (CC). Es una corriente cuya magnitud y dirección se mantienen iguales con el tiempo. Existen algunos usos en que sólo se puede usar CC, tales como la carga de acumuladores, la galvanoplastia, el funcionamiento de motores de CC y ciertas partes de los sistemas de radio, teléfono, telegrafía, otros. Tensión (Voltios) Voltaje + Voltaje Onda de corriente continua. Tiempo (s) 0,5 s En el Perú utilizamos, por lo general, la corriente alterna de 220 voltios y 60 ciclos. Esta corriente es transportada por redes eléctricas monofásicas, que utilizan 2 cables, o bien conducida por redes eléctricas trifásicas, que utilizan 3 cables de transportación. Las máquinas de soldar pueden utilizar tanto la corriente monofásica como la trifásica. Generador o transformador L 1 L 2 L 3 L 4 Conecciones del primario Conecciones del secundario Tierra Consumidores Tierra Devanado del primario Núcleo termomagnético Devanado del secundario 39 Modulo soldadurann2.indd 39 08/03/2010 02:43:15 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle 3.2.2 POLARIDAD Y SUS EFECTOS EN LA SOLDADURA En la corriente continua es importante saber la dirección del flujo de corriente. La dirección del flujo de corriente en el circuito de soldadura es expresada en término de polaridad. El término de polaridad es la que resulta tener dos polos: un polo negativo y un polo positivo. Dentro de ello tenemos 2 tipos: Cable de electrodo A. Polaridad directa (negativa) Cable de electrodo B. Polaridad inversa (positiva) a. POLARIDAD DIRECTA O NORMAL. Cuando el porta-electrodo es conectado al polo negativo (-) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo positivo (+). Su efecto en la soldadura es que nos da una mayor velocidad de fusión (poca penetración). b. POLARIDAD INDIRECTA O INVERTIDA. Cuando el cable del porta-electrodo es conectado al polo positivo (+) de la fuente de poder y el cable de tierra al polo negativo (-). Su efecto en la soldadura es que nos permite una mayor penetración. 3.3. CIRCUITO ELÉCTRICO CONCEPTO Es un camino cerrado, por el cual los electrones se deslizan desde el terminal negativo de la fuente de poder, hasta el polo positivo de la misma a través de los conductores. Filamento Gas inerte Ampolla de vidrio Corriente eléctrica Fuente de electricidad Circuito 3.3.1 Circuito eléctrico de la soldadura por arco con electrodos revestidos 40 La corriente fluye a partir del borne de la máquina de soldar, donde se fija el cable del porta-electrodo y termina en el borne de la máquina donde se fija el cable de tierra. Modulo soldadurann2.indd 40 08/03/2010 02:43:15 a.m.

Nociones de electricidad con respecto al arco eléctrico y fuentes de poder Máquina de soldar Porta-electrodo Metal que se va soldar 3.3.2 Magnitudes o elementos de la corriente eléctrica Las magnitudes o componentes de la corriente eléctrica están ligadas entre si. Las magnitudes de la corriente eléctrica son tres: la fuerza electromotriz o tensión, la intensidad y la resistencia eléctrica. a. FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM) O TENSIÓN (E). También se conoce con los nombres de diferencia potencial, tensión o voltaje. Esta viene a ser la fuerza o impulso (velocidad) con que los electrones se desplazan a través de un conductor. Su unidad es el voltio, se mide con el voltímetro. b. INTENSIDAD DE CORRIENTE (I). Es la cantidad de electrones que se desplazan por un punto del conductor en un tiempo determinado, o sea es el flujo de electrones que se desplaza por el conductor. Su unidad es el amperio, se mide con el amperímetro. En la soldadura se sigue la teoría de Edison: la corriente fluye del negativo (-) al positivo (+). Los dos tipos de corriente son: Voltaje. Es la fuerza o impuso con que los electrones se desplazan a través de un conductor. Amperaje. Es el flujo de corriente eléctrica. 1. AC = Corriente Alterna 2. DC = Corriente Directa 41 Modulo soldadurann2.indd 41 08/03/2010 02:43:16 a.m.

Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle c. RESISTENCIA ELÉCTRICA (R). Viene a ser la fuerza de oposición que ofrecen los electrones para ser desplazados de sus órbitas en las que normalmente giran atraídos por los protones. Su unidad es el Ohm y se mide con el ohmímetro. RESISTENCIA RESISTENCIA Voltaje Amperaje Voltaje Amperaje 3.3.3 Ley de ohm. Problemas de aplicación En todo circuito eléctrico intervienen tres factores, ellos son: la tensión en voltios, la intensidad en amperios y la resistencia en ohms. La corriente continua sólo fluye en un circuito cerrado que proporciona una vía conductiva continua desde el terminal negativo al positivo de la fuente de voltaje. La intensidad de la corriente es la relación que existe entre la tensión y la resistencia del circuito. Esta relación existe entre magnitudes eléctricas y se demuestran por medio de la Ley de Ohm, la que fue descubierta por George Simón Ohm, físico alemán y en cuyo honor lleva su nombre esta ley. a. ENUNCIADO DE LA LEY DE OHM. La corriente eléctrica (I) que circula por un conductor es directamente proporcional a la fuerza electromotriz (E) aplicada e inversamente proporcional a su resistencia (R) Relación matemática: I = E R En donde: I: Intensidad en amperios E: Tensión o FEM en voltios R: Resistencia en ohms. De esta ley principal se derivan otras dos fórmulas: 42 1. Para encontrar el voltaje, conociendo la intensidad y resistencia. E = I R Modulo soldadurann2.indd 42 08/03/2010 02:43:16 a.m.

Nociones de electricidad con respecto al arco eléctrico y fuentes de poder 1. Para encontrar la resistencia, conociendo la tensión y la intensidad. R = V I b, LAS TRES RELACIONES MATEMÁTICAS SON MUY ÚTILES PARA CALCULAR LOS TRES FACTORES QUE INTERVIENEN EN UN CIRCUITO Para los efectos de solución de problemas relacionados con esta ley, cubriendo la magnitud que se desea hallar, quedan los otros elementos de esta ley indicando la operación a realizarse. c. PROBLEMAS DE APLICACIÓN I V R 1. Cuál será la intensidad (I) de una plancha eléctrica que tiene una resistencia de 440 ohm y recibe la alimentación de 220 voltios? SOLUCIÓN: I = E R = 229 V 440 W = 0,5 A 2. Cuál será la resistencia que tiene el circuito eléctrico que pasa una intensidad de 2 amperios al aplicarle una tensión de 6 voltios? SOLUCIÓN: R = E I = 6 V 2 A = 3 W 3 Cuál será la tensión necesaria para que un circuito que tiene 180 ohms pase una intensidad de corriente de 0,8 A? SOLUCIÓN: E = I R = 0,84 A 180 W = 144 V 3.3.5 CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA. MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES La resistencia de un conductor depende de las características particulares de este: Longitud, sección y naturaleza del material. Como se sabe que: Al aumentar la longitud del conductor, la resistencia aumenta. Al disminuir el diámetro del conductor, y por tanto su sección, la resistencia aumenta. Al cambiar un conductor por otro de la misma sección y longitud, pero de diferente material, la resistencia varía, ya que ésta depende del tipo de material del conductor. 43 Modulo soldadurann2.indd 43 08/03/2010 02:43:17 a.m.