Aumentar el Calor de la Soldadura
Un debate sobre los sopletes de oxígeno/acetileno frente a los de aire/acetileno, incluyendo aplicaciones, comparaciones y sugerencias sobre el metal de aportación base
Al soldar, la mayoría de los técnicos de HVACR utilizan habitualmente sopletes manuales como fuente de calor. Para la soldadura fuerte suele haber dos opciones de equipos para elegir: oxígeno/acetileno o aire/acetileno. Aunque existen gases combustibles alternativos, la mayoría de los contratistas siguen utilizando acetileno. En este artículo nos centraremos en las características y ventajas de cada tipo de equipo.
Cómo funcionan
Una de las principales diferencias entre las dos configuraciones es la forma en que se quema el acetileno. Un sistema de oxígeno/acetileno requiere una botella de gas acetileno comprimido, así como una botella de oxígeno comprimido de alta pureza. Combina estos gases para obtener una temperatura de llama intensa. Un sistema de aire/acetileno sólo requiere el uso de un único tanque de acetileno y obtiene el oxígeno de la atmósfera. Dado que el aire sólo contiene un 21% de oxígeno, los antiguos sopletes de aire/acetileno tenían dificultades para alcanzar las altas temperaturas de llama necesarias para la soldadura fuerte. Esta limitación hacía que estos sopletes fueran más adecuados para la soldadura a baja temperatura.
Para obtener una temperatura de llama más alta con aire, hay que aumentar la proporción de aire y acetileno. Con el desarrollo moderno del diseño de combustión en espiral, los sistemas de aire/acetileno pasaron a ser utilizables para la soldadura fuerte a alta temperatura. En estos sopletes, el gas acetileno que viaja a través de la cámara de expansión de la punta crea un efecto Venturi que desvía más aire hacia la punta. El mayor volumen de aire se mezcla con el acetileno a mayor velocidad, y un rotor o paleta homogeneiza los gases. Esto crea una mezcla más rica que arde con mayor eficacia. Este diseño único de la punta da a la llama su distintivo patrón de remolino.
Temperatura
Las temperaturas de la llama pueden variar, ya que se ven afectadas por varios factores. Sin embargo, la mayoría de las llamas de oxígeno/acetileno miden cerca de 5.400 °F en el extremo del cono interior. Las llamas de aire/acetileno medidas en un lugar similar suelen alcanzar los 3.000 °F. El hecho de que una temperatura de llama más baja no significa necesariamente una menor eficiencia de calentamiento se discutirá más adelante.
Portabilidad/facilidad de uso
Cada sistema requiere el uso de reguladores, mangueras, mangos de soplete y puntas, pero los componentes son únicos para cada tipo de sistema
La acción capilar atrae la aleación fundida en el espacio entre las piezas que se están uniendo. Aquí se utiliza un soplete de aire/acetileno
Oxígeno/acetileno: La mayoría de los equipos utilizados en el sector de la calefacción, ventilación y aire acondicionado son del tipo antorcha portátil compacta. El operario debe llevar y rellenar dos botellas, por lo que hay que tener en cuenta el coste adicional de la botella de oxígeno. Las botellas suelen ser de acetileno "MC" (10 pies cúbicos) y de oxígeno "R" (20 pies cúbicos). Una llama neutra utiliza una proporción cercana a 1,1:1 de oxígeno y acetileno. Dado que los volúmenes de las botellas son diferentes, la extracción es desigual. Esto significa que los contratistas a menudo deben hacer viajes adicionales al distribuidor de gas o llevar cilindros de respaldo.
Aire/acetileno: Estos sistemas sólo requieren el uso de una única botella de acetileno de tamaño "MC" o "B" (40 pies cúbicos). El cilindro único y los componentes más sencillos del soplete/regulador hacen que el sistema sea fácil de transportar. Otra ventaja de la configuración de aire/acetileno es la posibilidad de utilizar diferentes tamaños de punta con un único ajuste de presión. Esto elimina la necesidad de recordar y ajustar la presión de ambos gases para diferentes tamaños de punta, un requisito con el oxígeno/acetileno.
Seguridad
Dado que en un sistema de oxígeno/acetileno se mezclan dos gases, existe la posibilidad de que se produzca un retroceso de la llama, que es la ignición de los gases mezclados. Este problema de seguridad se reduce con un soplete de aire/acetileno, ya que sólo se utiliza un gas.
Versatilidad
Los sistemas de oxígeno/acetileno son una opción popular debido a su capacidad para trabajar en una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, el acero puede soldarse con puntas estándar o cortarse con un accesorio de corte. Los tubos de gran diámetro también pueden calentarse con una punta de llama múltiple. Para soldar, se prefieren los sistemas de aire/acetileno. Las características de la llama permiten un menor aporte de calor y reducen el riesgo de sobrecalentamiento de la soldadura y el fundente.
Características de la llama y soldadura fuerte
Ya se ha mencionado el hecho de que la llama de oxígeno/acetileno tiene una temperatura más alta. Lo importante no es la temperatura en sí misma, sino cómo se distribuye el calor.
En la soldadura o el corte, la llama de oxígeno/acetileno es necesaria porque el calor debe concentrarse en un punto pequeño. En el caso de la soldadura fuerte, se requiere un mecanismo diferente llamado "acción capilar" para arrastrar la aleación fundida de la soldadura fuerte al espacio entre las piezas. Para conseguir una acción capilar uniforme, ambas piezas deben calentarse uniformemente antes de añadir la varilla. Este amplio precalentamiento favorece la conducción del calor a través de la unión y hace que ambas piezas alcancen la temperatura correcta de soldadura.
Dado que la temperatura más alta se concentra en el extremo del cono interior, si se utiliza oxígeno/acetileno para la soldadura fuerte, el soplete debe mantenerse en movimiento para distribuir uniformemente el calor. El soplete también debe situarse más lejos o la intensidad de la llama sobrecalentará la pieza, algo especialmente problemático en el latón o el aluminio.
La llama de aire/acetileno es más tolerante. El cono interior puede colocarse más cerca de la pieza y dejarse allí más tiempo con menos posibilidades de que se queme. La llama más ancha tiende a envolver el tubo/accesorio y proporciona una distribución más amplia del calor. Muchos en la industria consideran que estas características facilitan la soldadura fuerte, especialmente para los nuevos técnicos.
Aluminio
Al soldar cobre, las varillas de fósforo-cobre-plata se funden a una temperatura significativamente inferior al punto de fusión del metal base de 1.981 °F. Se está produciendo un cambio en la industria hacia las bobinas de aluminio y otros componentes. La reparación del aluminio es diferente. El metal base se funde a aproximadamente 1.200 °F, pero la mayoría de los metales de relleno utilizados para el aluminio se funden justo por debajo de esta temperatura, a menudo proporcionando sólo una diferencia de 130 °F.
Las temperaturas más bajas de fusión del aluminio significan que la entrada de calor debe reducirse y que debe evitarse centrar la llama en un punto. Utilice el oxígeno/acetileno con cuidado: la mayor temperatura de la llama, especialmente cerca del cono interior, puede fundir rápidamente el tubo de aluminio. La menor entrada de calor del aire/acetileno y el patrón de llama más amplio suelen facilitar este trabajo.
Patrón de propagación del calor del aire/acetileno (izquierda) y del oxígeno/acetileno (derecha)
Resumen
En la mayor parte de los Estados Unidos, los equipos de oxígeno/acetileno mantienen su dominio en la industria. Sin embargo, para muchas aplicaciones de soldadura fuerte de aire acondicionado, los sopletes de aire/acetileno son una alternativa lógica. Los contratistas que prueban los sopletes de aire/acetileno a menudo encuentran que su portabilidad y su menor coste de funcionamiento compensan fácilmente el potencial de un tiempo de calentamiento ligeramente más largo.
Bob Henson es director técnico de Harris Products Group y cuenta con 35 años de experiencia en unión de metales. Es miembro de la American Welding Society, y preside el comité A5H que redacta las especificaciones de metales de aportación y fundentes para soldadura fuerte. |Henson es miembro del Comité de Fabricantes de Soldadura de la AWS; del Grupo de Actividades Técnicas de EE.UU. que revisa los documentos internacionales de soldadura fuerte de la ISO; así como del Comité Técnico de HVACR de la National SkillsUSA. También es miembro de RSES y de MSAC.
Mike Scruggs es especialista en asistencia técnica del Grupo de Productos Harris y formador principal en materia de soldadura fuerte. Es inspector de soldadura certificado por la American Welding Society y miembro del comité AWS A5H que redacta las especificaciones de aleaciones y fundentes para soldadura fuerte. Es juez de la competición de soldadura fuerte HVACR en el evento National Skills-USA, y es miembro del consejo asesor de HVACR de la Butler Tech Vocational School (Hamilton, OH).