David Gailey

Enfrentarse a la dura realidad de nuestra economía actual puede ser todo un reto.  Al trabajar en una industria en la que cada centavo cuenta, es extremadamente importante que los gerentes, ingenieros y soldadores examinen todos los procesos para determinar dónde están los posibles ahorros de costes y aplicar los cambios necesarios lo antes posible.  Si se examina el equipo de gas de las aplicaciones de soldadura, se pueden conseguir importantes ahorros de costes con muy poca inversión.  Además, un análisis cuidadoso de los equipos de gas de protección puede reportar grandes beneficios.

Conozca Su Proceso

En primer lugar, conozca el proceso a fondo.  ¿Cuánto gas se necesita para producir una soldadura adecuada?  Muchos procesos de soldadura son extremadamente derrochadores cuando se trata de establecer los caudales de gas de protección.   El coste del gas de protección es uno de los elementos más caros de cualquier proceso de soldadura. ¿Es difícil para los soldadores ajustar caudales superiores a los necesarios o recomendados?  La mayoría de los fabricantes de equipos ofrecen equipos o accesorios de control de caudal que pueden ajustarse a un límite máximo para que no se puedan utilizar caudales excesivos.

Además, las presiones y caudales de gas de protección demasiado elevados hacen que el gas sea turbulento, arrastrando óxidos y nitruros a la soldadura. La mayoría de los soldadores, así como los ingenieros de aplicaciones de soldadura, todavía no están familiarizados con los dispositivos de ahorro de gas inerte que existen en el mercado, como el Harris Inert Gas Guard^® (IGG), que puede ahorrar gas al eliminar el aumento de gas asociado a cada pulsación del gatillo.  Estos dispositivos existen desde hace al menos 20 años, pero parece que nunca se les presta mucha atención hasta que se produce una crisis de ahorro o una recesión económica en la que se intenta eliminar los residuos y sacar a la luz los costes ocultos.

Cómo Funciona

Su principio de funcionamiento es muy sencillo: reducir la presión de la línea para eliminar el aumento de gas causado por la acumulación de presión mientras el proceso está inactivo.  La mayoría de los equipos de control de flujo utilizados con gases de protección, ya sea de un cilindro o de un sistema a granel, están diseñados para funcionar a una presión de entrada nominal de unos 20 a 30 psig.  Las aplicaciones que utilizan dióxido de carbono puro pueden operar a presiones de hasta 50 psig.  Esto significa que cada vez que se activa el soplete, hay una presión inicial de 20 a 30, o 50 psig en la boquilla de soldadura.  Esta alta presión estática hace que una gran cantidad de gas salga de la boquilla cuando se pulsa el gatillo de la antorcha.

Para obtener una imagen más cuantitativa de esto, supongamos lo siguiente 1) el proceso de soldadura requiere 35 scfh de argón, 2) el caudalímetro instalado aguas arriba y conectado a la máquina de soldar tiene una presión de calibración de 20 psig.  A través de un difusor de gas típico, con estos ajustes, los caudales iniciales pueden alcanzar fácilmente o incluso superar los 180 scfh de argón.  Aunque el caudal disminuye rápidamente a medida que la presión de la línea desciende hacia las condiciones atmosféricas, esto sigue representando más de 5 veces el caudal necesario para la aplicación de soldadura.  Esto ocurre en cada pulsación del gatillo.  No es infrecuente que algunas aplicaciones tengan de 200 a 300 pulsaciones de gatillo por hora, lo que aumenta exponencialmente la cantidad de gas desperdiciado.

Obtenga Los Números

Es necesario realizar algunos cálculos para entender y darse cuenta de cuánto puede ser el ahorro potencial de gas.  El Grupo Harris Products ha introducido un programa basado en la web para identificar parámetros importantes y ayudar a calcular la pérdida de gas de protección.

El programa puede encontrarse aquí. Los usuarios tendrán que recopilar cierta información antes de empezar. El programa requiere que el usuario introduzca lo siguiente:

1. El diámetro interior y la longitud de la tubería o manguera que va del caudalímetro al alimentador de alambre
2. La presión estática acumulada; suele ser la presión impresa en el caudalímetro de bola y tubo.  Normalmente no será superior a 50 psig (en el caso de los reguladores de caudal, puede ser necesario realizar una medición física)
3. Cuál es la presión en la línea mientras el gas está fluyendo; debemos asumir que esta presión es muy baja, alrededor de 3 o 4 psig
4. Aproximadamente cuántas pulsaciones de gatillo por hora en el proceso
5. El coste de 100 pies cúbicos de gas de protección (en el momento de escribir este artículo, el argón se vendía a 21,33 dólares por 100 pies cúbicos en un proveedor local)

El programa Harris ofrece al usuario una estimación de la cantidad de gas desperdiciado para una estación de soldadura.  Esta calculadora se puede utilizar para cada estación para obtener una imagen más clara de la cantidad de gas que se pierde en toda la instalación.  Como ejemplo, vea las siguientes variables con el ahorro anual estimado si se utiliza un ahorrador de gas Harris (#3000328)..

• Longitud de la manguera - 12 pies
• D.I. de la manguera - 3/16"
• Presión estática de la línea - 20 psig
• Presión de la línea de flujo - 3 psig
• Número de tirones del gatillo por hora - 175
• Coste de 100 pies cúbicos de gas - 21,33 dólares
• Ahorro anual = $218,76
  
  Configuración típica con regulador de caudal Harris y protector de gas inerte instalado en la salida.

El coste de venta al público del ahorrador de gas Harris es significativamente menor que el ahorro anual estimado y, para estos parámetros, arrojará una tasa media de rendimiento de alrededor del 115% por estación de soldadura a lo largo de tres años.  El programa de la calculadora no tiene en cuenta las fugas en el sistema ni las entradas variables que no se obtienen con precisión.  Las fugas de gas en una gran instalación con tuberías pueden ser numerosas y la mayoría de las veces pasan desapercibidas o se ignoran hasta que se evalúan los costes del gas y se exploran los esfuerzos para frenar los costes.

Tenga cuidado con los fabricantes que comercializan pequeños orificios restringidos en línea como ahorradores de gas de protección.  Estos dispositivos sólo provocan una caída de presión a través del orificio.  En condiciones estáticas, las presiones seguirán subiendo más de lo necesario y sólo se conseguirá una cantidad simbólica de ahorro de gas.  Además, si estos dispositivos no se instalan en el lugar adecuado, es posible que no se produzca ningún ahorro de gas apreciable.  La única manera de eliminar eficazmente el aumento de gas de protección es introducir un dispositivo regulador de presión en el sistema de gas.

Revisar Todo

Después de ocuparse de la necesidad inmediata de ahorrar gas de protección en cada estación de soldadura, los directores e ingenieros deben volver la vista para examinar las deficiencias de toda la instalación. Los equipos de gas comprimido, como caudalímetros, reguladores, mangueras, enchufes rápidos, etc., que se utilizan habitualmente para controlar la presión y el flujo de los gases de protección en los procesos GMAW y GTAW, también pueden ser una fuente de fugas de gas si no se mantienen y sustituyen a intervalos regulares.  También deben establecerse procedimientos de mantenimiento preventivo para garantizar que el equipo no se utilice más allá de su vida útil prevista.  Póngase en contacto con el fabricante para saber con qué frecuencia debe inspeccionarse y/o sustituirse el equipo.

¿Durante cuánto tiempo debe funcionar correctamente el equipo de control de flujo y presión de gas en condiciones de servicio normales? ¿Qué se considera un entorno de servicio duro?  ¿Qué pruebas deben incluirse en los cuadros de mantenimiento preventivo?  Éstas son las preguntas que los consumidores plantean constantemente a los fabricantes en relación con el servicio y la esperanza de vida de los equipos de gas comprimido.  Por desgracia, las respuestas son variadas y algo complicadas.

Consideremos el cliente "A".  Este cliente utiliza una bombona de argón al mes, presurizando el caudalímetro una vez a la semana para soldar durante unos 20 minutos en el interior de un edificio donde la temperatura, la humedad y otros factores ambientales están controlados.  Este regulador puede durar 10 años o más sin necesidad de renovar o sustituir ningún componente importante.  De hecho, The Harris Products Group recibe con frecuencia noticias de clientes que han utilizado el mismo regulador Harris desde los años 40 sin problemas, aunque se trata de casos extremos.  En cambio, el cliente "B" utiliza un regulador de caudalímetro de argón/dióxido de carbono varias horas al día en una plataforma petrolífera de la costa del Golfo de Mississippi.  Debido al aire salado y al duro entorno de una plataforma petrolífera, este regulador puede necesitar una revisión importante o ser sustituido en tan sólo tres meses.  Dado que las aplicaciones de los equipos de gas comprimido son tan variadas, la esperanza de vida es variada y proporcional al servicio de gas y al entorno en el que se utiliza el dispositivo.

Todos los sistemas de gas comprimido, incluyendo las tuberías, los equipos, las mangueras y todos los accesorios, deben ser revisados rutinariamente para detectar fugas y asegurar la integridad del sistema.  En el caso de los caudalímetros, reguladores, mangueras y accesorios, los detectores de fugas de líquidos disponibles en el mercado son los más eficaces para comprobar si hay algún escape de gas a la atmósfera.  En el caso de las tuberías, puede ser más práctico realizar una prueba estática de la línea con un manómetro en varios puntos para determinar si existen fugas.  Lo más importante es que estos sistemas de gas no pueden ignorarse y suelen ser la causa de los costes excesivos de gas de protección.  Las pruebas de fugas en los reguladores de gas y las mangueras deben realizarse en cada instalación o, al menos, dos veces por semana, mientras que las pruebas en las tuberías deben realizarse una vez al mes.

Si se aplican estas medidas y se ponen en marcha programas prácticos de mantenimiento preventivo, es posible ahorrar costes en gas de protección.

David Gailey es el director de Productos Especiales de The Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Lleva 27 años en Harris y fue presidente del Comité de Aparatos de Gas Industrial de la CGA.