19.6.13

MEDIOS DE UNIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS (II)

UNIÓN MEDIANTE SOLDADURA
Soldadura es el sistema de enlace con el que conseguimos una mayor continuidad en la distribución de las tensiones, ya que las uniones soldadas forman líneas continuas.
Se distinguen dos grupos fundamentales de soldadura:
Por compresión: En que las piezas, previamente fundidas, se unen por contacto o por presión.
por fusión: En la que el espacio comprendido entre las dos piezas a soldar, se cierra, una vez producida la fusión, con un material de aporte.
Procedimiento I: Soldeo electrónico manual, por arco descubierto, con electrodo fusible revestido.
Consiste en provocar un arco eléctrico entre el electrodo y las piezas que queremos soldar (fig. 1). Tanto el electrodo como las piezas comienzan a fundirse depositándose en la junta que se trata de soldar un cordón del material fundido del electrodo, que recibe el nombre de cordón de soldadura (fig. 2).


Procedimiento II: Soldeo eléctrico semiautomático o automático por arco en atmósfera gaseosa con alambre-electrodo fusible. (Fig. 5).


La atmósfera gaseosa de protección, se consigue mediante un chorro de gas argón o helio concéntrico con el electrodo y el arco.
Con electrodo fusible, constituye un procedimiento de soldeo automático, ya que el alambre electrodo se aporta continuamente a la junta, en donde se funden protegido por la atmósfera inerte.
Procedimiento III: Soldeo eléctrico automático, por arco sumergido, con a alambre-electrodo fusible desnudo. El alambre-electrodo se aporta continuamente según va avanzando. El fundente necesario para una buena soldadura, se distribuye en forma de polvos mediante un tubo. Es un procedimiento económico en trabajos en serie y con cordones largos.


Procedimiento IV: Soldeo eléctrico por resistencia. Puede ser:
Soldadura a tope de penetración completa


Soldadura por puntos


Soldadura a tope de penetración parcial


El cordón de soldadura. Clasificación de cordones.
La forma y el espesor de los cordones de soldadura dependerá de las piezas que tengamos que unir y de las tensiones que la soldadura haya de transmitir. En primer lugar habrá que distinguir entre soldaduras a tope (fig. 7) y soldadura en ángulo (fig. 8)


Soldadura a tope es aquella en la que el metal de aportación se dispone en la prolongación de una de las piezas u ocupa toda la superficie de contacto.
A tope en piezas, en prolongación, de igual sección (fig. 20).
A tope en piezas, en prolongación, de diferente sección (fig. 21).
A tope en T (fig. 22).
A tope en L (fig. 23).


Soldadura en ángulo, es aquella en la que el metal de aportación se sitúa en el ángulo formado por las dos piezas a unir, siendo, en general, su sección, distinta que las de ambas piezas que une.
En rincón (fig. 25). En esquina (fig. 27) En la ranura (fig. 28).
En solape (fig.26).


Por su forma: El cordón de soldadura puede ser: normal o cóncavo (fig. 9), plano (fig. 10) y aligerado o convexo (fig. 11).


su ejecución: Puede ser cordón continuo (fig. 12) cordón discontinuo (fig. 13) o por puntos (fig. 14)


Por su posición: Con respecto al soldador puede ser:
Cordón plano (fig. 15)que está situado en un plano horizontal y se ejecuta desde arriba.
Cordón horizontal (fig. 16) de dirección horizontal y situado en plano vertical. Se llama también de cornisa.
Cordón de ángulo horizontal (fig. 17) situado en la intersección de un plano horizontal y otro vertical; el cordón va sobre el plano horizontal.
Cordón vertical (fig. 18) de dirección vertical o próxima a ella.
Cordón de techo (fig. 19) que está situado horizontalmente pero por encima de la cabeza del operario, siendo el más difícil de realizar.


Preparación de los bordes.
Bordes escuadrados o naturales (fig. 13): Se emplean para piezas de pequeño espesor dentro de los siguientes límites:
6,5 mm. Soldeo manual y electrodo normal.
10 mm. Soldeo manual y electrodo de gran penetración.
16 mm. Soldeo automático.
Preparación de bordes en V: Puede ser V simétrica (fig 14 a) o asimétrica (fig. 14 b). Se emplea para unir piezas de espesor hasta 20 mm. Con soldeo por una cara y cordón de toma de raíz por la otra.
Preparación de bordes en U: Pueden ser simétrica (fig. 15 a) o asimétrica (fig. 16 b) o irregular (fig. 16 c). Une piezas de espesores entre 15 y 40 mm. Y el soldeo se ejecuta por las dos caras. Cuando solamente una cara es accesible, el soldeo se realiza con ayuda de chapa dorsal en la cara inaccesible y separando más las piezas. En las figuras 17 y 18, vemos las preparaciones de bordes escuadrados y en V. Las separaciones g que con las dos caras accesibles están entre 1 y 3.5 mm. Pasan a ser del tipo de los 7 mm.


Defectos de los cordones. Normativa.
1.Deficiencia de penetración.
2.Mordedura.
3.Desbordamiento.
4.Poros superficiales o picaduras.
5.Grietas de contracción.
6.Falta de penetración interna.
7.Defectos de unión entre las capas
por inclusión de escorias.
8.Oclusiones gaseosas.
9.Grietas en 1ª capa.
10.Depósitos de escorias.

Defectos superficiales.
Mordeduras: Es un rebaje o canal en el metal base que está contiguo al cordón de soldadura. Este defecto es muy habitual y es producido por un incorrecto manejo del electrodo. En la radiografía se acusa como una sombra oscura de contorno difuso en los bordes de la soldadura.
− Picaduras: Es un rebaje o canal en el cordón de la soldadura, se produce por un incorrecto manejo del electrodo. En las radiografías se acusa como una sombra oscura de contorno difuso.
− Desbordamientos: Parte del material de aportación desborda el cordón, quedando fuera y sin fusionar con el material base.
Son defectos longitudinales, no puntuales.


Recomendaciones para la ejecución de cordones
En la ejecución de la soldadura debemos tener presente una serie de consideraciones:
Las piezas que vayan a unirse se fijarán entre sí, de manera que se asegure su inmovilidad durante el soldeo. Normalmente esta fijación se consigue con puntos de soldadura que deben ser los menos posibles.
La superficie a soldar será regular y lo más lisa posible.
La posición del electrodo con respecto al cordón de soldadura sigue, normalmente la dirección de la bisectriz a las caras que contienen al cordón de soldadura, según vemos en la figura 19.


Toda soldadura experimenta, durante su enfriamiento, contracciones longitudinales y transversales (fig. 20). Estas contracciones son tanto mayor cuanto mayor es el número de pasadas hechas con un determinado electrodo. Asimismo aumenta con la sección de soldadura.


También influye en la magnitud de la contracción el número, forma y orden del depósito en los cordones.
Cuando el cordón es continuo y su longitud no es mayor de 500 mm., se empieza por un extremo y se sigue hasta el otro (fig. 22).
Si la longitud está comprendida entre 500 mm y 1 m. Se comienza desde el centro hasta terminar en los extremos(fig. 23).


Si son de mayor longitud se realizan a “paso de peregrino” (fig. 24) en que cada cordón termina donde comenzó el anterior.
Si hay soldaduras planas que se cruzan (fig. 25) se empieza por las transversales.
Si son soldaduras en ángulo se sigue el orden que se indica en la figura 26.


TIPOS DE ENSAMBLES
Tanto los ensambles de encuentro como los de cruce o ángulo, se realizan, siempre que sea posible, soldando directamente las piezas.
Si se trata del encuentro de un perfil L con un perfil T la unión directa (fig. 6) resulta dificultosa, por lo que es mejor poner 2L y la unión es más sencilla y simétrica (fig. 7).


Si en el alma de la T no caben los cordones de soldadura, se puede ampliar soldando una capa como se indica en la fig. 8.
Cuando se trata del cruce de los angulares con otros dos angulares (fig. 9), se puede poner placa de nudo como en la figura, pero se aprovechan mejor las ventajas de la soldadura disponiendo las piezas en tubo y soldándolas directamente (fig. 10) aunque, si las tensiones de tracción son grandes, no siempre es posible esta ultima solución.


Un caso que se presenta corrientemente es el ensamble de cruce de dos perfiles I, uno soporte continuo y otro carrera continua en que uno pasa (Fig. 11) y el otro asegura su continuidad con chapas. Si es preciso dar mayor rigidez se puede conseguir con cartelas soldadas a soporte y carrera que aseguran la indeformabilidad del ángulo (fig. 12).

TIPOS DE EMPALMES
No es corriente que se produzcan empalmes, ya que las longitudes normalmente utilizadas en perfiles de estructura, se encuentran con facilidad.
Si el empalme se produce en taller se hará con soldadura a tope pues en la sección soldada se puede garantizar la misma resistencia que en el material.
Si el empalme se va a realizar en obra y las piezas están solicitadas a tracción, solo se empleará la soldadura a tope cuando la solicitación sea pequeña. En los demás casos la unión se realizará con cubrejuntas buscando siempre simetría de trabajo.
Figura 13 Empalme de hierros planos a tope.
Figura 14 Empalme de hierros planos con doble cubrejuntas.
Figura 15 Empalme de dos L con dos cubrejuntas.
Si las piezas están solicitadas a compresión el empalme podría ser a tope pero, para garantizar un reparto uniforme, la unión se hace intercalando una placa situada normalmente al eje de las piezas.
Figura 16 Empalme de dos L.
Figura 17 Empalme de dos I iguales.
Figura 18 Empalme de dos I desiguales.


TIPOS DE ACOPLAMIENTO
La utilidad mayor del acoplamiento está en las piezas solicitadas a compresión (barras de sistemas reticulares, soportes de edificios, etc). Veamos algunos ejemplos.
Acoplamiento de los angulares (fig. 20). Acoplamiento de dos UPN (fig. 21) en cajón cerrado. Acoplamiento de dos UPN (fig. 22) con presillas. Acoplamiento de dos UPN (fig. 23) con palastros. Acoplamiento de IPN con dos UPN (fig. 24).


Acoplamiento de perfil I y placabandas (fig. 25) que aumenta el módulo resistente; cuando las platabandas se utilizan de refuerzo y no van a lo largo de toda la viga, se deben aligerar en los extremos (fig. 26).
Acoplamiento de dos T y palastro (fig. 27). Acoplamiento de tres palastros (fig. 28). Acoplamiento de dos I (fig. 29).


La sección de la figura 29 se usa como viga trabajando a torsión.
También para resolver huecos en edificios (ventanas, etc) suele ser necesario disponer dos vigas acopladas para soportar el peso del muro (fig. 30). Este acoplamiento se suele realizar sin recurrir a la soldadura, con tornillos metidos en tubos que hacen de separadores (fig. 31).