

La soldadura oxiacetilénica (comúnmente llamada soldadura oxiacetilénica , soldadura oxi o soldadura a gas en los Estados Unidos) y el corte oxiacetilénico son procesos que utilizan gases combustibles (o combustibles líquidos como gasolina , diésel, biodiésel, queroseno , etc.) y oxígeno para soldar o cortar metales. Los ingenieros franceses Edmond Fouché y Charles Picard fueron los primeros en desarrollar la soldadura oxiacetilénica en 1903. [ 1 ] Se utiliza oxígeno puro, en lugar de aire , para aumentar la temperatura de la llama y permitir la fusión localizada del material de la pieza de trabajo (por ejemplo, acero) en un ambiente controlado.

Una llama común de propano /aire arde a unos 2250 K (1980 °C; 3590 °F) , [ 2 ] una llama de propano/oxígeno arde a unos 2526 K (2253 °C; 4087 °F) , [ 3 ] una llama de oxihidrógeno arde a 3073 K (2800 °C; 5072 °F) y una llama de acetileno /oxígeno arde a unos 3773 K (3500 °C; 6332 °F) . [ 4 ]
A principios del siglo XX, antes del desarrollo y la disponibilidad de electrodos de soldadura por arco revestidos a finales de la década de 1920, capaces de realizar soldaduras sólidas en acero, la soldadura oxiacetilénica era el único proceso que permitía obtener soldaduras de excepcional calidad en prácticamente todos los metales de uso comercial de la época. Esto incluía no solo acero al carbono, sino también aceros aleados, hierro fundido , aluminio y magnesio . En las últimas décadas, ha sido reemplazada en casi todos los usos industriales por diversos métodos de soldadura por arco que ofrecen mayor velocidad y, en el caso de la soldadura por arco de tungsteno con gas , la capacidad de soldar metales muy reactivos como el titanio .
La soldadura oxiacetilénica se sigue utilizando para trabajos artísticos en metal y en pequeños talleres domésticos, así como en situaciones donde el acceso a la electricidad (por ejemplo, mediante un cable de extensión o un generador portátil) presentaría dificultades. El soplete de soldadura oxiacetilénica (y otras mezclas de gases oxicombustibles) sigue siendo una fuente de calor fundamental para la soldadura fuerte manual , así como para el conformado, la preparación y el tratamiento térmico localizado de metales . Además, el corte oxiacetilénico se sigue utilizando ampliamente, tanto en la industria pesada como en operaciones de reparación e industria ligera.
En la soldadura oxiacetilénica , se utiliza un soplete para soldar metales. La soldadura se produce cuando dos piezas se calientan a una temperatura que genera un baño de metal fundido. Este baño suele contener un material de aporte. La selección del material de aporte depende de los metales que se van a soldar.

En el corte oxiacetilénico , se utiliza un soplete para calentar el metal hasta su temperatura de ignición . A continuación, se dirige un chorro de oxígeno hacia el metal, quemándolo hasta convertirlo en un óxido metálico que sale del corte en forma de escoria . [ 5 ]
Las antorchas que no mezclan combustible con oxígeno (sino que utilizan aire atmosférico) no se consideran antorchas oxiacetilénicas y suelen identificarse por tener un solo depósito (el corte oxiacetilénico requiere dos suministros separados: combustible y oxígeno). La mayoría de los metales no se pueden fundir con una antorcha de un solo depósito. Por consiguiente, estas antorchas suelen ser adecuadas para soldar con latón y con agua caliente, pero no para soldar con agua caliente.
Usos
Los sopletes de oxicorte se utilizan o se han utilizado para:
- Calentamiento de metales: en la industria automotriz y otras industrias con el fin de aflojar sujetadores atascados.
- La llama neutra se utiliza para unir y cortar todos los metales ferrosos y no ferrosos, excepto el latón.
- Deposición de metal para construir una superficie, como en el recubrimiento duro .
- Además, se utilizan llamas de oxihidrógeno:
- En el trabajo de la piedra para el "flameado", donde la piedra se calienta y la capa superior se agrieta y se rompe, se acopla un cepillo circular de acero a una amoladora angular y se utiliza para eliminar la primera capa, dejando una superficie rugosa similar al bronce martillado.
- En la industria del vidrio para "pulido al fuego".
- En la producción de joyería para "soldadura por agua" utilizando un soplete de agua (un soplete de oxihidrógeno cuyo suministro de gas se genera inmediatamente por electrólisis del agua).
- En la reparación de automóviles, quitar un perno atascado .
- Antiguamente, se utilizaba para calentar terrones de cal viva y obtener una luz blanca brillante llamada luz de cal , en teatros o linternas ópticas ("mágicas").
- Antiguamente, en las fábricas de platino , ya que el platino solo es fusible en la llama de oxihidrógeno y en un horno eléctrico.
En resumen, los equipos de oxicorte son bastante versátiles, no solo porque se prefieren para ciertos tipos de soldadura de hierro o acero, sino también porque se prestan para la soldadura fuerte, la soldadura por brazing, el calentamiento de metales (para recocido o templado, doblado o conformado), la eliminación de óxido o cascarilla, el aflojamiento de tuercas y pernos corroídos, y son un medio omnipresente para cortar metales ferrosos.
Aparato
El equipo utilizado en la soldadura a gas consta básicamente de una fuente de oxígeno y una fuente de gas combustible (generalmente en cilindros ), dos reguladores de presión , dos mangueras flexibles (una para cada cilindro) y un soplete. Este tipo de soplete también se puede utilizar para soldar con latón y con latón . Los cilindros suelen transportarse en un carro especial con ruedas .
Se han dado ejemplos de equipos de corte con oxihidrógeno que utilizan pequeños cilindros de gas ( del tamaño de los que se usan para buceo ) que el usuario lleva en la espalda mediante un arnés tipo mochila, para trabajos de rescate y similares.
También existen ejemplos de sopletes de corte de combustible líquido, tanto presurizados como no presurizados, que suelen utilizar gasolina. Estos se emplean por su mayor potencia de corte en comparación con los sistemas de combustible gaseoso y por su mayor portabilidad respecto a los sistemas que requieren dos depósitos de alta presión.
Regulador
El regulador garantiza que la presión del gas de los tanques coincida con la presión requerida en la manguera. El operador ajusta el caudal mediante válvulas de aguja en el soplete. Un control preciso del caudal con una válvula de aguja depende de una presión de entrada constante.
La mayoría de los reguladores tienen dos etapas. La primera etapa es un regulador de presión fija que libera gas del cilindro a una presión intermedia constante, a pesar de que la presión en el cilindro disminuye a medida que se consume el gas. Esto es similar a la primera etapa de un regulador de buceo . La segunda etapa, ajustable, controla la reducción de presión desde la presión intermedia hasta la baja presión de salida. El regulador cuenta con dos manómetros: uno que indica la presión del cilindro y otro que indica la presión de la manguera. El mando de ajuste del regulador a veces viene calibrado de forma aproximada, pero para un ajuste preciso es necesario observar el manómetro.
Algunos reguladores de oxígeno-combustible más sencillos o económicos solo cuentan con un regulador de una etapa o un manómetro. Un regulador de una etapa tiende a permitir una reducción en la presión de salida a medida que se vacía el cilindro, lo que requiere un reajuste manual. Para usuarios de bajo volumen, esta simplificación es aceptable. Los reguladores de soldadura, a diferencia de los reguladores de calefacción de GLP más sencillos, conservan su manómetro de presión de salida (manguera) y no dependen de la calibración del mando de ajuste. Los reguladores de una etapa más económicos a veces omiten el manómetro de contenido del cilindro o reemplazan el manómetro de esfera preciso por un manómetro de "botón ascendente" más económico y menos preciso.
mangueras de gas
Las mangueras están diseñadas para soldar y cortar metal. Se puede usar un diseño de manguera doble o gemela, donde las mangueras de oxígeno y combustible están unidas. Si se usan mangueras separadas, deben sujetarse con abrazaderas a intervalos de aproximadamente 1 metro (3 pies) , aunque esto no se recomienda para aplicaciones de corte, ya que las gotas de metal fundido que se desprenden durante el proceso pueden quedar atrapadas entre las mangueras donde están unidas y perforarlas, liberando el gas a presión que contienen, el cual, en el caso del gas combustible, generalmente se inflama.
Las mangueras están codificadas por colores para su identificación visual. El color de las mangueras varía según el país. En Estados Unidos, la manguera de oxígeno es verde y la de combustible es roja. [ 6 ] En el Reino Unido y otros países, la manguera de oxígeno es azul (aún se pueden encontrar mangueras negras en equipos antiguos) y la de acetileno (combustible) es roja. [ 7 ] Si se utiliza gas licuado de petróleo (GLP), como el propano , la manguera de combustible debe ser naranja, lo que indica que es compatible con GLP. El GLP dañará una manguera incompatible, incluidas la mayoría de las mangueras de acetileno.
Los conectores roscados de las mangueras tienen una orientación específica para evitar conexiones erróneas accidentales: la rosca de la manguera de oxígeno es dextrógira (como es habitual), mientras que la de la manguera de gas combustible es levógira. [ 6 ] Las roscas levógiras también tienen una ranura de identificación en sus tuercas.
Las conexiones herméticas entre las mangueras flexibles y los racores rígidos se realizan mediante abrazaderas o casquillos de engaste , a menudo denominados abrazaderas en O, sobre racores con púas. El uso de abrazaderas de tornillo sin fin o abrazaderas Jubilee está específicamente prohibido en el Reino Unido y otros países. [ 8 ]
Válvula antirretorno
El acetileno no solo es inflamable; en ciertas condiciones, es explosivo . Aunque tiene un límite superior de inflamabilidad en el aire del 81%, [ 9 ] su comportamiento de descomposición explosiva hace que esto sea irrelevante. Si una onda de detonación entra en el tanque de acetileno, este se desintegrará debido a la descomposición. Las válvulas de retención comunes que normalmente impiden el reflujo no pueden detener una onda de detonación porque no son capaces de cerrarse antes de que la onda pase por la compuerta. Por esa razón, se necesita un dispositivo de seguridad contra retroceso de llama . Está diseñado para operar antes de que la onda de detonación llegue desde el lado de la manguera al lado de suministro.
Entre el regulador y la manguera, e idealmente entre la manguera y la antorcha tanto en las líneas de oxígeno como de combustible, se debe instalar un dispositivo antirretorno o una válvula de retención para evitar que la llama o la mezcla de oxígeno y combustible regresen a cualquiera de los cilindros y dañen el equipo o provoquen la explosión de un cilindro.
La práctica europea consiste en instalar dispositivos antirretorno en el regulador y válvulas antirretorno en el soplete. La práctica estadounidense consiste en instalar ambos en el regulador.
El dispositivo antirretorno evita que las ondas de choque aguas abajo regresen por las mangueras y entren en el cilindro, pudiendo provocar su ruptura. Esto se debe a que dentro de algunas partes del equipo (específicamente en el mezclador y la boquilla) hay cantidades de mezcla de combustible y oxígeno que podrían explotar si el equipo se apaga incorrectamente, y el acetileno se descompone a presiones o temperaturas excesivas. Si la onda de presión provoca una fuga aguas abajo del dispositivo antirretorno, este permanecerá apagado hasta que alguien lo reactive.
Controlador de el volumen
Una válvula de retención permite el flujo de gas en una sola dirección. Generalmente, consiste en una cámara que contiene una bola presionada contra un extremo por un resorte. El flujo de gas en una dirección empuja la bola, y la falta de flujo o un flujo inverso permite que el resorte empuje la bola hacia la entrada, bloqueándola. A diferencia de un dispositivo antirretorno, una válvula de retención no está diseñada para bloquear una onda de choque. Esta onda podría producirse cuando la bola se encuentra tan lejos de la entrada que la onda la sobrepasará antes de que pueda alcanzar su posición de cierre.
Antorcha
La antorcha es la herramienta que el soldador sostiene y manipula para realizar la soldadura. Cuenta con una conexión y válvula para el gas combustible y otra para el oxígeno, un mango para sujetarla y una cámara de mezcla (inclinada) donde se combinan el gas combustible y el oxígeno, con una punta donde se forma la llama. Existen dos tipos básicos de antorchas: de presión positiva y de baja presión o de inyección.

soplete de soldadura
Un cabezal de soplete se utiliza para soldar metales. Se puede identificar por tener solo uno o dos tubos que van a la boquilla, carecer de gatillo de oxígeno y tener dos perillas de válvula en la parte inferior del mango que permiten al operador ajustar el flujo de oxígeno y combustible respectivamente.
soplete de corte

Un cabezal de soplete de corte se utiliza para cortar materiales. Es similar a un soplete de soldadura, pero se distingue por el gatillo o la palanca de soplado de oxígeno.
Al cortar, el metal se calienta primero con la llama hasta que adquiere un color rojo cereza. Una vez alcanzada esta temperatura, se suministra oxígeno a las partes calentadas mediante el gatillo de inyección. Este oxígeno reacciona con el metal, generando más calor y formando un óxido que luego se expulsa de la zona cortada. Es el calor el que continúa el proceso de corte. El soplete solo calienta el metal para iniciar el proceso; el calor adicional lo proporciona la combustión del metal.
El punto de fusión del óxido de hierro es aproximadamente la mitad del del metal que se está cortando. Al quemarse el metal, se convierte inmediatamente en óxido de hierro líquido y fluye fuera de la zona de corte. Sin embargo, parte del óxido de hierro permanece en la pieza, formando una escoria dura que se puede eliminar mediante golpes suaves o esmerilado.
antorcha de capullo de rosa
Un soplete de llama en forma de capullo de rosa se utiliza para calentar metales para doblarlos, enderezarlos, etc., cuando se necesita calentar una superficie grande. Se llama así porque la llama en el extremo se asemeja a un capullo de rosa . Un soplete de soldadura también se puede utilizar para calentar áreas pequeñas, como tuercas y tornillos oxidados.
Soplete de inyección
Un soplete oxiacetilénico típico, llamado soplete de igual presión, simplemente mezcla los dos gases. En un soplete de inyección, el oxígeno a alta presión sale de una pequeña boquilla dentro del cabezal del soplete, arrastrando consigo el gas combustible mediante el efecto Venturi .
Combustibles
Los procesos de oxicorte pueden utilizar diversos gases combustibles (o líquidos combustibles), siendo el acetileno el más común . Otros gases que pueden emplearse son el propileno , el gas licuado de petróleo (GLP), el propano, el gas natural , el hidrógeno y el gas MAPP . Los sistemas de corte con combustible líquido utilizan combustibles como la gasolina, el diésel, el queroseno y, posiblemente, algunos combustibles de aviación.
Acetileno

El acetileno es el combustible principal para la soldadura oxiacetilénica y el combustible preferido para trabajos de reparación, corte y soldadura en general. El gas acetileno se transporta en cilindros especiales diseñados para mantenerlo disuelto. Estos cilindros se rellenan con materiales porosos (por ejemplo, fibra de kapok , tierra de diatomeas o, antiguamente, amianto ) y luego se llenan hasta aproximadamente el 50 % de su capacidad con acetona , ya que el acetileno es soluble en ella. Este método es necesario porque, por encima de 207 kilopascales (30 libras por pulgada cuadrada ) (presión absoluta), el acetileno es inestable y puede explotar .
Cuando el tanque está lleno, la presión es de aproximadamente 1700 kPa (247 psi) . Al combinarse con oxígeno , el acetileno arde a una temperatura de entre 3200 y 3500 grados Celsius (5790 y 6330 grados Fahrenheit ) , la más alta entre los combustibles gaseosos de uso común. Como combustible, la principal desventaja del acetileno en comparación con otros combustibles es su elevado precio.
Dado que el acetileno es inestable a una presión aproximadamente equivalente a 10 metros (33 pies ) bajo el agua, el corte y la soldadura sumergidos en agua se reservan para el hidrógeno en lugar del acetileno.

Gasolina
Las pruebas demostraron que un soplete de oxigasolina puede cortar placas de acero de hasta 13 mm ( 0,5 pulg .) de espesor a la misma velocidad que el oxiacetileno. En espesores de placa mayores a 13 mm ( 0,5 pulg .), la velocidad de corte fue mejor que la del oxiacetileno; a 110 mm ( 4,5 pulg .) , fue tres veces más rápido. [ 10 ] Además, el vapor del combustible líquido tiene una densidad aproximadamente cuatro veces mayor que la de un combustible gaseoso. Se produce una llama de corte de alta velocidad debido a la enorme expansión de volumen durante la transición del líquido a vapor, lo que permite que la llama de corte atraviese los huecos (espacio de aire entre las placas).
Los sopletes de oxicorte también pueden cortar pintura, suciedad, óxido y otros materiales contaminantes que recubren el acero antiguo. Este sistema proporciona una oxidación de casi el 100 % durante el corte, dejando prácticamente nada de acero fundido en la escoria, lo que evita que el material cortado se adhiera. El costo operativo de un soplete de gasolina suele ser entre un 75 % y un 90 % menor que el de uno de propano o acetileno.
La gasolina puede alimentarse desde un tanque presurizado (cuya presión puede bombearse manualmente o suministrarse desde una bombona de gas) o desde un tanque no presurizado, y el combustible es aspirado hacia el soplete por un efecto Venturi creado por el flujo de oxígeno presurizado. [ 10 ] Otro método de bajo costo comúnmente utilizado por los joyeros en Asia consiste en utilizar aire burbujeado a través de un recipiente de gasolina mediante una bomba de aire accionada con el pie, y quemar la mezcla de combustible y aire en un soplete de soldadura especializado.
Hidrógeno
El hidrógeno produce una llama limpia y es adecuado para su uso en aluminio . Puede utilizarse a mayor presión que el acetileno, por lo que resulta útil para la soldadura y el corte subacuáticos. Es un tipo de llama idóneo para calentar grandes cantidades de material. La temperatura de la llama es elevada: aproximadamente 2000 °C para el hidrógeno gaseoso en aire a presión atmosférica [ 11 ] , y hasta 2800 °C cuando se premezcla en una proporción de 2:1 con oxígeno puro (oxihidrógeno).
En algunas antorchas de oxihidrógeno, el oxígeno y el hidrógeno se producen mediante la electrólisis del agua en un aparato conectado directamente a la antorcha. Tipos de este tipo de antorcha:
- El oxígeno y el hidrógeno se extraen por separado de la celda de electrólisis y se introducen en las dos conexiones de gas de un soplete de oxicorte convencional. Esto ocurre en el soplete de agua, que a veces se utiliza en pequeños sopletes para la fabricación de joyas y aparatos electrónicos .
- La mezcla de oxígeno e hidrógeno se extrae de la celda de electrólisis y se conduce a una antorcha especial diseñada para evitar el retroceso de llama. Véase oxihidrógeno.
Gas MPS y MAPP
El gas metilacetileno-propadieno (MAPP) y el gas licuado de petróleo (GLP ) son combustibles similares, ya que el GLP es gas licuado de petróleo mezclado con MPP. Posee las mismas características de almacenamiento y transporte que el GLP y un poder calorífico ligeramente inferior al del acetileno. Debido a que puede transportarse en pequeños contenedores para su venta en tiendas minoristas, es utilizado por aficionados, grandes empresas industriales y astilleros, ya que no se polimeriza a altas presiones (superiores a 15 psi aproximadamente, como sí lo hace el acetileno) y, por lo tanto, es mucho menos peligroso.
Además, se puede almacenar una mayor cantidad en un solo lugar, ya que su mayor compresibilidad permite introducir más gas en un tanque. El gas MAPP se puede utilizar a presiones mucho más altas que el acetileno, a veces hasta 40 o 50 psi en sopletes de corte oxiacetilénico de alto volumen que pueden cortar acero de hasta 300 mm de espesor . Otros gases de soldadura que generan temperaturas comparables requieren procedimientos especiales para su transporte y manipulación seguros. Se recomienda el MPS y el MAPP para aplicaciones de corte, en particular, en lugar de para soldadura.
El 30 de abril de 2008, la planta de Petromont Varennes cerró sus unidades de craqueo de metilacetileno/propadieno. Al ser la única planta norteamericana que producía gas MAPP, varias empresas que habían reenvasado los productos de Dow y Varennes introdujeron diversos sustitutos; la mayoría de estos sustitutos son propileno (véase más abajo).
Propileno y gas combustible
El propileno se utiliza en soldadura y corte industrial. Su comportamiento al cortar es similar al del propano. Al usar propileno, rara vez es necesario limpiar la punta del soplete. A menudo, resulta ventajoso cortar con un soplete de inyección (véase la sección de propano ) en lugar de un soplete de presión constante al usar propileno. Varios proveedores norteamericanos han comenzado a comercializar propileno bajo marcas registradas como FG2 y Fuel-Max.
Butano, propano y mezclas de butano/propano
El butano , al igual que el propano , es un hidrocarburo saturado. El butano y el propano no reaccionan entre sí y se mezclan habitualmente. El butano hierve a 0,6 °C (33,1 °F) . El propano es más volátil, con un punto de ebullición de -42 °C (-44 °F) . La vaporización es rápida a temperaturas superiores a su punto de ebullición. El poder calorífico de ambos es prácticamente igual. Por lo tanto, se mezclan para alcanzar la presión de vapor requerida por el usuario final, dependiendo de las condiciones ambientales. Si la temperatura ambiente es muy baja, se prefiere el propano para lograr una mayor presión de vapor a dicha temperatura.
El propano no arde tan caliente como el acetileno en su cono interior, por lo que rara vez se usa para soldar. [ 12 ] Sin embargo, el propano tiene una cantidad muy alta de BTU por pie cúbico en su cono exterior, por lo que con el soplete adecuado ( tipo inyector ) puede hacer un corte más rápido y limpio que el acetileno, y es mucho más útil para calentar y doblar que el acetileno.
La temperatura máxima de llama neutra del propano en oxígeno es de 2822 °C (5112 °F) . [ 13 ]
El propano es más barato que el acetileno y más fácil de transportar. [ 14 ]
Costes operativos
A continuación se presenta una comparación de los costos operativos en el corte de placas de 1/2 pulgada (13 mm ) . Los costos se basan en el costo promedio del oxígeno y diferentes combustibles en mayo de 2012. El costo operativo con gasolina fue un 25 % del de propano y un 10 % del de acetileno. Las cifras variarán según la fuente de oxígeno o combustible, el tipo de corte y el entorno o situación de corte. [ 15 ]
El papel del oxígeno
El oxígeno no es el combustible. Es el agente oxidante , que se combina químicamente con el combustible para producir el calor necesario para la soldadura. Este proceso se denomina «oxidación», pero el término más específico y comúnmente utilizado en este contexto es « combustión ». En el caso del hidrógeno, el producto de la combustión es simplemente agua. Para los demás combustibles de hidrocarburos, se producen agua y dióxido de carbono. El calor se libera porque las moléculas de los productos de la combustión tienen un estado energético inferior al de las moléculas del combustible y del oxígeno. En el corte con oxicorte, la oxidación del metal que se corta (normalmente hierro) produce casi todo el calor necesario para «quemar» la pieza de trabajo.
El oxígeno se suele producir en otro lugar mediante la destilación de aire licuado y se transporta al lugar de soldadura en recipientes de alta presión (comúnmente llamados "tanques" o "cilindros") a una presión de aproximadamente 21 000 kPa (3000 lbf/in² = 200 atmósferas). También se transporta en estado líquido en recipientes tipo Dewar (como un termo grande ) a lugares que utilizan grandes cantidades de oxígeno.
También es posible separar el oxígeno del aire haciéndolo pasar, a presión, a través de un tamiz de zeolita que adsorbe selectivamente el nitrógeno y deja pasar el oxígeno (y el argón ). Esto proporciona una pureza de oxígeno de aproximadamente el 93 %. Este método funciona bien para la soldadura fuerte, pero se necesita oxígeno de mayor pureza para obtener un corte limpio y sin escoria al mecanizar.
Tipos de llama

El soldador puede ajustar la llama de oxiacetileno para que sea carburante (también conocida como reductora), neutra u oxidante. El ajuste se realiza añadiendo más o menos oxígeno a la llama de acetileno. La llama neutra es la que se usa con mayor frecuencia al soldar o cortar. El soldador la utiliza como punto de partida para todos los demás ajustes de llama, ya que es muy fácil de definir. Esta llama se obtiene cuando, al abrir lentamente la válvula de oxígeno en el cuerpo de la antorcha, el soldador observa inicialmente solo dos zonas de llama. En ese punto, el acetileno se quema completamente en el oxígeno de soldadura y el aire circundante. [ 5 ] La llama es químicamente neutra.
Las dos partes de esta llama son el cono interior azul claro y el cono exterior azul oscuro a incoloro. En el cono interior es donde se combinan el acetileno y el oxígeno. La punta de este cono interior es la parte más caliente de la llama. Alcanza aproximadamente 6000 °F (3320 °C) y proporciona suficiente calor para fundir fácilmente el acero. [ 5 ] En el cono interior, el acetileno se descompone y se quema parcialmente en hidrógeno y monóxido de carbono , que en el cono exterior se combinan con más oxígeno del aire circundante y arden.
Un exceso de acetileno genera una llama reductora (a veces llamada carbonizante). Esta llama se caracteriza por tres zonas: el cono interior caliente, una pluma de acetileno al rojo vivo y el cono exterior azulado. Este es el tipo de llama que se observa al añadir oxígeno al acetileno en combustión. La pluma se ajusta y se reduce progresivamente al añadir cantidades crecientes de oxígeno a la llama. Una pluma de soldadura se mide como 2X o 3X, donde X es la longitud del cono interior de la llama.
El carbono no quemado aísla la llama y reduce la temperatura a aproximadamente 2760 °C (5000 °F) . La llama reductora se utiliza normalmente en operaciones de recubrimiento duro o en técnicas de soldadura de tuberías por el revés. La pluma se produce por la combustión incompleta del acetileno, lo que genera un exceso de carbono en la llama. Parte de este carbono se disuelve en el metal fundido, carbonizándolo. La llama carbonizante tiende a eliminar el oxígeno de los óxidos de hierro que puedan estar presentes, lo que ha dado lugar a que se la conozca como "llama reductora". [ 5 ]
La llama oxidante es el tercer ajuste posible de la llama. Ocurre cuando la proporción de oxígeno a acetileno requerida para una llama neutra se ha modificado para producir un exceso de oxígeno. Este tipo de llama se observa cuando los soldadores añaden más oxígeno a la llama neutra. Esta llama es más caliente que las otras dos porque los gases combustibles no tendrán que buscar tan lejos para encontrar la cantidad necesaria de oxígeno, ni calentar tanto carbono térmicamente inerte. [ 5 ] Se denomina llama oxidante debido a su efecto sobre el metal. Este ajuste de la llama generalmente no es el preferido. La llama oxidante crea óxidos indeseables que perjudican la estructura y la mecánica de la mayoría de los metales. En una llama oxidante, el cono interior adquiere un tinte violáceo, se estrecha y se vuelve más pequeño en la punta, y el sonido de la llama se vuelve áspero. Una llama ligeramente oxidante se utiliza en la soldadura fuerte y el recubrimiento de bronce, mientras que una llama más fuertemente oxidante se utiliza en la soldadura por fusión de ciertos latones y bronces. [ 5 ]
El tamaño de la llama se puede ajustar, hasta cierto punto, mediante las válvulas del soplete y los reguladores, pero principalmente depende del tamaño del orificio de la boquilla. De hecho, primero se debe elegir la boquilla según el trabajo a realizar y, a continuación, ajustar los reguladores en consecuencia.
Soldadura
La llama se aplica al metal base y se mantiene hasta que se forma un pequeño charco de metal fundido. Este charco se desplaza siguiendo la trayectoria deseada para el cordón de soldadura. Generalmente, se añade más metal al charco a medida que se avanza, sumergiendo una varilla de soldadura o de aporte en el metal fundido. El charco de metal se desplazará hacia la zona donde el metal esté más caliente. Esto se logra mediante la manipulación del soplete por parte del soldador.
La cantidad de calor aplicada al metal depende del tamaño de la punta de soldadura, la velocidad de avance y la posición de soldadura. El tamaño de la llama viene determinado por el tamaño de la punta de soldadura. El tamaño adecuado de la punta viene determinado por el espesor del metal y el diseño de la junta.
Las presiones del gas de soldadura con oxiacetileno se ajustan según las recomendaciones del fabricante. El soldador modificará la velocidad de avance para mantener un ancho de cordón uniforme. La uniformidad es un atributo de calidad que indica un buen trabajo. A los soldadores capacitados se les enseña a mantener el mismo tamaño del cordón al inicio y al final de la soldadura. Si el cordón se ensancha demasiado, el soldador aumenta la velocidad de avance. Si el cordón se estrecha demasiado o si se pierde el baño de fusión, el soldador reduce la velocidad de avance. Soldar en posición vertical o sobre cabeza suele ser más lento que soldar en posición horizontal o plana.
El soldador debe añadir la varilla de aporte al baño de fusión. Además, debe mantener el metal de aporte en la zona exterior caliente de la llama cuando no lo esté añadiendo al baño de fusión para protegerlo de la oxidación. No permita que la llama de soldadura queme el metal de aporte. Este no penetrará en el metal base y se verá como una serie de puntos fríos sobre el metal base. Una soldadura fría tiene muy poca resistencia. Cuando el metal de aporte se añade correctamente al baño de fusión, la soldadura resultante será más resistente que el metal base original.
La soldadura de plomo o " quemado de plomo " era mucho más común en el siglo XIX para realizar algunas conexiones de tuberías y tanques. Se requiere gran habilidad, pero se puede aprender rápidamente. [ 16 ] En la construcción de edificios hoy en día, algunas láminas de plomo se sueldan, pero las láminas de cobre soldadas son mucho más comunes en Estados Unidos. En la industria de reparación de carrocerías de automóviles antes de la década de 1980, la soldadura con soplete de gas oxiacetilénico rara vez se usaba para soldar chapa metálica, ya que la deformación era un subproducto, así como el exceso de calor. Los métodos de reparación de carrocerías de automóviles en ese momento eran rudimentarios y producían defectos hasta que la soldadura MIG se convirtió en el estándar de la industria. Desde la década de 1970, cuando el acero de alta resistencia se convirtió en el estándar para la fabricación de automóviles, la soldadura eléctrica se convirtió en el método preferido. Después de la década de 1980, los sopletes de oxiacetileno dejaron de usarse para la soldadura de chapa metálica en el mundo industrializado.
Corte
Para el corte, la configuración es un poco diferente. Un soplete de corte tiene un cabezal en ángulo de 60 o 90 grados con orificios colocados alrededor de un chorro central. Los chorros exteriores son para llamas de precalentamiento de oxígeno y acetileno. El chorro central solo lleva oxígeno para el corte. El uso de varias llamas de precalentamiento en lugar de una sola llama permite cambiar la dirección del corte según se desee sin cambiar la posición de la boquilla ni el ángulo que forma el soplete con la dirección del corte, además de proporcionar un mejor equilibrio de precalentamiento. [ 5 ] Los fabricantes han desarrollado puntas personalizadas para gases MAPP, propano y propileno para optimizar las llamas de estos combustibles alternativos.
La llama no tiene como objetivo fundir el metal, sino llevarlo a su temperatura de ignición .
El gatillo del soplete inyecta oxígeno adicional a mayor presión a través del tercer tubo, desde el chorro central hacia la pieza de trabajo. Esto provoca la combustión del metal y expulsa el óxido fundido resultante hacia el otro lado. El corte ideal consiste en una ranura estrecha con un borde afilado a cada lado de la pieza; el sobrecalentamiento de la pieza, que provoca su fusión, genera un borde redondeado.



El corte se inicia calentando el borde o la cara frontal (como en el corte de formas como varillas redondas) del acero hasta la temperatura de ignición (aproximadamente un rojo cereza brillante) utilizando únicamente los inyectores de precalentamiento, y luego utilizando la válvula de oxígeno de corte independiente para liberar el oxígeno del inyector central. [ 5 ] El oxígeno se combina químicamente con el hierro del material ferroso para oxidarlo rápidamente en óxido de hierro fundido , produciendo el corte. Iniciar un corte en el centro de una pieza de trabajo se conoce como perforación.
En este punto conviene destacar varias cosas:
- El caudal de oxígeno es fundamental; un caudal insuficiente producirá un corte lento e irregular, mientras que un caudal excesivo desperdiciará oxígeno y generará un corte cóncavo amplio. Las lanzas de oxígeno y otros sopletes personalizados no cuentan con un control de presión independiente para el oxígeno de corte, por lo que la presión de oxígeno de corte debe controlarse mediante el regulador de oxígeno. La presión de oxígeno de corte debe coincidir con el orificio de oxígeno de la punta de corte. Se deben consultar los datos del fabricante de la punta para determinar las presiones de oxígeno de corte adecuadas para la punta específica. [ 5 ]
- La oxidación del hierro mediante este método es altamente exotérmica. Una vez iniciada, el acero se puede cortar a una velocidad sorprendente, mucho mayor que si simplemente se fundiera. En este punto, los chorros de precalentamiento sirven únicamente como apoyo. El aumento de temperatura será evidente por el intenso resplandor del material expulsado, incluso con gafas de seguridad adecuadas. Una lanza térmica es una herramienta que también utiliza la oxidación rápida del hierro para cortar prácticamente cualquier material.
- Dado que el metal fundido sale de la pieza de trabajo, debe haber espacio en el lado opuesto para que el chorro pueda salir. Siempre que sea posible, las piezas de metal se cortan sobre una rejilla que permite que el metal fundido caiga libremente al suelo. El mismo equipo puede utilizarse para sopletes de oxiacetileno y sopletes de soldadura, simplemente cambiando la parte del soplete que se encuentra delante de las válvulas.
Para un equipo básico de oxicorte, la velocidad de corte en perfiles de acero ligero suele ser casi el doble que la de una amoladora de corte a gasolina . Las ventajas al cortar grandes secciones son evidentes: un soplete de oxicorte es ligero, pequeño y silencioso, y requiere muy poco esfuerzo para su uso, mientras que una amoladora angular es pesada y ruidosa, requiere un esfuerzo considerable por parte del operario y puede vibrar intensamente, lo que provoca rigidez en las manos y posible síndrome de vibración mano-brazo a largo plazo . Los sopletes de oxicorte pueden cortar fácilmente materiales ferrosos de más de 200 mm (7,9 pulgadas) . Las lanzas de oxígeno se utilizan en operaciones de desguace y cortan secciones de más de 200 mm de espesor. Las amoladoras de corte son inútiles para este tipo de aplicaciones.
Las cortadoras robóticas de oxicorte a veces utilizan una boquilla divergente de alta velocidad. Esta emplea un chorro de oxígeno que se abre ligeramente a lo largo de su recorrido. Esto permite que el oxígeno comprimido se expanda al salir, formando un chorro de alta velocidad que se dispersa menos que una boquilla de orificio paralelo, lo que permite un corte más limpio. Estas máquinas no se utilizan para el corte manual, ya que requieren un posicionamiento muy preciso sobre la pieza de trabajo. Su capacidad para producir prácticamente cualquier forma a partir de grandes planchas de acero les augura un futuro prometedor en la construcción naval y en muchas otras industrias.
Los sopletes de oxipropano se suelen usar para cortar chatarra y ahorrar dinero, ya que el GLP es mucho más económico que el acetileno, aunque el propano no produce un corte tan limpio como el acetileno. El propano también se utiliza en la producción para cortar secciones muy grandes.
El oxiacetileno solo puede cortar aceros de bajo a medio contenido de carbono y hierro forjado . Los aceros de alto contenido de carbono son difíciles de cortar porque el punto de fusión de la escoria está más cerca del punto de fusión del metal base, por lo que la escoria resultante del corte no se expulsa en forma de chispas, sino que se mezcla con el metal fundido limpio cerca del corte. Esto impide que el oxígeno llegue al metal limpio y lo queme. En el caso del hierro fundido , el grafito entre los granos y la forma de los granos mismos interfieren con la acción de corte del soplete. Los aceros inoxidables tampoco se pueden cortar porque el material no arde fácilmente. [ 17 ]
Seguridad


La soldadura/corte con oxiacetileno generalmente no se considera difícil, pero hay una buena cantidad de puntos de seguridad sutiles que se deben aprender, tales como:
- No se debe utilizar más de 1/7 de la capacidad del cilindro por hora. Esto provoca que la acetona del interior del cilindro de acetileno se escape y contamine la manguera y, posiblemente, el soplete.
- El acetileno es peligroso a presiones superiores a 1 atm (15 psi). Es inestable y se descompone de forma explosiva.
- Una ventilación adecuada durante la soldadura ayudará a evitar una exposición excesiva a productos químicos.
protección ocular
Es imprescindible usar siempre la protección adecuada, como gafas de soldar , para proteger los ojos del deslumbramiento y las chispas. Se deben usar gafas de seguridad especiales, tanto para proteger al soldador como para garantizar una visión clara a través del resplandor amarillo-anaranjado que emite el fundente incandescente. En la década de 1940, las gafas para fundidores de cobalto se tomaban prestadas de las fundiciones de acero y estuvieron disponibles hasta la década de 1980.
Sin embargo, la falta de protección contra impactos, rayos ultravioleta, infrarrojos y luz azul provocó fatiga visual severa y daños oculares. También se adoptaron las gafas de didimio , desarrolladas para sopladores de vidrio en la década de 1960, hasta que muchos se quejaron de problemas oculares debido a la exposición excesiva a la luz infrarroja y azul, y a la insuficiente protección contra el sol. Hoy en día, se puede encontrar una protección ocular muy eficaz diseñada específicamente para la soldadura de aluminio con gas, que elimina por completo el resplandor naranja del sodio y proporciona la protección necesaria contra los rayos ultravioleta, infrarrojos, luz azul y los impactos, según las normas de seguridad ANSI Z87-1989 para lentes de uso especial. [ 18 ]
Seguridad con cilindros
Los tanques de combustible y oxígeno deben estar sujetos de forma segura y en posición vertical a una pared, poste o carro portátil. Un tanque de oxígeno es especialmente peligroso porque el gas se almacena a una presión de 21 MPa (3000 psi ; 210 atm ) cuando está lleno. Si el tanque se cae y daña la válvula, el oxígeno comprimido que escapa del cilindro puede expulsarlo a gran velocidad. Los tanques en este estado son capaces de atravesar una pared de ladrillos. [ 19 ] Por esta razón, un tanque de oxígeno nunca debe moverse sin que la tapa de la válvula esté bien atornillada.
En un sistema de soplete oxiacetilénico existen tres tipos de válvulas : la válvula del tanque, la válvula reguladora y la válvula del soplete. Cada gas del sistema cuenta con una de estas tres válvulas. El regulador convierte el gas a alta presión dentro de los tanques en un flujo a baja presión adecuado para la soldadura. Los cilindros de acetileno deben mantenerse en posición vertical para evitar que la acetona y el acetileno se separen en el material de aporte. [ 20 ]
Exposición química
Un riesgo menos evidente de la soldadura es la exposición a sustancias químicas nocivas. La exposición a ciertos metales, óxidos metálicos o monóxido de carbono puede provocar graves problemas de salud. Estas sustancias químicas dañinas pueden provenir del combustible, de la pieza de trabajo o de un recubrimiento protector. Al mejorar la ventilación en el entorno de soldadura, se reduce significativamente la exposición a sustancias químicas nocivas, independientemente de su origen.
El combustible más común en la soldadura es el acetileno, cuya reacción química se produce en dos etapas. La reacción primaria consiste en la disociación del acetileno en presencia de oxígeno, que genera calor, monóxido de carbono e hidrógeno: C₂H₂ + O₂ → 2CO + H₂ . A continuación, se produce una reacción secundaria en la que el monóxido de carbono y el hidrógeno se combinan con más oxígeno para producir dióxido de carbono y vapor de agua. Si la reacción secundaria no consume todos los reactivos de la reacción primaria, el proceso de soldadura puede generar grandes cantidades de monóxido de carbono. El monóxido de carbono también es un subproducto de muchas otras reacciones químicas incompletas.
Casi todos los metales son aleaciones de algún tipo. El cobre , el aluminio y otros metales comunes se alean ocasionalmente con berilio , un metal altamente tóxico . Al soldar o cortar este tipo de metal, se liberan altas concentraciones de humos tóxicos de berilio. La exposición prolongada al berilio puede provocar dificultad para respirar, tos crónica y una pérdida de peso significativa, acompañada de fatiga y debilidad general. Otros elementos de aleación, como el arsénico , el manganeso , la plata y el aluminio, pueden causar enfermedades a quienes se exponen a ellos.
Son más comunes los recubrimientos anticorrosivos en muchos componentes metálicos manufacturados. El zinc , el cadmio y los fluoruros se utilizan a menudo para proteger el hierro y el acero de la oxidación . Los metales galvanizados tienen un recubrimiento de zinc muy grueso. La exposición a los vapores de óxido de zinc puede provocar una enfermedad llamada " fiebre por humos metálicos ". Esta afección rara vez dura más de 24 horas, pero los casos graves pueden ser mortales. [ 21 ] Al igual que la gripe común , la fiebre, los escalofríos, las náuseas, la tos y la fatiga son efectos comunes de una alta exposición al óxido de zinc.
Escena retrospectiva
El retroceso de llama es la condición en la que la llama se propaga por las mangueras de un sistema de soldadura y corte oxiacetilénico. Para evitar esta situación, generalmente se emplea un dispositivo de seguridad contra retroceso de llama . [ 22 ] La llama arde hacia atrás dentro de la manguera, produciendo un chasquido o chirrido. Puede causar una explosión en la manguera con el potencial de lesionar o matar al operador. Usar una presión menor a la recomendada puede causar un retroceso de llama.
Véase también
- Lista de procesos de soldadura
- Soldadura por arco metálico con gas ("MIG"/"MAG")
- Soldadura por arco metálico protegido ("soldadura con electrodo revestido")
- Soldadura con gas inerte de tungsteno ("TIG")
- Corte por arco de aire
- Limpieza con llama
- Llama de oxihidrógeno
- corte por arco de plasma
- lanza térmica
- Soldadura subacuática
Referencias
- ↑ Carlisle, Rodney (2004). Scientific American Inventions and Discoveries , p. 365. John Wright & Songs, Inc., Nueva Jersey. ISBN 0-471-24410-4.
- ↑ Lide, David R. (29 de junio de 2004). CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85.ª edición . CRC Press. págs. 15–52 . ISBN 9780849304859.
- ↑ "Temperatura de llama adiabática" . www.engineeringtoolbox.com . Consultado el 2 de julio de 2015 .
- ↑ Ingeniería Mecánica Básica, 3.ª edición, Programa de estudios de Tecnología. Tata McGraw-Hill Education. 1 de mayo de 2000. pág. 106. ISBN 9780074636626.
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Manual de oxiacetileno, Union Carbide Corp 1975
- 1 2 "Fundamentos de la soldadura profesional" . 23 de abril de 2008. Archivado del original el 23 de abril de 2008.
- ↑ "Seguridad en soldadura, corte y procesos similares con gas" (PDF) . HSE . pág. 5.
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- 1 2 "Soplete de oxigasolina" (PDF) . www.dndkm.org . Consultado el 20 de mayo de 2024 .
- ↑ William Augustus Tilden (enero de 1999). Descubrimientos e invenciones químicas en el siglo XX . Adamant Media Corporation. pág. 80. ISBN 0-543-91646-4.
- ↑ Jeffus 1997 , pág. 742
- ↑ "Sopletes de corte y soldadura de gas ligeros DH3" . AES Industrial Supplies Limited . Consultado el 12 de mayo de 2021 .
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- ↑ davco.biz, "Sistemas de corte de oxicorte DAVCO SUPACUT" , consultado el 23 de diciembre de 2022.
- ↑ Davies, JH. Métodos modernos de soldadura aplicados a la práctica de taller, describiendo varios métodos: soldadura oxiacetilénica, soldadura eléctrica por costura... protección ocular en operaciones de soldadura [etc. ]... Nueva York: D. Van Nostrand Company, 1922. Impreso. Capítulo 2 Quemado de plomo, 6-12.
- ↑ Miller 1916 , pág. 270
- ↑ White, Kent (2008), Soldadura auténtica de aluminio con gas: El método revivido , TM Technologies
- ↑ "Cohete de cilindro de aire". MythBusters Discovery Channel, 18 de octubre de 2006.
- ↑ "Uso y seguridad del oxígeno y el acetileno - Capacitación AR" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 4 de marzo de 2016. Consultado el 3 de octubre de 2015 .
- ↑ "Fiebre por humos de zinc : un estudio de caso : tutorial de herrería en anvilfire iForge" . www.anvilfire.com .
- ↑ Swift, P.; Murray, J. (2008). FCS Welding L2 . Pearson Sudáfrica. pág. 286. ISBN 978-1-77025-226-4.
Bibliografía
- Miller, Samuel Wylie (1916). Soldadura oxiacetilénica . The Industrial Press.
- Jeffus, Larry F. (1997). Soldadura: Principios y aplicaciones (4.ª ed., ilustrada). Cengage Learning. ISBN 978-0-8273-8240-4.
Lecturas adicionales
- Althouse; Turnquist; Bowditch (1970). Soldadura moderna . Goodheart - Willcox . ISBN 9780870061097.
- La Enciclopedia de la Soldadura (novena edición). Equipo de The Welding Engineer. 1938.
Enlaces externos
- "Soldadura y corte con oxiacetileno" Popular Mechanics , diciembre de 1935, págs. 948-953
- Utilización de soldadura oxiacetilénica en láminas de aluminio aeronáutico
- Más información sobre el oxiacetileno.
- Historia de la soldadura en Welding.com
- Un libro electrónico sobre corte y soldadura oxiacetilénica
- Soplete de oxicorte en Everything2.com
- Información sobre soldadura fuerte con soplete
- Vídeo sobre cómo soldar láminas de plomo
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