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TRABAJO
CON TUBERIAS DE COBRE: SOLDADURA
Introducción
En
una instalación terminada son varios los
elementos que hacen posible su correcto funcionamiento;
uno de ellos es el procedimiento para soldar tuberías.
Uno de los métodos más comunes para unir tuberías de
cobre es justamente la soldadura, la que dependiendo de
la temperatura a la cual se efectúa, se clasifica en
soldadura blanda o fuerte. Como paso previo,
explicaremos el principio de capilaridad. Luego
mostraremos los dos tipos de soldadura y en qué
Asimismo, nos referiremos a aspectos relacionados con la
calidad de la soldadura como son el material de aporte,
la cantidad de calor aplicada, las herramientas
empleadas etc. Finalmente les entregaremos una secuencia
operacional de gran utilidad.
1.
Capilaridad
Uno
de los métodos más comunes para unir tuberías de cobre es
la soldadura, la que dependiendo de la temperatura a la cual
se efectúa, se clasifica en soldadura blanda y soldadura
fuerte.
1.1
El Fenómeno de Capilaridad
Si
en un recipiente que contiene líquido se introducen dos
tubos de diferente diámetro, se observará que, en el de
mayor diámetro el nivel del líquido es el mismo que el del
recipiente; sin embargo, en el tubo de menor diámetro, el
líquido asciende debido a la tensión superficial.
Igualmente, si se sustituye el tubo pequeño por dos tubos
encajados, uno dentro del otro, con una holgura muy
pequeña, se observará cómo el líquido sube por el
espacio entre ambos. A este fenómeno se le llama
capilaridad. Este se produce no solo con el líquido, sino
también con metales en estado de fusión, cuya aplicación
constituye la soldadura por capilaridad.
La
capilaridad se produce mejor, cuanto menor y más regular
sea el espacio anular entre el tubo y el accesorio.
1.1
Soldadura por Capilaridad
En
resumen, la soldadura por capilaridad consiste en la unión
de un tubo y un accesorio mediante la aportación de un
metal que se introduce en el intersticio (espacio anular)
entre ambos, en estado de fusión debido al calentamiento de
la unión.
El
perfecto ajuste entre tubo y accesorio es de importancia
fundamental para obtener una unión bien soldada. La fuerza
de atracción es tal que hace que la soldadura fundida
penetre en la juntura, cualquiera sea la posición de esta.
Es decir, la soldadura sube o baja sin la menor dificultad.
Este procedimiento presenta grandes ventajas especialmente
cuando se tiene que efectuar uniones en sitios difíciles o
de poca accesibilidad.
2.
Tipos de Soldaduras
2.1
Soldadura blanda
Es
el nombre que se aplica a un número de aleaciones que
tienen en común un punto de fusión menor a los 450°C. (
más bajo que cualquiera de los metales que se están
uniendo) Como la soldadura blanda requiere temperaturas
menores que las del punto de fusión de las piezas a unir,
hay poco riesgo de que se produzcan daños.
2.1.1
Elementos de aporte
El
elemento de aporte es la aleación de metal que al fundirse
propiciará la unión de las tuberías.
| Tipo
de Soldadura |
Contenido
Metálico |
Rango
de Fusión |
Temp.
Práct. de Soldadura |
| Sólidos |
Líquidos |
| |
% |
°C |
°C |
°C |
| Estaño |
100 |
232 |
232 |
350 |
| Antimonio |
95/5 |
236 |
243 |
340 |
| Estaño/Plata |
96.5/3.5 |
221 |
221 |
355 |
| Estaño/Cobre |
99/1 |
230 |
235 |
350 |
| Estaño/Plomo |
50/50 |
183 |
212 |
350 |
Antiguamente,
en procesos de soldadura capilar se utilizada la aleación
de 50% estaño (Sn) y 50% plomo (Pb). Hoy, ha sido
reemplazada por aleaciones sin plomo debido a las
restricciones medio ambientales que regulan la presencia del
plomo en el agua. Las soldaduras blandas libres de plomo
disponibles en el mercado actualmente contienen un alto
porcentaje de estaño aleado con un segundo metal que se
agrega para mejorar las propiedades de resistencia
mecánica.
Para
aplicaciones que requieren mayor resistencia o que tengan
que soportar grandes temperaturas de trabajo ( de hasta
167°C) se utilizan soldaduras capilares de bronce.
Asimismo, es la aleación preferida en tuberías para
refrigeración.
La
soldadura blanda comercialmente se encuentra en carretes y
barras. Los carretes pesan aproximadamente medio kilo cada
uno. Estos carretes desarrollan una longitud aproximada de 7
metros con un diámetro de soldadura de 3mm. Este es el
diámetro apropiado para las instalaciones sanitarias.
2.1.1
Empleo de la Soldadura Blanda
-
Instalaciones
hidrosanitarias y redes de dis- tribución de agua fría
y caliente.
-
Tuberías
de desagüe.
-
Tuberías
para gas licuado, gas natural y gas de ciudad en baja
presión.
-
Otras
instalaciones siempre que la tempera tura máxima de
servicio no supere los 125°C.
2.2
Soldadura fuerte
La
soldadura fuerte consiste en la unión de los metales a
través del uso del calor y de una aleación de aporte cuyo
punto de fusión supera los 450°C. Este es más bajo que el
punto de fusión de los metales a unir.
2.2.1
Elementos de aporte
En
el comercio, la soldadura fuerte en los tubos de cobre , se
encuentra en forma de varillas, desnudas o revestidas de
desoxidante. Estas se pueden dividir en 2 clases:
La
primera clase de aleaciones tiene un intervalo de fusión
según las aleaciones de Cu, Ag, Zn, Cd, o en su defecto Ag,
Zn entre 600°C - 775°C.
La
segunda clase de las aleaciones de Cu, AgP,CuP tiene un
intervalo de fusión entre 650°C - 820°C
La
plata aleada con otros materiales igualmente vírgenes
produce aleaciones de aporte que sueldan con segura y
altísima confiabilidad y a una bajísima temperatura de
trabajo.
En
el siguiente cuadro se observa los porcentajes de plata y
temperaturas de trabajo que requieren las aleaciones.
Por
ejemplo la soldadura fuerte empleada en instalaciones de gas
en media presión es la P -15. Esta tiene 15% de Ag y su
punto de fusión es de 650°C. En alta presión se emplea la
P - 35 y P - 45. Esta tiene 35% y 45% de Ag.
Las
aleaciones de plata son de uso común entre los instaladores
sanitarios debido a su adecuada fluidez. La temperatura de
fusión requerida es lograda a través del equipo de gas
licuado que portan.
2.2.2
Empleo de la Soldadura Fuerte
- Instalaciones
cuyas uniones deban resistir grandes esfuerzos
mecánicos.
- Instalaciones
cuyas temperaturas máximas de servicio estén
comprendidas entre 125°C y 175°C.
- Instalaciones
para gas en media y alta presión.
- Instalaciones
frigoríficas.
Al
aplicar soldadura tanto fuerte como blanda es preciso
considerar además del elemento de aporte, al fundente, la
fuente de calor y los accesorios.
3.
El Decapante
Cuando
se trabaja con tuberías de cobre, se considera adecuado
aplicar sobre su superficie lijada, una pasta de soldar: el
fundente. Este es el nombre metalúrgico que reciben algunos
materiales con capacidad de acelerar el bañado de los
metales cuando son calentados, por aleación de aporte.
El
objetivo de la utilización del fundente es la eliminación
de los óxidos y otras impurezas de las áreas y juntas
expuestas a la acción de la soldadura y favorecer la
fusión del material de aporte.
Un
buen fundente debe reunir varias cualidades de efectividad.
Entre
ellas destacan las siguientes:
-
Provocar
una superficie apta para ser soldada.
-
Proteger
el área a soldar eliminando los óxidos que se forman
en el proceso.
-
Poseer
un punto de fusión más bajo o similar al material de
aporte.
Los
fundidos deben flotar sobre el baño de aleación para no
producir inclusión de escorias y los residuos finales deben
ser inactivos, eléc-tricamente aislantes y en lo posible
solubles en agua.
3.1
Decapante para Soldadura Blanda
Esta
pasta está compuesta por lo general de componentes
químicos de alta pureza. Pueden estar compuestos de:
Jalea
de petróleo
Cloruro
de amonio
Cloruro
de zinc
Agua,
agentes humectantes y otros
Por
su composición estos fundentes son aptos para ser usados
con soldaduras blandas de estaño - plomo, cuyos puntos de
fusión oscilan entre los 180°C y 312°C.
3.2
Decapante para Soldadura Fuerte
Los
desoxidantes para soldadura fuerte se encuentran normalmente
en el comercio en forma de polvo. Estos pueden ser diluidos
en agua destilada, obteniéndose así una pasta. Una vez
convertido en pasta, el fundente puede ser aplicado más
fácilmente sobre las superficies limpias de los extremos
del tubo y del accesorio mediante la utilización de un
pincel.
Los
fundentes para soldadura fuerte son recomendados para todos
los casos que requieren de soldadura de plata incluyendo
aceros, cobre bronce, acero inoxidable, latones y aleaciones
con base de níquel.
Poseen
una excelente capacidad desoxidante a partir de los 300°C.
Son
de fácil aplicación, secan rápidamente y son muy solubles
al agua.
3.3
Criterios para la elección de un buen decapante
Algunos
criterios para escoger la calidad del decapante son los
siguientes:
No
ser ácido.
Debe
ser Ph neutro para evitar que se produzca la corrosión del
metal.
Ser
soluble en agua fría.
De
este modo se puede eliminar fácilmente los restos que
quedan en la superficie exterior con la posterior limpieza
que debe ser hecha durante el proceso de soldadura.
Ser
estable.
Sus
nnnnnnnnn deben ser iguales ante los cam- bios de
temperatura y el paso del tiempo.
No
ser irritante ni tóxico.
Esta
es una garantía para el instalador
Ser
el adecuado.
Tanto
para los rangos de temperatura de soldadura, como para la
aplicación final de la conducción que debe ser instalada.
4.
La fuente de calor
Las
fuentes de calor que suelen ser utilizadas por los
instaladores son el soplete o los electrodos calefactores.
5.
La calidad de la soldadura
La
calidad de una soldadura como producto final depende de
varios factores que intervienen durante todo el proceso de
soldar.
En
efecto, la probabilidad de obtener una buena soldadura está
vinculada a:
Especialista
Una
buena unión es producto de la eficacia del especialista que
conoce los materiales y el procedimiento que debe aplicar.
Material
adecuado
Un
acabo óptimo se obtiene con el uso adecuado de la aleación
de aporte y el conocimiento de su temperatura de fusión.
Herramientas
apropiadas
El
empleo de herramientas adecuadas proporciona la posibilidad
de lograr cortes y ajustes perfectos, que son de gran
importancia en la obtención de una unión bien soldada.
Método
correcto según tipo y situación
La
variación entre una técnica bien desarrollada y una
deficiente, puede reflejar la diferencia entre una unión de
buena calidad o el fracaso de ella.
Entre
los aspectos que caracterizan a una soldadura de buena
calidad deben considerarse los siguientes:
La
firmeza o adhesión de la soldadura en la superficie de
unión.
El
sellado compacto y exento de porosidad que evitará la fuga
del fluído interior.
La
estética de la soldadura. Aplicada de ma- nera homogénea y
libre de aglomeraciones.
La
aplicación de una adecuada temperatura de fusión sin que
se debiliten las características del tubo.
6.
Secuencia Operacional
6.1
En la Soldadura Blanda
1.
Corte del tubo a escuadra
Asegurarse
de que el corte del tubo sea a 90°
2.
Eliminación de las rebabas
Cuidar
de que al interior de la tubería no queden rebabas ya que
podrían provocar posibles oxidaciones.
3.
Recalibrado de los extremos
Es
una operación necesaria cuando los extremos del tubo han
sido deteriorados a causa de un transporte inadecuado, golpe
o caída. Es conveniente hacer este proceso en los tubos
recocidos.
4.
Limpieza y lijado del tubo
Es
necesaria antes de aplicar el fundente. El área que debe
ser soldada debe ser prolijamente lijada, idealmente con
lija para metal nº 120.
5.
Limpieza del accesorio
Es
necesario que también haya pulcritud en el accesorio para
lograr una soldadura de buena calidad.
6.
Aplicación de desoxidante sobre tubo y
accesorio
Debe
ser utilizada distinguiendo entre soldadura blanda o fuerte.
7.
Acoplamiento de las piezas
Deben
ser acopladas a fondo.Antes de proceder al calentamiento se
debe proceder a la limpieza del exceso del decapante con un
trapo limpio o papel absorbente.
8.
Calentamiento de la unión
La
llama del soplete debe ser controlada, permitiendo una llama
calorífica y no oxidante ( azul y no amarilla). Solo se
debe aplicar calor en la zona que va a ser soldada y debe
mantenerse una distancia apropiada.
9.
Aportación de soldadura
Una
vez que el fundente entra en ebullición se aplica el
material de aporte. Debe retirarse la llama.
10.
Eliminación de residuos
Estos
deben ser eliminados con un paño húmedo.
6.2
En la Soldadura Fuerte
Los
cuatro primeros pasos de esta secuencia son iguales al caso
anterior.
1.
Corte del tubo a escuadra
Asegurarse
de que el corte del tubo sea a 90*
2.
Eliminación de las rebabas
Cuidar
de que al interior de la tubería no queden rebabas ya que
podrían provocar posibles oxidaciones.
3.
Limpieza y lijado del tubo
Es
necesaria antes de aplicar el fundente. El área que debe
ser soldada debe ser prolijamente lijada, idealmente con
lija para metal Nº 120.
4.
Limpieza del accesorio
Es
necesario que también haya pulcritud en el accesorio para
lograr una soldadura de buena calidad.
5.
Aplicación del decapante
En
las soldaduras fuertes se usan tres tipos de decapante:
o
En polvo, el más común, mezclado con agua hasta formar una
pasta que se aplica con pincel en las zonas de contacto de
la unión.
o
Con varillas de metal de aportación revestidas ya con
decapante, que al aplicarla a la unión calentada, hacen que
el decapante se fusione penetrando en el intersticio de la
unión, precediendo al metal de aportación.
o
En el polvo en el que se ha sumergido directamente la
varilla de metal de aportación previamente calentada. El
decapante actúa de forma similar a las varillas ya
revestidas. Este sistema requiere de una mayor
especialización.
6.
Calentamiento
Una
vez realizado el montaje de unión se procede al
calentamiento. Para conseguir que las piezas obtengan la
temperatura de fusión del metal de aportación es necesario
utilizar el soplete, ya sea de propano como de oxiacetileno.
Cuando
se utiliza este último, se regula la llama para que sea
ligeramente reductora, presentando un dardo fino de 7 a 8 mm
de color azul en el interior, cerca de la punta del soplete.
Es
conveniente utilizar una boquilla especial que reparta
uniformemente la potencia calorífica de la llama.
Inicialmente se dirige la llama solamente sobre el tubo para
calentarlo primero ( a 2- 2,5 cm del accesorio).
Mantener
la llama en continuo movimiento y en sentido perpendicular
al eje del tubo; así, se abarcará toda la circunferencia y
se evitará recalentamientos locales.
Continuar
hasta que el decapante comience a fundir. Esto ocurre cuando
toma un aspecto transparente.
Dirigir
la llama hacia el accesorio al que hay que calentar
uniformemente con un movimiento continuo de la llama hasta
que también tome un aspecto transparente. Después debe
dirigirse la llama hacia delante y hacia atrás en la
dirección del eje de la unión, evitando los calentamientos
locales.
En
el caso de los tubos de diámetro grande es difícil
calentar a la vez toda la unión. En ese caso se debe
recurrir al soplete de varias bocas. Asimismo, es
aconsejable un precalentamiento de todo el accesorio
siguiendo las mismas instrucciones que para las tuberías de
diámetros normales.
En
el caso que no se pueda obtener una temperatura adecuada en
toda la unión simultáneamente, se procede a calentar y
unir una parte de la misma. A la temperatura adecuada , la
soldadura es aspirada en el intersticio y entonces se
desplaza el soplete el área adyacente continuando la
operación hasta completar el círculo.
7.
Aplicación de la soldadura
Una
vez calentada la unión y sin retirar la llama para mantener
la temperatura, se procede a la aportación de la aleación
de la soldadura aproximando la varilla al borde del
accesorio. Cuando la temperatura es la adecuada, el material
de aportación penetra rápidamente en el intersticio entre
el tubo y el accesorio por capilaridad. Cuando esta unión
esté llena se observará un cordoncillo continuo de
soldadura alrededor del tubo y al borde del accesorio.
En
uniones horizontales es preferible aplicar la soldadura
primero en la parte inferior de la unión, después en los
laterales y finalmente en la parte superior. En uniones
verticales el punto de iniciación no tiene importancia.
Si
la derivación del accesorio está dirigida hacia abajo, es
muy importante no recalentar el tubo. Porque la aleación de
soldadura podría escurrirse fuera del accesorio, a lo largo
del tubo. Si esto ocurriese, debe alejarse la fuente de
calor, dejar solidificar la aleación para después reanudar
la operación.
Si
la aleación de soldadura en estado fundido no se distribuye
regularmente por el intersticio de la unión y tiende a
formar gotas, significa que las superficies que deben ser
soldadas no están desoxidadas y no dejan que la aleación
las moje, o no están suficientemente calientes. Por el
contrario, si la aleación no penetra en el intersticio pero
se escurre sobre la superficie exterior lo que ha ocurrido
es un calentamiento insuficiente ya sea del elemento macho
de la unión o del elemento hembra.
8.
Enfriamiento y Limpieza
Cuando
se haya terminado la soldadura se pueden enfriar bruscamente
las partes soldadas con agua fría. Esto produce la
separación
de la mayor parte del polvo soldado y vitrificado.
Los
residuos del decapante pueden ser eliminados con un trapo
mojado si el soluble, o con un cepillo metálico. Esta
operación se realiza cuando la unión ya está fría.
Fuentes
y Referencias:
• El Agua Potable y el Cobre CEDIC - España
• El Tubo de
Cobre en las Instalaciones de la Edificación, CEDIC -
España
• The Copper
Tube Hand Book, Copper Development Association - USA
• Tubos de
Chile, Procobre Chile.
• Usos del
Cobre en las Instalaciones Sanitarias, Procobre Chile
• Tubos y
Accesorios de Cobre CEDIC - España
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