sábado, 20 de agosto de 2011

Instalación de torre para energía eólica en Lincoln Electric

Quiero compartir este proyecto elaborado por la Lincoln Electric donde muestra su compromiso por las energías alternativas, siendo ejemplo y paradigma en el sector de las soluciones en el área de soldadura.



El pasado junio de 2011, Lincoln Electric levantó una torre para energía eólica de 135 metros de altura en su sede y campus de fabricación en Cleveland, Ohio. Esta instalación es la más grande torre eólica urbana en Norteamérica, y es capaz de producir 2,5 megavatios de energía eléctrica, o aproximadamente el 10% de los principales requisitos para la Lincoln Electric en la planta de fabricación de Cleveland. 

Construcción torre
Empresas participantes: 

Las secciones de acero fueron fabricados por Katana, LLC en Columbus, ebraska con equipos Lincoln Electric : Power Wave ® AC / DC 1000 ® y SD, Power feed ®, Lincolnweld ® fundente y alambre.

Las aspas, son elaboradas en fibra de vidrio con polímero reforzado  (PRFV), se produjeron en Polonia por el proveedor líder mundial de torres eólicas, LM Wind Power.

La turbina fue diseñada y fabricada por KENERSYS de Alemania. Cuenta con la tecnología innovadora SYNDERDRIVE KENERSYS '- con un probado y optimizado sistema mecánico de transmisión.

Izaje torre
Datos del proyecto:

¿Dónde está la torre situada?

22800 Saint Clair Avenue, Euclid, Ohio 44117
2.73 km al sur de la costa del lago Erie
Latitud: 41-35-04.89N NAD 83
Longitud: 81-31-32.81W

¿Qué tan grande es la torre?
ü  135 metros de altura desde la base hasta la punta.
ü  Compuesto de 4 secciones tubulares de acero que pesan un total de 197 Ton.
ü  El  diámetro es de 4.3 metros en la base y  de 3.1 metros  en la parte superior.
ü  El espesor de pared en la torre  varía de 50.8 mm en la parte inferior y de 12.7 mm en la parte superior.
ü  Katana-Summit  empleo  1.33 ton de alambre L61 y 2.66 ton de WTX flux en la fabricación de la torre.

¿De qué tamaño son las aspas?

Cuenta con 3 aspas:

ü  Cada hoja es de 50 metros de largo.
ü  Cada una  pesa más de 10.7 ton
ü  La rotación de la hoja: en sentido horario
ü  Hoja Área de barrido: 7853 m2  cuadrados (casi 1,5 veces más grande que el área de un campo de fútbol)

¿Qué tan rápido puede viajar hojas?
La velocidad en el extremo  es de 265km/h  en una rotación del buje de 14,1 rpm

¿Cuáles son las dimensiones de la base?

ü  2.140 metros cúbicos de tierra fueron excavados a 3.65 metros.
ü  454 metros cúbicos de hormigón equivalente a  1043 ton - lo suficiente para hacer una acera de 1.2 metros de ancho con 100 mm  de espesor con 4 km de largo -
ü  Contiene 65 toneladas de barras de acero reforzado.

¿Qué tipo de grúa se utilizó durante el montaje?

Primaria Grúa: Grúa sobre orugas Manitowoc 16000:

ü  400 toneladas métricas de capacidad de elevación
                            
Grúa de apoyo: Grove GMK 5120B:

ü  100 toneladas métricas de capacidad de elevación  

¿Cuál era la línea de tiempo total del proyecto?

Innovadora ceremonia: 09 de marzo 2011
Inicio de construcción: 15 de marzo 2011

Más de 7000 horas de trabajo de construcción requeridos en el lugar, con la colaboración de: metalúrgicos, ingenieros de operación, Electricistas, albañiles, peones, técnicos de instalación, techadores, los conductores de camiones, entre otros.
  
Observa este vídeo, resume el proyecto, esta muy interesante.

martes, 16 de agosto de 2011

Reconstrucción de un cubo de excavadora


El uso intensivo desgasta o fractura las partes constitutivas de un cubo, debilita las soldaduras, por eso no es descabellado en pensar reconstruir esta parte de una retroexcavadora, dado que uno nuevo conlleva mucho dinero, de tal forma que con los materiales adecuados y el personal capacitado es factible esta labor.
continuación adjunto fotografías de una reparación:
ARMADO DE DIENTES

PREPARACIÓN DE LAMINA PORTA DIENTES

DESMANTELAMIENTO DE LAMINA AGRIETADA Y DEFORMADA

DIENTES ENSAMBLADOS

ENSAMBLE DE LAMINA

APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTO ANTIDESGASTE

APLICACIÓN DE SOLDADURA

CUBO REPARADO
La concentración de esfuerzos  en diferentes  zonas del cubo dá lugar a la aparición de grietas. Los valores de tensiones en dichas  zonas exceden el límite de elasticidad del material.  La solución de diseño sugerida para la reconstrucción se debe basar en un análisis comparativo de los estados de tensión-deformación. De esta manera se permitirá   la reparación y reconstrucción en condiciones de campo, sin el desmantelamiento total del cubo. Por otra parte, se recomienda el mantenimiento regular de la pieza y estar atentos a las  condiciones de trabajo.

viernes, 24 de junio de 2011

Aplicación de soldadura autógena

Aunque existen selladores y vendajes especiales para mufflers, en estas líneas mostraré la reparación de una botella de escape de gases de un equipo pesado al cual la boquilla de ajuste (unión múltiple de escape-silenciador) se desprendió debido a una grieta localizada en su periferia debido a razones (temperatura-desgaste) a través de soldadura autógena.

Se empleó un equipo de OFW con acetileno como gas combustible y oxigeno como comburente, aunque en este procedimiento generalmente las partes a unir aportan el metal del cordón de soldadura al fusionarlas, en esta aplicación se usó aporte adicional por la debilidad de la zona de unión (aporte de varilla de acero de 3.1 mm de diámetro).

                                                         Fig. No. 1

El área afectada posee un espesor mucho menor que el original, y es debido a que en la zona del defecto la variable temperatura-gases de combustión juega un papel importante en el deterioro del muffler a través de su trabajo a lo largo del tiempo. Por lo tanto se decidió instalar una lámina de refuerzo de 3.1 mm después de ensamblada la boquilla.

Se procedió a limpiar el área afectada con un cepillo tipo copa de alambre para pulidora de 178 mm, hasta dejar la superficie libre de elementos de combustión y partículas de óxido adheridas a la superficie. En la Figura No. 2 se observa la aplicación del metal de aporte en la reparación, se empleó una boquilla de soldeo número 1.



  Fig. No. 2

 
Fig. No.3

El resultado final de la reconstrucción del muffler se ve en la figura no. 3, con lámina de refuerzo.

 Es importante tener presente los siguientes aspectos de Seguridad al emplear la técnica OFW:

 * Inspeccionar el equipo para evitar posibles fugas en todas las conexiones.

* Proteger las mangueras y cilindros de las chispas, llamas y metal caliente.

* Usar un encendedor de piedra (chispero) para prender la llama.

* Ubicarse a un lado (alejado de los reguladores) cuando se abran los cilindros de las válvulas.

* Abrir despacio las válvulas de los cilindros para evitar que  altas presiones  repentinas exploten los reguladores.

*Abrir y encender el acetileno primero, después abrir y ajustar el oxígeno a una llama neutral.

*Cerrar la válvula del acetileno primero cuando apague la llama.

*Al terminar cerrar las válvulas del cilindro y enrollar bien las mangueras y colocar el equipo de oxicorte en su lugar.

* Poseer un extinguidor de fuego en el taller de soldadura.

Un servidor,  Ing. Alexander Saavedra M.

domingo, 29 de mayo de 2011

Microaleaciones HSLA

Adjunto el concepto de este tipo de aceros por la inquietud de un visitante del blog.

Loa aceros de  alta resistencia y baja aleación (HSLA) constituyen una categoría importante de los aceros, se  estima que  la producción mundial de este tipo de acero es de alrededor del 11%. Se utilizan en todos los sectores industriales y  en muchas partes del mundo, y su desarrollo ha jugado un papel importante en la expansión de  industrias  como la de petróleo y gas, construcción y transporte.

El  acero HSLA  es una micro aleación que contiene pequeñas cantidades de vanadio, niobio o titanio. Los elementos individuales en general oscilan en  menos de 0.10% y el total de elementos microaleantes generalmente se encuentra en  menos de 0,15%.

Se han desarrollado desde la década de 1960 originalmente para tuberías de gran diámetro para  gas y petróleo. El requisito era la  alta resistencia en comparación con el acero al carbono templado, combinada con la buena tenacidad y buena soldabilidad.

El acero HSLA normalmente contiene 0,07 a 0,12% de carbono, hasta 2% de manganeso y pequeñas adiciones de niobio, vanadio y titanio (por lo general máx. 0,1%) en varias combinaciones. El material es preferentemente producido por un proceso de laminación termomecánica, lo que maximiza el refinamiento del grano, como base para mejorar las propiedades mecánicas.
La función principal de estos microaleantes es contribuir al endurecimiento de la ferrita, por medio del afino de grano, endurecimiento por precipitación y endurecimiento por formación de solución sólida.

El molibdeno ha jugado un papel importante en el desarrollo inicial. La adición de 0,1-0,2% de molibdeno produce una estructura de grano fino de la ferrita acicular y mejora sustancialmente los efectos de endurecimiento por precipitación alcanzado con los otros elementos de aleación.
El rango de composición común se presenta en la siguiente tabla:

Composición de los aceros HSLA (%)
C
Mn
Nb
V
Mo
0.06-0.12
1.4-1.8
0.02-0.05
0-0.06
0.2-0.35

Los aceros de  alta resistencia y baja aleación (HSLA), o aceros microaleados, están diseñados para proporcionar mejores propiedades mecánicas y / o una mayor resistencia a la corrosión atmosférica que los aceros al carbono convencionales. No se consideran aceros de aleación en el sentido normal, ya que están diseñados para cumplir con determinadas propiedades mecánicas en lugar de una composición química.
Los aceros microaleados más usados poseen un límite elástico comprendido entre 30-56Kg/mm2 (42670-79651psi) y cargas de rotura entre 42-63Kg/mm2 (59738-89607psi), valores que se pueden superar con la adición de determinados elementos de aleación y con la aplicación de tratamientos térmicos.

Los aceros HSLA de mayor aplicación se pueden clasificar en tres grupos:

* Grupo 1, aceros normalizados de alto límite elástico: este grupo de aceros se caracteriza por poseer una buena soldabilidad y su elevado límite elástico se consigue por la adición de pequeñas cantidades de elementos de aleación como el Nb.

* Grupo 2, aceros normalizados resistentes a la corrosión atmosférica: los elementos que se añaden como microaleantes a esta grupo de aceros son Ni, Cr, Cu, Si y P. Son aceros que poseen unas cuatro veces más resistencia a la corrosión y valores de resiliencia superiores a los del los aceros al carbono. Los aceros de este grupo más empleados son los ASTM 242 y A588.

* Grupo 3, aceros templados y revenidos de muy altas características mecánicas: son aceros que en función de la composición química, espesores y tratamiento térmico, pueden llegar a alcanzar límites elásticos de entre 35-205Kg/mm2. Estas elevadas propiedades mecánicas provienen de la estructura martensítica que se consigue después de un tratamiento térmico de temple y revenido. Para ello, las piezas de acero se calientan a una temperatura a la cual se consigue una estructura martensítica con los carburos de estos elementos en disolución. A continuación, la pieza se enfría y la estructura martensítica se transforma en una estructura mixta de martensita y bainita inferior.

Los aceros HSLA se pueden encontrar en las siguientes aplicaciones:

  Puentes, componentes de suspensión, estructuras, vehículos-transporte, componentes tubulares,  equipo pesado, entre otros.

sábado, 16 de abril de 2011

Brazing de las fundiciones

El brazing es un proceso de soldadura que produce la coalescencia de los materiales por calentamiento a la temperatura de soldadura en presencia de un metal de relleno que tiene una liquidus por encima de 450° C (840 °F) y por debajo del solidus del metal base. El metal de aportación se distribuye por acción capilar en el metal base.

En términos sencillos, brazing (soldadura) es el procedimiento de juntar dos metales usando un material de aporte con una temperatura de trabajo por encima de los 450° C pero siempre por debajo del punto de fusión del metal base.

Ventajas

• Posibilidad de unir diferentes materiales (incompatibles),

• Uso de entrada de calor más bajo que para la soldadura stick, existe menos distorsión metalúrgica en los materiales sometidos a tratamiento térmico,

Brazing suelda los metales creando una unión metalúrgica entre el metal de aporte y la superficie de los dos metales a ser soldados, el principio por el cual el material de aporte es conducido por las hendiduras y cavidades de la junta para crear esta unión es conocido como acción Capilar.
• Disponibilidad de una amplia gama de aleaciones de relleno, cada una adaptada a los materiales de base en particular y un rango de temperatura determinado,

• Capacidad de unirse a diferentes espesores,

• Capacidad de unirse a amplias zonas,

• Capacidad de realizar muchas articulaciones al mismo tiempo,

• La capacidad de preservar recubrimiento o revestimiento sin dañar

• La capacidad de ahorrar en las operaciones de acabado,

• Uniones fuertes de buena resistencia mecánica

• Posibilidad de utilizar fuentes de calor localizado o general según sea necesario,

•El calentamiento puede utilizarse simultáneamente para tratamientos adicionales (envejecimiento, el alivio de tensión),

• Reparaciones y/o fabricación de relativa economía,

Limitaciones

• El éxito del proceso deberá ajustarse a los requisitos de forma, se superponen, la longitud y la limpieza,

• Los relleno-aleaciones son generalmente más costosos,

• La eliminación de los residuos (en la aplicación del proceso) es necesaria para evitar la corrosión,

• El color de relleno de la aleación puede ser diferente de la del metal base,

• La resistencia a la corrosión de la junta podrá ser inferior a la del material base.

•Puede existir interacción desfavorable del material base con el metal de relleno


Este proceso  ofrece una manera práctica y sencilla de unir piezas de fundición, dado que por su alto contenido de carbono no son fáciles de soldar. Sin embargo, existen aspectos especiales para ser atendidos, y se derivan del hecho que el grafito y el silicio puede interferir con la humectación de la superficie de metal de aporte fundido, a menos que estén completamente eliminados por los métodos agresivos de limpieza, por lo tanto una superficie limpia nos garantiza una unión efectiva y duradera.

Como se insinuó anteriormente, la limpieza es fundamental para el éxito de la soldadura de las fundiciones, aceites y contaminantes son generalmente eliminados por desengrasado, y las inclusiones en la superficie se pueden eliminar a través de granallado o a través de un pulimiento del área a unir.

Otros decapados o tratamientos químicos se pueden emplear si demuestran las medidas adecuadas de limpieza, también una inmersión en sales fundidas a 400 - 480 °C. es efectiva, preparando la superficie para la unión respectiva.

Brazing

Brazing

En la fotografía se observa el caso de una pieza de fundición (un múltiple de escape) que posee una pieza rota (base de ducto) de ajuste. Se intentó unirla a través del proceso SMAW con un electrodo EFeNiCl con las precauciones de lugar, pero no se obtuvo éxito, al ensamblarla en el bloque del motor, se rompía, la unión no era perfecta, por lo tanto se procedió a limpiarla y aplicar el proceso brazing con un aporte especial de aleación de Cu-Ni-Ag-Zn y fué un rotundo éxito, la pieza está trabajando,  se recuperó el múltiple y no se tuvo que adquirir uno nuevo aumentando la vida útil del mismo.

Especificaciones

Los siguientes documentos hacen referencia a las operaciones de brazing y se recomiendan para el que desee conocer más del tema.

ANSI/AWS B2.2-91

Standard for Brazing Procedure and Performance Qualification
American Welding Society, 14-Feb-1991, 52 pages
ANSI/AWS C3.2M/C3.2:2001

Standard Methods for Evaluating the Strength of Brazed Joints In Shear
American Welding Society, 17-Dec-2001, 32 pages
ANSI/AWS C3.3:2002

Recommended Practices for Design, Manufacture, and Inspection of Critical Brazed Components
American Welding Society, 01-Jan-2002, 32 pages 
 
ANSI/AWS C3.4M/C3.4:2007

Specification for Torch_Brazing
Edition: 2nd
American Welding Society, 24-Aug-2007, 26 pages
ANSI/AWS C3.5M/C3.5:2007

Specification for Induction_brazing
Edition: 2nd
American Welding Society, 24-Aug-2007, 26 pages
ANSI/AWS C3.6M/C3.6:2008

Specification for Furnace_brazing
Edition: 3rd
American Welding Society, 12-Sep-2007, 28 pages
ANSI/AWS C3.7:2005

Specification for Aluminum_brazing
American Welding Society, 29-Jun-2005, 28 pages

ANSI/AWS C3.8M/C3.8:2005

Specification for the Ultrasonic Examination of Brazed Joints
American Welding Society, 29-Jun-2005, 20 pages

ANSI/AWS D10.13/D10.13M:2001

Recommended Practices for the brazing Copper Pipe and Tubing for Medical Gas Systems
American Welding Society, 01-Jan-2001, 21 pages
ANSI/AWS A5.8/A5.8M:2004

Specification for Filler Metals for brazing and Braze Welding American Welding Society, 01-Jan-2004, 46 pages

 AWS A5.31-92(R2003)

Specification for Fluxes for brazing and Braze Welding
American Welding Society, 01-Jan-1992, 11 pages
AWS BRH

Brazing-Handbook, Fifth Edition
American Welding Society, 01-Jan-2006, 700 pages

AWS WHB-1.9

WELDING HANDBOOK, 9th Edition, Volume 1
Welding Science and Technology,
American Welding Society, 01-Jan-2001, 650 pages
AWS WHB-2.9

WELDING HANDBOOK, 9th Edition, Volume 2
Part 1: Welding Processes (AWS WHB V2)
American Welding Society, 28-Apr-2004, 720 pages

sábado, 1 de enero de 2011

Soldadura de acero de herramientas

Las herramientas y moldes se desgastan y deterioran por su periódico uso, y en muchas ocasiones pueden ser rehabilitados a través de la soldadura, llevándolos de vuelta a trabajar y de nuevo en servicio. Además, ciertos tipos de herramientas y moldes se pueden fabricar por soldadura. La reparación de las herramientas dañadas y la fabricación de troqueles por medio de la soldadura nos ahorran dinero y son una alternativa interesante.


Los moldes de fundición inyectada, grandes moldes para forja, moldes de plástico, moldes de carrocerías para partes automotrices, piezas de estampación, es donde la reparación y los ajustes mediante soldadura tienen un costo atractivo en comparación con el alto costo de fabricar un nuevo molde.
 
Existen basicamente  cuatro tipos  de  aceros que se pueden reparar a través de la soldadura, estos son los templables en agua, templables en aceite, templables al aire, y herramientas de trabajo en caliente, también las herramientas de alta velocidad pueden ser reparadas.
 
En la soldadura de herramientas y moldes no siempre es necesario que el electrodo utilizado para proporcionar el depósito de soldadura tenga que coincidir exactamente con el análisis de la herramienta. Sin embargo, el metal de soldadura depositado es necesario que coincida con el tratamiento térmico de la herramienta o del acero en la mayor medida posible. Por lo tanto, la selección del electrodo adecuado se basa fundamentalmente en el tratamiento térmico de la herramienta.

No hay especificaciones referidas a la composición de electrodos de soldadura de herramientas. Sin embargo, todos los fabricantes de estos tipos de electrodos proporcionan información relativa a cada uno de los electrodos con las propiedades del metal de soldadura que se deposita.
 
Si la identificación de los electrodos es difícil, es posible utilizar la prueba de chispa en la adecuación del electrodo al acero de herramientas. Se hace una comparación de las chispas de la herramienta a soldar y se compara con el patrón de la chispa de la soldadura de electrodos.
 
El éxito de la herramienta y de la soldadura depende de la selección y/o el buen desarrollo de un procedimiento de soldadura y la secuencia de la misma. Normalmente, el fabricante de electrodos proporciona hojas procedimiento específico referente a los electrodos diferentes que ofrecen. Estos deben ser llevados cuidadosamente.
 
Para los depósitos donde se requiera su mecanizado, la pieza debe ser debe ser recocida y aplicarle un tratamiento térmico después del mecanizado.
 
El % de carbono en un acero para herramientas oscila en el rango 0.3–2.5%, así también están presentes elementos de aleación tales como manganeso, tungsteno, vanadio y níquel. El problema principal en la soldadura de acero para herramientas radica en su alta templabilidad. La soldadura se enfría rápidamente una vez la fuente de calor se aparta de la zona a soldar, y el metal de soldadura y la zona afectada por el calor se templará.

Esta transformación genera tensiones puesto que la soldadura está normalmente muy forzada, creando un elevado riesgo de aparición de grietas, a menos que se lleve una práctica adecuada de procedimiento.
 
Dado que la soldadura en acero para herramientas cuenta con una alta dureza, ésta es particularmente susceptible a roturas que se pueden originar a partir de partículas de escoria o poros. De esta manera, el electrodo a utilizar debería ser capaz de producir una soldadura de alta calidad. De modo similar, es también necesario que los electrodos se fabriquen con un control de análisis muy estrecho, a fin de que la dureza de la soldadura y la respuesta de ésta al tratamiento térmico sea la mejor.
 
La dureza del depósito de soldadura variará de acuerdo con lo siguiente:
 
* Precalentamiento si se utiliza
* Técnica y secuencia de la soldadura
* La mezcla o dilución del metal de soldadura al metal base
* Tasa de enfriamiento, que depende de la masa de la herramienta que se está soldando
* La temperatura de revenido de la herramienta de soldadura después de la soldadura.

En general las propiedades que se buscan en este tipo de reparaciones son las siguientes: dureza, resistencia a la fatiga térmica, tenacidad, resistencia al revenido y resistencia al desgaste.

 
El procedimiento de soldadura para este tipo de acero consiste fundamentalmente de los siguientes aspectos:

 
* Identificación del acero de herramientas que se está soldando
* Selección del electrodo para que coincida con la misma clase de tratamiento térmico o material del acero
* Establecer la junta correcta para la reparación
* El precalentamiento de la pieza de trabajo
* Hacer el depósito de soldadura de conformidad con las recomendaciones del fabricante del     electrodo (si las hubiere)
* Aplicar un postcalentamiento para revenir el depósito o la parte reparada.
 
Dependiendo de la condición inicial del molde o herramienta, los siguientes tratamientos térmicos pueden ser realizados después de aplicar la soldadura (revenido, recocido blando, luego temple + revenido, y liberación de tensiones)
 
No olvidar que en el desarrollo de procedimientos, incluyendo la identificación de materiales, la selección de los electrodos, y las técnicas de soldadura se sugiere seguir los datos del fabricante del acero de herramientas, y la información del fabricante del electrodo.