Aplicación Del Proceso de Soldadura en Puentes Vehiculares

5/21/2018 Aplicaci n Del Proceso de Soldadura en Puentes Vehiculares

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APLICACIN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN

PUENTES VEHICULARES

Autor:

Jo sAb raham Torres So lano

DIRECTOR 1 DE TESIS: M. en C. SALVADOR RUBN AYALA RODRGUEZ

DIRECTOR 2 DE TESIS: DR.. JOS RUBN AGUILAR SNCHEZ

Instituto Politcnico NacionalEscuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica.

Unidad Profesional Azcapotzalco

Tema :

Tesis para Obtener el Titulode:

Ingeniero Mecnico


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INSTITUTO POLITCNICO N CION L

Este trabajo resalta la importancia del proceso de soldadura, en la

fabricacin de estructura metlica para puentes vehiculares. Actualmente

en las empresas del rea metalmecnica, la soldadura es una herramienta

de trabajo importante, para la unin de elementos metlicos,especialmente aquellos que son sometidos a grandes esfuerzos de carga,

como es el caso de los puentes de uso vehicular.

El conocimiento de las variables esenciales que intervienen en el proceso

de la soldadura es muy importante para la aplicacin adecuada de esta,de tal manera que se pueda contar con una calidad y resistencia adecuada

para el trabajo a que sern sometidas las piezas fabricadas bajo este

proceso.


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I. CARACTERISTICAS DE SOLDADURA Y PUENTES.

II. PROBLEMATICAS Y CARACTERISTICAS DEL

DISEO DE JUNTAS.

III.- SOLUCIONES Y MEJORAS A LOS DISEOS DE

JUNTAS PARA LA APLICACIN DE SOLDADURA

IV.- ESTUDIO Y ANALISIS DEL COSTO ECONMICO

POR MEJORAS


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SOLDADURA:Se llama soldadura al proceso en el que se

unen dos metales mediante una fusinlocalizada, producida por un arco elctricoentre un electrodo metlico y el metal base

que se desea unir; para posteriormenteconseguir un cordn que al enfriarse formauna unin fuerte.




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Esquema del proceso de soldadura por arco elctrico.


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PRINCIPIOS Y ORIENES DE LASOLDADURA.

La soldadura ha sido practicada desde que lahumanidad aprendi a trabajar los metales.Originalmente, los metales eran soldados a

fuerza de golpes, y los soldadores eranrespetados artesanos.


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Pilar de hierro de Delhi, construido en la India en el ao 310. Unin de metales por medio del calentamiento y golpes.


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Usos y reas de la Aplicacin de laSoldadura

a) Construccin de puentes, edificiosb) Produccin de tuberas, recipientes, calderas,tanques

c) Construccin naval

d) Industria aeronutica y espaciale)Automviles, ferrocarriles, etc.


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LA SOLDADURA EN PUENTESLa soldadura a jugado un rol importante dentro del desarrollo de lahumanidad, a dando pie a la transformacin, fabricacin, y construccindel medio que nos rodea. Al igual que la forma en que nos desplazamos,para esto se han desarrollado vas terrestres de comunicacin, las cualesnos permiten transportarnos, pero esto implica las adecuaciones del terreoa transitar, es por ello que resaltar la importancia de la soldadura en elconformado de los puentes, ya que esta permite el conformado deestructuras metlicas las cuales a su vez conforman el concepto Puente.

Los puentes metlicos son estructuras imponentes que se construyen conrapidez.


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CARACTERISTICAS Y TIPOS DE LOSPUENTES

Un Puente; es una estructura reticular quefacilita las actividades aquellas que pudieranencontrar dificultad en sortear un obstculo

natural o una va de circulacin terrestre omartima.


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Puentes de viga trabe. Estn formadosfundamentalmente por elementos horizontales que seapoyan en sus extremos sobre soportes o pilares.

Puente conformado por vigas del Circuito Exterior Mexiquense.


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Puentes de Celosa o A rm adu ra.Es una estructura reticularde barras rectas interconectadas en nudos formandotringulos planos o pirmides tridimensionales.

Tipos de Armazn de Celosa usados en Puentes.


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Puentes de arco. Estn constituidos bsicamente por unaseccin curvada hacia arriba que se apoya en unos soportes oestribos y que abarca una distancia o espacio vaco.


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Puentes Atirantados. Estn formados por un tablerosuspendido por el que circulan los vehculos; los puentesatirantados sostienen la plataforma mediante cables de acero,

estos cables se conectan directamente a los pilares

Puente Atirantado Sinaloa - Durango.


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Puente colgantees un puente sostenido por un arco invertidoformado por numerosos cables de acero, del que se suspendeel tablero del puente mediante tirantes verticales.

PILARES + CABLE PRINCIPAL + CABLE SECUNDARIO +TABLERO.


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PROCESOS DE SOLDADURA MS UTILIZADOSEN LA FABRICACINDE PUENTES.

Existe un gran nmero de procedimientos para soldarpiezas metlicas, sin embargo, hay tres principiosgenerales aplicables a todos los procedimientos.

Los tipos de soldaduras en metales se clasifican

fundamentalmente por el mtodo que se emplea paraaplicar calor a las piezas a unir. Los ms comnmenteusados en la fabricacin de puentes vehiculares son:




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PROCESO SMAW (Soldadura manual por ArcoElctrico con electrodo revestido.)

En este proceso la unin metlica se da por el calor

generado por un arco elctrico, establecido entre elextremo del electrodo y la pieza a soldar. El electrodorevestido constituye el metal de aporte de la soldadura yest formado por un ncleo central metlico conductor de

la corriente elctrica, llamado alma, recubierto por unacapa no conductora de la corriente llamadarevestimiento.




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Configuracin del equipo del proceso SMAW.


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Proceso FCAW (Soldadura semiautomtica conAlambre Tubular)

Este proceso nos permite tener grandes avances deproduccin, por contar con un material de aporte continuo, sintener que cambiar el mismo continuamente como se presentael caso en el proceso SMAW




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Proceso SAW (Soldadura por arco Sumergido)

Es un proceso automtico y el cual permite generar grandesavances de produccin y un buen control en la aplicacin desoldadura sobre todo, en la aplicacin de soldaduras de filetedonde es usado comnmente.




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Proceso SAW en la unin Alma-Patn de Viga para puente.


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IMPORTANCIA DEL CONTROL DE CALIDAD ENPUENTES

Un buen control de calidad asegura que el producto

fabricado cumpla con todas las especificaciones ynormas correspondientes, brindando seguridad a laspersonas que lo utilicen.Se inspeccionar la calidad de las uniones soldadasmediante los mtodos: Visual, Lquidos Penetrantes,Partculas Magnticas, Ultrasonido y Radiografa. Losresultados de estos ensayos deben encontrarse dentrode los criterios de aceptacin y rechazo de la AWS D1.5.




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FACTORES PRINCIPALES DEL RECHAZO DE LA SOLDADURA ENPUENTES.

Los factores y defectos ms frecuentes encontrados en lassoldaduras son:


II. PROBLEMATICAS Y CARACTERISTICAS DEL DISEO DE JUNTAS.

Porosidad: Contaminacin en el material e aporte.

Inclusin de escoria: Material slido no metlico que haquedado atrapado entre el material de aporte y el materialbase, o embebido en el material de aporte.

Falta de Fusin: Generalmente ocasionada por falta detemperatura suficiente para fundir el metal base o el cordnanterior ya slido.

Penetracin incompleta: Se da en la zona de raz cuando noha penetrado el metal fundido.


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II.PROBLEMATICAS Y CARACTERISTICAS DEL DISEO DE JUNTAS.

Grietas o Fisuras: Pueden producirse en el centro del cordn(generalmente por movimientos durante o posteriores a lasoldadura) o en la interface del material base con el de aporte(por causa de un enfriamiento brusco o falta de un correcto

precalentamiento en grandes espesores)

Sobre monta de soldadura: es el excedente de material basesobre lo requerido por el tipo de unin o junta.

Esfuerzos residuales: Se por exceso de calor y generandeformacin por las contracciones.


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La porosidad es un factor de rechazo en la soldadura.


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El cilindro no tiene gas.Esto pasa con mucha frecuencia.



Posibles factores que originan el defecto

El aire o una corriente

La presencia de humedad puede provocar problemas.

Las boquillas de la pistola de soldadura por arco metlico con

gas (FCAW) tapadas o limitadas

La boquilla de soldadura es sostenida demasiado lejos.


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El ngulo en que se pone la pistola de FCAW.

La pintura, la grasa, el aceite, el pegamento y el sudor.

Cuando se suelda con laminacin y herrumbre.

Los compuestos de revestimiento electroltico con zinc.

Los electrodos de SMAW, los electrodos de FCAW y el

fundente de la soldadura por arco sumergido (SAW) absorben

humedad.


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TIPOS DE MATERIALES USADOS PARA LAFABRICACIN DE PUENTES METLICOS.

En nuestros das se fabrican y se conforman puentes de acerolos cuales son unidos mediante procesos de soldadura, por lotanto se contemplan 2 materiales principales en la fabricacinde los puentes metlicos; uno de ellos es el denominado elMaterial Base y el otro es el Material de Aporte.


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MATERIAL BASE.

Los aceros que se pueden utilizar con fines estructurales parala fabricacin de puentes; se pueden clasificar en:

Aceros al Carbono. Es aquel material que no requiere uncontenido mnimo de elementos como: cromo, cobalto, niobio,molibdeno, nquel para cambiar sus propiedades.

Aceros de Alta Resistencia y Baja Aleacin (HSLA) Aceromicroaleado es un tipo de aleacin metlica que provee mejores

propiedades mecnicas o mejor resistencia a la corrosin.Aceros tratados trmicamente. Son aceros que cuentan con untratamiento trmico para obtener mayores resistencias, alcanzandohasta 100ksi; siendo los aceros estructurales ms utilizados.


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Aceros para puentes.Aunque la mayora de los aceros estructurales son utilizables parala fabricacin de puentes, se utilizan usualmente 3 tipos de aceroscomo el material base para el conformado de puentes vehiculares,estos son: el acero A-36, A-572 y el A-588. Estos aceros este

contemplados dentro la clasificacin de los aceros para puentesque contiene la norma ASTM A709.

GradoLmite de Fluencia

(Ksi)

Especificacin

ASTM

36 36 A-36

50 50 A-572

50 S 50 A-992

50 W 50 A-588

HPS 50 W 50

HPS 70 W 70

100 100 A-514

100 W 100 A-514

Grados de Acero.


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Materiales de Aporte.

Dentro de la fabricacin de estructura metlica para puentesvehiculares se determinara que tipo de material de aporte electrodos se utilizarn para la unin del material base los cualestendrn que ser compatibles (Material Base + Material de Aporte).



El electrodo (SMAW)

Alambre Tubular (FCAW)

Electrodo SAW


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PREPARACIN DEL METAL BASE.



Corte y habilitado del Material Base. Biselado y Armado de piezas.


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TIPOS DE JUNTAS Y SOLDADURA PARA LA UNIN DEELEMENTOS METLICOS.




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Tipos de Soldadura




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PRINCIPALES POSICIONES DE APLICACIN DE SOLDADURA.




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LA IMPORTANCIA DEL PROCEDIMIENTO DESOLDADURA.

En dada uno de los trabajos de soldadura a desarrollar para lafabricacin de estructura para puentes vehiculares, se debede contar con un Procedimiento de Soldadura (WPS) paracada una de los procesos, para poder tener las basesnecesarias y correspondientes, para saber cmo se tendrque aplicar el proceso de soldadura a trabajar




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ANLISIS DE RIESGOS PARA LA APLICACIN DESOLDADURA EN PUENTES.

En todo trabajo hay que tener en cuenta los posibles riegos apresentarse dentro de cualquier proceso y en todo escenario a

presentarse, en el caso de la soldadura hay que analizar cadauna de las variables del proceso de soldadura a ejecutar.


III. SOLUCIONES Y MEJORAS A LOS DISEOS DE JUNTAS PARA LA APLICACIN DE SOLDADURA

DETERMINACIN DE LUGARES Y PROCESOS ADECUADOS.

No existen reglas sencillas y precisas que determinen el tipo deproceso de soldadura ms adecuado para cada trabajo en particularen la fabricacin de estructura metlica para puentes vehiculares.En general, los factores determinantes son las condiciones delproyecto.


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PERSONAL CERTIFICADO PARA EL SEGUIMIENTO DELPROCESO DE SOLDADURA.

EQUIPOS ESPECIALES PARA LA MEJORA DE

PROCESOS.Corte mediante lser

Corte con Laser.


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Equipo modular para el trasporte de grandes piezas.


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IMPORTANCIA DE LAS MEJORAS PARA LOS PUENTES EN ELFUTURO.Las mejoras permitirn que se fabriquen Puentes metlicos con mayorcalidad y en menor tiempo para proyectos importantes dentro y fuera deMxico. Adems se reducirn las frecuencias y costos de mantenimientoen puentes que se encuentren en operacin.

Cada una de las mejoras implementadas dar frutos en nuevos diseosde Puentes Metlicos, los cuales podrn minimizar la cantidad deelementos prefabricados de concreto en las vas terrestres.

CONTROL Y SEGUIMIENTO DE LAS MEJORAS DEL PROCESO DESOLDADURA.

Es un proceso que requiere un esfuerzo organizado y sistemtico; al igualque la calidad, no es un accidente encontrado dentro de un Taller, esto estcontemplado para garantizar cada uno de los procesos que involucran lafabricacin y el trmino de una pieza metlica.




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IV. ESTUDIO Y ANALISIS DEL COSTO ECONMICO POR MEJORAS

COSTO POR MEJORAS DE LAS VARIABLES.Toda mejora implica un reajuste en el proceso y por lotanto implica un costo extra al costo unitario delproducto, en nuestro caso se vera impactado el precio

unitario de nuestra estructura metlica, cabemencionar que es importante controlar todas estasvariables las cuales son esenciales para mantenersiempre estable nuestro costo, pues si no es astendremos una afectacin con los sobre costos por

reparaciones, las cuales son necesarias para elfuncionamiento del puente y ms an cuando son deuso vehicular.


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FIN


APLICACIN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES

VEHICULARES

GRACIAS POR SUATENCIN

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