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TEMA 3.3 DISEÑO DE UNIONES SOLDADAS

IWE–MÓDULO 3

En la elaboración de este texto han colaborado:

D. Matías Antuña García

SOLICITUD DE COLABORACIÓN: MEJORA DE LA CALIDAD CESOL agradecerá la comunicación de las posibles erratas que puedan aparecer en el texto.

Dicha información podrá remitirse a: [email protected]

Este texto es propiedad integrar de la Asociación Española de Soldadura y Tecnologías de Unión, en adelante CESOL.

Queda terminantemente prohibida cualquier reproducción del mismo sin autorización expresa por parte de CESOL.

ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN –CESOL

Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura–IWE Revisión 5–Febrero 2013

Módulo III. Tema 3.3 Diseño de Uniones Soldadas

III

ÍNDICE

1. IMPORTANCIA DEL DISEÑO CORRECTO DE LA UNIÓN ........................................................................... 1

1.1. ALGUNAS RECOMENDACIONES DE DISEÑO ....................................................................................................... 1

2. TIPOS DE SOLDADURAS Y DE UNIONES SOLDADAS ............................................................................... 5

2.1. ATENDIENDO A LA FORMA Y SITUACIÓN DEL CORDÓN ........................................................................................ 5

2.1.1. Soldaduras a tope .......................................................................................................................... 6

2.1.2. Soldaduras mediante cordones en ángulo .................................................................................... 7

2.1.3. Soldadura sobre cantos ................................................................................................................. 9

2.1.4. Soldadura sobre bordes redondeados ........................................................................................... 9

2.2. ATENDIENDO A LA POSICIÓN RELATIVA DE LAS PIEZAS ...................................................................................... 10

2.2.1. Unión de piezas a tope ................................................................................................................ 10

2.2.2. Uniones a solape .......................................................................................................................... 11

2.2.3. Uniones en ángulo interior .......................................................................................................... 11

2.2.4. Uniones en esquina ...................................................................................................................... 12

3. PREPARACIÓN DE BORDES ................................................................................................................. 13

3.1. FACTORES A CONSIDERAR EN LA PREPARACIÓN Y CONSECUENCIAS DE LA MISMA ................................................... 14

3.2. ALGUNAS PREPARACIONES TÍPICAS .............................................................................................................. 15

3.2.1. Uniones a tope ............................................................................................................................. 15

3.2.2. Uniones en T ................................................................................................................................ 21

3.2.3. Uniones en esquina ...................................................................................................................... 22

4. REPRESENTACIÓN SIMBÓLICA DE UNIONES SOLDADAS (NORMAS EN) .............................................. 22

4.1. ELEMENTOS DE LA REPRESENTACIÓN ............................................................................................................ 23

4.1.1. Línea de referencia ...................................................................................................................... 23

4.1.2. Símbolos elementales y combinaciones de símbolos ................................................................... 26

4.1.3. Símbolos suplementarios ............................................................................................................. 27

4.1.4. Dimensiones ................................................................................................................................ 27

4.1.5. Indicaciones complementarias .................................................................................................... 29

5. LA REPRESENTACIÓN SIMBÓLICA EN LA NORMATIVA AWS ................................................................ 30

5.1. ELEMENTOS DE LA REPRESENTACIÓN ............................................................................................................ 30

5.1.1. Línea de referencia ...................................................................................................................... 30

5.1.2. Símbolos elementales y combinaciones de símbolos ................................................................... 33

5.1.3. Símbolos suplementarios ............................................................................................................. 34

5.1.4. Dimensiones ................................................................................................................................ 35

5.1.5. Indicaciones complementarias .................................................................................................... 37

6. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................... 38

ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN – CESOL



1

1. IMPORTANCIA DEL DISEÑO CORRECTO DE LA UNIÓN

Hay diversas razones que nos llevan a considerar las uniones soldadas como elementos críticos

en cualquier construcción soldada:

Suelen estar situadas en zonas de la estructura fuertemente solicitadas

Condicionan el comportamiento de la estructura (rígida, semirrígida o de nudos

articulados)

En muchos casos, constituyen un elemento fundamental en el coste de fabricación

Su calidad no siempre es fácil de conseguir y, en muchos casos, resulta difícil de medir

Puede provocar alteraciones metalúrgicas en el material e introducir tensiones y

deformaciones que comprometan el comportamiento en servicio y las tolerancias

dimensionales

La experiencia viene confirmando que un porcentaje importante de fallos estructurales

se produce, o tiene nacimiento, en las zonas de unión.

Si los calculistas, en general, suelen prestar gran atención al cálculo de los distintos elementos

estructurales, este esmero debiera hacerse especialmente patente en el cálculo de las uniones y

en el diseño de detalle de las mismas, así como su definición correcta en los planos. Cuando se

diseña una junta soldada hay que procurar:

Que cumpla la función estructural encomendada: resistente, de estanqueidad, de

estabilidad, etc

Que tenga la resistencia y rigidez adecuadas

Que responda lo más fielmente posible a los supuestos de cálculo: articulada, rígida, etc

Que sea fácil de realizar y, por consiguiente, lo más barata posible

Que no introduzca concentradores de tensión

Que se pueda controlar con la mayor facilidad el grado de consecución

Si la soldadura se considera como un componente crítico en la calidad de cualquier fabricación

soldada, y así lo justifica la gran cantidad de requisitos de todo tipo aplicados al soldeo, resulta

fundamental que el diseño y la preparación sean lo más correctos posible.

1.1. Algunas recomendaciones de diseño

Soldar lo mínimo necesario (ver figura 1)

Reduciendo separaciones y aberturas

Reduciendo sobreespesores

Ajustando las dimensiones en los cordones en ángulo


Revisión 5–Febrero 2013 Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura–IWE


2

Aprovechando la capacidad de penetración de los procesos

Figura 1. Soldar lo mínimo necesario

Considerar la facilidad de acceso y libertad de movimientos (ver figura 2)

Siempre que sea posible, hay que realizar diseños que permitan un acceso fácil de la fuente de

calor, el metal de aporte y la protección eficaz hasta el fondo de la junta, así como la facilidad de

movimientos que exija el proceso de soldeo. Diseños inadecuados pueden provocar

imperfecciones como faltas de fusión o penetración, o los relacionados con una protección

insuficiente.




3

En el caso de facilidad de acceso a las dos caras de la junta, hay que barajar el posible interés de

procedimientos de soldeo desde ambas caras, porque pueden facilitar la obtención de la

penetración, reducir las deformaciones y reducir notablemente el volumen de soldadura.

Figura 2. Tener en cuenta la accesibilidad y utilizarla cuando se pueda

Tener en cuenta la posición de soldeo (ver figura 3)

Cuando desde la fase de diseño ya se conozca la posición de soldeo, por venir impuesta por la

propia concepción y desarrollo de la construcción, tenerla en cuenta en el diseño de los bordes.

Figura 3. Influencia de la posición de soldeo

Evitar concentraciones de tensión (figura 4)

Los cordones de soldadura y sus inmediaciones ya suelen soportar unos estados tensionales

exigentes, porque están situados en zonas en las que las tensiones de servicio pueden ser

relativamente altas y porque a éstas se suman las tensiones residuales debidas a la operación de

soldeo. La presencia de entallas que puedan provocar concentraciones de tensión es, por tanto,




4

especialmente preocupante en estas zonas. Si tenemos en cuenta que la propia operación de

soldeo puede dar lugar a imperfecciones que constituyan entallas geométricas o metalúrgicas,

hay que procurar no sumar las que puedan producirse por un diseño poco cuidadoso.

En este sentido, se recomienda el procurar transiciones suaves en la unión de espesores

diferentes; considerar la posible conveniencia de amolar los sobreespesores en construcciones

solicitadas por cargas de fatiga; fijar tolerancias que limiten la importancia de estos

sobreespesores; etc

Figura 4. Evitar concentradores de tensión

Como referencia, en la norma ISO 5817, guía sobre los niveles de calidad en función de las

imperfecciones, para un nivel de calidad elevado, el sobreespesor máximo admisible en uniones

a tope es función del ancho del cordón (figura 5) y viene dado por la expresión

Ecuación 1

De acuerdo con esto, para un cordón de 12 mm de ancho, el sobreespesor máximo admisible

sería de 2,2 mm; y para uno de 50 mm de ancho, 5 mm.

Figura 5. Sobreespesor máximo admisible, según UNE-EN ISO 5817, para uniones a tope de calidad

elevada




5

Evitar, en lo posible, la unión directa de espesores muy diferentes (ver figura 6 )

Además del efecto de entalla comentado en el apartado anterior, en el soldeo de espesores muy

diferentes se produce un reparto muy desigual de las exigencias térmicas de ambas piezas para

llegar a la fusión. Aunque el soldador puede resolver a base de habilidad, se trata de una

situación en la que, el mínimo fallo, puede provocar imperfecciones en la soldadura; más

concretamente, faltas de fusión. En muchos casos, puede resolverse mediante preparaciones

adecuadas.

Figura 6. Evitar la unión de espesores muy diferentes

2. TIPOS DE SOLDADURAS Y DE UNIONES SOLDADAS

Las uniones soldadas pueden clasificarse atendiendo a la geometría y situación del cordón de

soldadura, (tipos de soldadura) y a la posición relativa de las piezas a unir (tipos de uniones)

2.1. Atendiendo a la forma y situación del cordón

De acuerdo con la situación del cordón con relación a los bordes de las piezas a unir y, de alguna

manera, su geometría, podemos diferenciar los siguientes tipos de soldaduras (figura 7):

Soldaduras a tope (Groove welds)

Soldaduras mediante cordones en ángulo (Fillet welds)

Soldaduras sobre cantos (Edge welds)

Soldaduras sobre bordes redondeados (Flare groove welds)




6

Figura 7. Tipos de uniones, atendiendo al cordón de soldadura

2.1.1. Soldaduras a tope

Las piezas a unir se disponen una en prolongación de la otra, realizándose el cordón que

materializa la unión, entre los bordes enfrentados. Consiguen la transición más perfecta entre

los elementos soldados. Aunque caben las uniones a penetración parcial, lo normal es que la

soldadura afecte a todo el espesor y longitud de la junta. En una unión a tope correctamente

realizada, la transmisión de esfuerzos se realiza de forma suave, no produciéndose grandes

distorsiones, ni concentraciones de tensión (figura 8). Puesto que sus dimensiones (espesor por

longitud) suelen coincidir con las de las piezas a unir, normalmente, no se calculan.

Figura 8. La soldadura a tope es la más conveniente en la transmisión de esfuerzos




7

2.1.2. Soldaduras mediante cordones en ángulo

Los cordones en ángulo se utilizan para obtener uniones en ángulo interior (rincón), en ángulo

exterior (esquina), o a solape. El cordón tiene la forma aproximada de prisma triangular y se

deposita, normalmente, entre dos caras a 90º. Suelen resultar más fáciles de preparar y ejecutar

que las uniones a tope. Como contrapartida, no es fácil valorar, mediante ensayos no

destructivos, el grado de consecución alcanzado, es decir, la penetración (figura 9).

Figura 9. Fáciles de realizar, pero no siempre de controlar

Las dimensiones no vienen impuestas por la geometría de la junta, por lo que es necesario

dimensionarlas de acuerdo con la función a desempeñar. Las medidas a determinar son la

longitud y la garganta o cuello. Aunque no se efectúe una preparación de los bordes para

facilitar la penetración, ya que éstos están lo suficientemente abiertos, cuando se utiliza un

procedimiento de soldeo que permita garantizar una penetración adicional, ésta puede sumarse

a la garganta nominal para su consideración en los cálculos (figura 10).

Figura 10. Dimensiones de un cordón en ángulo. Garganta a en cordones “normales” o garganta S si

se puede garantizar

En cuanto a su geometría, puede ser plana, convexa o cóncava. Esta forma, además de su

influencia en el costo, es determinante en la resistencia a fatiga. Como puede verse en la figura

11 el cordón convexo es más caro que el plano, pues el sobreespesor no se considera en los

cálculos resistentes. Además, provoca entallas, en las zonas de acuerdo con las piezas, que

reducen la resistencia a cargas cíclicas.




8

Figura 11. El remate del cordón puede ser plano, cóncavo o convexo

(A) (B) (C)

Cuello muy pequeño con

relación al espesor de las piezas

En cordones muy cortos puede estar mal casi

todo

Cuello muy grueso con relación

al espesor de las piezas

(D)

Figura 12. Las dimensiones de los cordones deben adecuarse a los espesores a unir

Las dimensiones de los cordones en ángulo, además de cumplir los requisitos de resistencia,

deben mantenerse entre unos límites adecuados a los espesores a unir. Una garganta muy

pequeña con relación a dichos espesores puede dar lugar a faltas de fusión. En el otro extremo,

un cordón muy grueso, puede exigir aportes de calor excesivos, que perforen las piezas a unir o

las deterioren desde el punto de vista metalúrgico. En cuanto a la longitud, si tenemos en cuenta

que los comienzos y finales de cordón pueden ser zonas conflictivas, un cordón demasiado corto

puede reducirse, prácticamente, a estas zonas. Por el contrario, en determinadas situaciones de




9

carga, cordones excesivamente largos pueden dar lugar a repartos no uniformes del esfuerzo

que tratan de transmitir (figura 12).

2.1.3. Soldadura sobre cantos

Aunque puede venir impuesta en algunos casos por la disposición natural de los elementos a

unir, no se trata de una solución muy frecuente. Por la configuración de la junta suele aplicarse

sin metal de aporte y facilita la obtención de uniones a tope y en esquina, especialmente en

espesores muy finos, en los que se reduce el riesgo de perforación y desfondamiento del

material fundido (figura 13).

Figura 13. Algunas aplicaciones típicas de las soldaduras sobre cantos

2.1.4. Soldadura sobre bordes redondeados

Esta situación se encuentra con frecuencia cuando se sueldan perfiles tubulares, con distintas

secciones, en los que las esquinas suelen ser redondeadas. En realidad se trata de uniones de

penetración parcial, cuya resistencia depende del grado de penetración alcanzado. La medida

fundamental, que es la que se utiliza en los cálculos resistentes, es la penetración (figura 14).

Figura 14. Uniones sobre bordes redondeados




10

Resulta difícil de medir, por lo que, cuando se utilizan estos cordones con funciones resistentes,

es necesario homologar el procedimiento, demostrando mediante ensayos destructivos que se

obtiene la penetración deseada. La aplicación posterior de este procedimiento es la mejor

garantía de que se obtiene la penetración.

2.2. Atendiendo a la posición relativa de las piezas

Si, además, consideramos la posición relativa de las piezas a unir, con las modalidades de cordón

mencionadas anteriormente se pueden realizar distintos tipos de uniones (figura 15).

Unión de piezas a tope

Unión en ángulo interior (rincón) (en T)

Unión en ángulo exterior (esquina)

Unión a solape

Uniones en botón o en ojal

Figura 15. Tipos de uniones soldadas

2.2.1. Unión de piezas a tope

Las piezas se disponen una frente a la otra, realizándose la soldadura entre los bordes de las

mismas. Las dimensiones de la soldadura, (espesor y longitud), vienen impuestas por las

medidas de las piezas a unir, por lo que, salvo en uniones de penetración parcial, por otra parte

muy poco frecuentes, no suelen calcularse. El diseño de la junta se centra, como veremos en el

apartado siguiente, en la preparación de los bordes con vistas a conseguir soldaduras de

penetración completa.




11

2.2.2. Uniones a solape

Dan lugar a grandes distorsiones en la transmisión de esfuerzos, por lo que no son las más

utilizadas en uniones de responsabilidad. Mediante conformado de alguna de las piezas puede

reducirse el efecto de la falta de alíneación de las cargas exteriores, pero no se mejora la

transmisión de esfuerzos en la junta (figura 16).

Figura 16. Uniones a solape

No obstante, se utilizan con bastante frecuencia en estructuras de celosía planas, por el amplio

margen de tolerancia que ofrecen en el posicionamiento para el armado de la estructura.

También se utilizan en uniones de tubería, empleando tubos abocardados. En pequeños

diámetros se aplica el soldeo por capilaridad y para diámetros que permitan el acceso al interior,

se suelda de acuerdo con el diseño de la figura 17.

Figura 17. Algunas aplicaciones típicas de uniones a solape

En algunos casos se completan, o sustituyen, con uniones de tapón o de ojal. Se utilizan para

enlazar piezas a solape cuando no se puede soldar por el exterior o no se dispone de espacio

suficiente. El cordón se deposita en el interior de agujeros o ranuras realizados sobre una de las

piezas.

Para conseguir la penetración y un manejo cómodo del aporte y la protección dentro de la junta

debe dejarse una abertura adecuada.

2.2.3. Uniones en ángulo interior

Las uniones en ángulo interior pueden resolverse mediante soldaduras sin penetración o con

penetración completa. En el primer caso se apoyan en cordones en ángulo, mientras que, en el

segundo, se suelda entre unos bordes preparados como en las uniones a tope, por lo que

también se llaman uniones en T con soldadura a tope. Las uniones sin penetración no requieren

preparación de bordes y son fáciles de realizar. Como contrapartida, la zona sin penetrar

constituye una entalla que reduce la vida a fatiga (figura 18). Por otra parte, cuando se suelda




12

con procesos que utilizan desoxidantes que produzcan residuos corrosivos, la zona sin soldar

puede retener estos residuos y ser un foco de corrosión.

Unión en T sin penetración Unión en T con penetración (unión a

tope)

Entalla

Figura 18. Uniones en ángulo interior sin penetración y a tope

La unión en T sin preparación solo es adecuada para soportar esfuerzos cortantes en el plano de

la junta. Si hay tracciones se producen concentraciones de tensión que pueden reducir su

capacidad de carga, especialmente en situaciones de fatiga. Normalmente, con penetración

completa se obtiene la misma resistencia con menor volumen de soldadura. En la figura 19 se

comparan, desde el punto de vista económico, distintas soluciones de igual resistencia.

Figura 19. Comparación de costos de uniones en ángulo interior, con y sin penetración

2.2.4. Uniones en esquina

Las uniones en ángulo exterior suelen ser continuas, de penetración total. La discontinuidad en

la transmisión de esfuerzos la introduce la propia geometría de la unión, más que la forma de la

soldadura. Las diferentes preparaciones, algunas de las cuales se mostrarán en el apartado




13

correspondiente, tratan de buscar la facilidad de realización y la conservación o no de la esquina

viva (figura 20).

Figura 20. Uniones en ángulo exterior o en esquina

3. PREPARACIÓN DE BORDES

Normalmente, el objetivo a conseguir es que la soldadura afecte a todo el espesor, (penetración

total), por lo que, en las uniones que lo precisen, resulta fundamental la preparación de los

bordes.

Los diferentes procesos de soldeo ofrecen un poder de penetración limitado, que es función de

parámetros tales como:

Proceso de soldeo

Parámetros (corriente, tensión, polaridad, etc)

Técnica operatoria

Posición de soldeo

También hay que señalar que, aún estando al alcance del proceso aplicado, resulta difícil

conseguir una penetración completa, uniforme y sin desfondamientos de material, desde una

sola cara. Para conseguirla pueden aplicarse distintas soluciones (figura 21):

Separar los bordes (limitado por la necesidad de sostener el caldo fundido)

Separar los bordes y disponer un soporte de respaldo, que puede ser fusible e

incorporarse a la junta, (lo que no suele ser deseable), o desechable.

Soldar por las dos caras, con o sin saneado de la raíz del cordón de la primera cara. No

siempre hay acceso a las dos caras y también es limitado.

Preparar los bordes hasta abrirse paso hasta el fondo de la junta.




14

Figura 21. Distintas soluciones para conseguir penetración total

3.1. Factores a considerar en la preparación y consecuencias de la misma

A la vista del objetivo que se persigue con la preparación de bordes, se deduce que la solución

adoptada estará condicionada por numerosos factores:

Espesor

Penetración deseada

Naturaleza del material

Proceso de soldeo

Posición de soldeo

Accesibilidad

Parámetros de soldeo

Nivel de exigencia




15

En cuanto a la valoración del resultado, con vistas a comparar distintas soluciones posibles,

habrá que tener en cuenta la repercusión sobre:

Costo de la preparación

Facilidad para realizar la soldadura

Volumen de soldadura y consiguientes consumos y costes de realización

Control de deformaciones

Los parámetros que definen la preparación y cuya variabilidad va a dar lugar a las diferentes

soluciones se recogen en la figura 22. Es importante adecuar la separación, el talón y la abertura

de la junta a las condiciones de ejecución.

Figura 22. Distintas soluciones para conseguir penetración total

La abertura de la junta debe ser la necesaria para que puedan acceder hasta el fondo de la

misma la fuente de calor, el aporte y la protección, disponiendo, además, de la necesaria

movilidad para soldar. Un valor insuficiente no permitirá estas funciones, con el riesgo de faltas

de fusión y penetración; pero, una abertura excesiva, ocasiona consumos y costos innecesarios,

a la vez que genera grandes deformaciones.

Con la separación ocurre algo similar. Si no es suficiente resultará difícil conseguir la

penetración; pero, si es excesiva, ocasionará desfondamientos del material fundido.

El talón da consistencia a la raíz de la junta y facilita la obtención del cordón de penetración. Sin

talón, o con valores reducidos, se producen perforaciones y desfondamientos; no obstante, un

valor excesivo puede dar lugar a faltas de penetración.

3.2. Algunas preparaciones típicas

3.2.1. Uniones a tope

A continuación se comentan distintas soluciones y se dan valores orientativos para estos

parámetros (figura 23). La profusión de tablas, con valores no siempre coincidentes, trata de dar

una idea de la gran variedad de posibles soluciones válidas. Esto no quiere decir que todas sean




16

igual de buenas, debiendo aplicar en cada caso las que mejor se adapten a las circunstancias y

posibilidades.

Figura 23. Algunas preparaciones y campo de aplicación orientativo

La preparación con bordes rectos solo es aplicable a espesores relativamente finos,

dependiendo el espesor límite del proceso aplicado, las condiciones de ejecución y la posibilidad

de acceso desde ambas caras.

La preparación con bordes en V es aplicable a cualquier espesor, pero recomendable hasta unos

30 mm, a partir de los cuales el cordón resulta muy ancho.




17

La preparación con bordes en X solo es aplicable cuando se puede acceder desde ambas caras,

siendo tanto más recomendable cuanto mayor es el espesor.

Las preparaciones con bordes en U y en doble U, también llamadas en tulipa, reducen

notablemente el volumen de soldadura en espesores importantes. A cambio, sus paredes

verticales pueden entrañar algún riesgo si no se suelda correctamente; y, sobre todo, exigen una

preparación costosa (normalmente mediante mecanizado)

Las preparaciones asimétricas, impuestas por razón de la posición, u otras, implican ciertos

riesgos de faltas de fusión u otros defectos, si no se suelda de acuerdo con esta asimetría.

Las tablas de la figura 24 están tomadas de las recomendaciones de la norma ISO 9692 parte 1

sobre preparaciones de bordes para uniones a tope de penetración completa, desde una cara,

para los procesos de soldeo por arco con electrodo revestido, soldeo con protección gaseosa en

sus diversas variantes y soldeo con llama, de aceros.

Las normas recogen valores más completos aplicables a otras situaciones y procesos, aunque no

se incluyen en el presente trabajo. Por ejemplo, la norma ISO 9692 en su parte 2 especifica los

tipos de preparación aplicables al soldeo de aceros por arco sumergido; en su parte 3 especifica

los tipos de preparación aplicables al soldeo de aluminio y sus aleaciones, por los procesos TIG y

MIG; y en su parte 4 las preparaciones recomendables para el soldeo de aceros plaqueados.

Figura 24. Preparación de bordes para soldeo por arco desde una cara. UNE-EN ISO 9692




18

Figura 24. Preparación de bordes para soldeo por arco desde una cara. UNE-EN ISO 9692.

(Continuación)




19

Figura 24. Preparación de bordes para soldeo por arco desde una cara. UNE-EN ISO 9692.

(Continuación)

En las tablas de la figura 25 se resumen algunos valores tomados del Structural Welding Code de

AWS. Podemos destacar la influencia del proceso y del procedimiento aplicado.

Figura 25. Preparación de bordes para soldeo por arco. Procedimientos precualificados de Structural

Welding Code de AWS

Una cuestión importante cuando se habla de preparación de bordes es la de las tolerancias

aplicables a los valores propuestos. La existencia de valores muy variados, dependiendo de la

fuente a la que se acuda; la dificultad, en muchos casos, para cumplir con tolerancias estrechas;

y la idea, creo que equivocada aunque bastante extendida, de que el soldador debe ser capaz de

superar con su habilidad las deficiencias de preparación y armado; dan lugar, con más frecuencia

de la deseable, a preparaciones bastante discutibles, con el consiguiente aumento de costos,

rechazos y reparaciones.




20

Una junta mal preparada genera muchos problemas a la hora de soldar, llegando a imposibilitar,

en algunos casos, la propia realización o la obtención de la calidad exigida.

Sin tratar de establecer unos valores definitivos, el Structural Welding Code citado

anteriormente propone las tolerancias de preparación y armado que se resumen en la figura 26.

Los valores que se dan serían aplicables a los nominales que figuran en las tablas.

Las recomendaciones para el proyecto y ejecución de construcciones metálicas y mixtas,

editadas por el Ministerio de Fomento, (RPX 95), también establecen tolerancias para las

preparaciones. Concretamente las exigencias sobre desnivelación de bordes en uniones a tope

se recogen en la figura 27.

Figura 26. Tolerancias en la preparación y armado. Structural Welding Code de AWS

Figura 27. Tolerancias en la desnivelación de bordes (RPX 95)

Las tablas que se aportan en las páginas anteriores pueden tomarse como referencia para

cualquier preparación, pero, inicialmente, se basan en la experiencia sobre soldeo de aceros de

distintos tipos. Otros materiales pueden presentar particularidades que recomienden

preparaciones específicas. Por ejemplo, en el caso del Aluminio, por su mayor fluidez, se

recomiendan menores separaciones, especialmente en espesores finos y en la raíz del cordón.




21

Una preparación especial cuando se suelda desde una cara en espesores superiores a 4 mm y se

pretende una penetración muy controlada es la de la figura 28.

Figura 28. Preparación típica en el soldeo de Aluminio

3.2.2. Uniones en T

Cuando se suelda mediante cordones en ángulo no se precisa ninguna preparación. En todo

caso, al puntear las piezas hay que evitar separaciones excesivas que pueden aumentar el riesgo

de algún tipo de fisuras. Aunque no se trata en realidad de preparación propiamente dicha,

siempre que se pueda, conviene realizar la soldadura en posición acunada, lo que facilita la

operación y permite mayores velocidades de soldeo y la obtención de mejores resultados.

Para obtener uniones con penetración se recurre a preparaciones similares a las comentadas

para las uniones a tope (figura 29). En cualquier caso, hay que tener en cuenta que se trata de

uniones que presentan una gran asimetría y un acceso relativamente pobre, lo que puede ser

causa de algunas imperfecciones si no se tiene en cuenta a la hora de soldar.

Figura 29. Preparaciones para uniones en T




22

3.2.3. Uniones en esquina

En la figura 30 se indican algunas soluciones típicas para este tipo de uniones.

Figura 30. Preparaciones para uniones en esquina

4. REPRESENTACIÓN SIMBÓLICA DE UNIONES

SOLDADAS (NORMAS EN)

Si es importante el diseño de las uniones soldadas, no lo es menos que éstas queden definidas

en los planos sin ningún tipo de ambigüedades. Aunque, lógicamente, el procedimiento de

soldeo suele quedar a la elección del fabricante, cuestiones como dónde hay que soldar, tipo de

unión, dimensiones, grado de acabado; que pueden tener gran influencia sobre el

comportamiento y el costo de la construcción soldada, deben quedar perfectamente definidas

desde el momento del diseño y convenientemente expresadas en los planos.

La norma UNE-EN 22553 establece las reglas aplicables a la representación simbólica de uniones

soldadas.

De acuerdo con esta norma, las soldaduras pueden representarse conforme a las reglas

generales del dibujo técnico, aunque se recomiendan los símbolos con ánimo de simplificar. En

cualquier caso, la representación recogerá todas las indicaciones necesarias para definir la

unión.

Para no recargar innecesariamente los planos, aunque pueden incluirse, se recomienda que los

detalles sobre procedimiento, consumibles, etc se aporten en instrucciones complementarias,

no incluyéndolas en los planos.




23

4.1. Elementos de la representación

La representación simbólica según esta norma se apoya en los siguientes elementos:

Línea de referencia

Símbolos elementales o combinaciones de símbolos

Símbolos suplementarios

Dimensiones

Indicaciones complementarias

4.1.1. Línea de referencia

Indican la situación de la junta (figura 31). En realidad consta de los siguientes elementos:

Línea de la flecha, que se dirige hacia la junta e indica dónde hay que soldar.

Línea de referencia propiamente dicha, que, salvo excepciones, es una doble línea, una

continua y otra de trazos que puede ir situada encima o debajo de la anterior. Sobre esta

doble línea de referencia se precisa la cara, o caras, de la junta sobre la(s) que hay que

actuar y las características y dimensiones de la soldadura a realizar.

Opcionalmente, una cola, en la que pueden expresarse indicaciones complementarias.

Figura 31. Línea de referencia : Elementos y finalidad

Si se trata de indicar la situación de una soldadura, sin más precisiones, basta con el símbolo de

la figura anterior.

En general, la posición de la línea de referencia no tiene importancia. Solo indica dónde hay

soldadura. Como consecuencia, puede situarse encima, debajo, o a un lado u otro de la junta.

Únicamente, cuando una pieza lleva preparación de bordes y la otra no, la flecha apuntará hacia

la que lleva preparación (figura 32).




24

Figura 32. La posición de la línea de referencia no tiene importancia

Mediante la doble línea de referencia, una continua y otra de trazos, se trata de precisar la cara,

o caras, de la junta sobre la(s) que hay que soldar, y la operación a realizar por cada lado.

En este sentido, hay que diferenciar entre el “lado de la flecha”, que es la cara señalada por

ésta, y el “otro lado”.

Del lado de la línea continua se indica lo que hay que hacer por el lado de la flecha; del lado de

la discontinua, lo relativo al otro lado (figura 33 y figura 34). Para uniones simétricas, en las que

se trata de hacer lo mismo por ambos lados, no tiene sentido la línea de trazos.

Figura 33. “Lado de la flecha y otro lado”




25

Figura 34. Ejemplos de representación de soldadura. (Lado de la flecha y otro lado)




26

4.1.2. Símbolos elementales y combinaciones de símbolos

Indican el tipo de soldadura y la preparación de los bordes. En general constituyen una imagen

esquemática de la forma del cordón (figura 35).

Figura 35. Algunos símbolos elementales

Las combinaciones de símbolos suelen utilizarse cuando se suelda por ambas caras o cuando se

superponen distintos tipos de soldaduras (figura 36).

Figura 36. Combinaciones de símbolos




27

4.1.3. Símbolos suplementarios

Normalmente se refieren al acabado de la soldadura y a las pletinas de respaldo (figura 37).

Figura 37. Algunos símbolos suplementarios

4.1.4. Dimensiones

Las dimensiones principales se refieren a la sección del cordón de soldadura y a su longitud.

Cuando haya que indicarlas, las relativas a la sección se disponen antes del símbolo elemental y

las relativas a longitudes, después de dicho símbolo.

Las uniones a tope se entienden continuas a lo largo de la junta y de penetración completa, por

lo que no suelen indicarse las medidas. En el caso de uniones de penetración parcial, habrá que

indicar el valor de la penetración a la izquierda del símbolo.

La sección de los cordones en ángulo puede indicarse por la medida del cuello o garganta (a); o

por la medida del lado o pie (z). Para evitar ambigüedades, la medida irá precedida siempre, de

la letra que corresponda (a ó z). Para indicar penetraciones en cordones en ángulo se utiliza la

letra s seguida del valor de la penetración, y de la medida de la garganta aparente (figura 38).




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Figura 38. Las dimensiones de la sección se indican a la izquierda del símbolo principal

Las longitudes en soldaduras discontinuas, se indican según figura 39.

Figura 39. Las longitudes se indican a la derecha del símbolo principal




29

4.1.5. Indicaciones complementarias

Aunque la norma recomienda no recargar los planos con indicaciones innecesarias o discutibles,

además de la forma y las dimensiones de los cordones puede indicarse el proceso de soldeo, el

nivel de exigencia, la posición de soldeo, el procedimiento aplicable, el momento en el que debe

realizarse el soldeo, los materiales de aportación, etc. Cuando se utilizan, se disponen en la cola

de la línea de referencia (figura 40).

Figura 40. Indicaciones complementarias

Dos indicaciones complementarias de empleo frecuente son las relativas a soldar todo el

contorno y soldar en campo, que se ilustran en la (figura 41).

Figura 41. Indicaciones de: soldar todo el contorno y soldar en campo

Para la adaptación de planos realizados con la versión anterior de esta norma ISO 2553:74 basta

con añadir la línea de trazos donde corresponda y escribir a ó z, según proceda, delante de la

medida de cordones en ángulo.




30

5. LA REPRESENTACIÓN SIMBÓLICA EN LA NORMATIVA

AWS

La American Welding Socity, a través del documento ANSI/AWS A2.4, también establece las

normas aplicables a la representación simbólica de uniones soldadas.

Básicamente, utiliza los mismos elementos y principios que la normativa europea, comentada en

el apartado anterior, pero presenta algunas diferencias importantes, que trataremos de resaltar

en un breve resumen de este documento.

5.1. Elementos de la representación

La representación simbólica según esta norma se apoya en los siguientes elementos:

Línea de referencia

Símbolos elementales o combinaciones de símbolos

Símbolos suplementarios

Dimensiones

Indicaciones complementarias

5.1.1. Línea de referencia

Indica la situación de la junta. En realidad consta de los siguientes elementos:

Línea de la flecha, que se dirige hacia la junta e indica dónde hay que soldar. Cuando se

trate de soldaduras no simétricas, por ejemplo unión a tope con bordes en J, en las que

sea necesario indicar el borde objeto de preparación especial, esta línea será quebrada y

la flecha se dirigirá hacia el borde a preparar. Desde una línea de referencia pueden salir

dos o más líneas de flecha para indicar la misma soldadura en varias juntas.

Línea de referencia propiamente dicha. A diferencia del sistema europeo, aquí es una

simple línea continua, prescindiendo de la de trazos. Sobre (o bajo) esta línea de

referencia se precisa la cara, o caras, de la junta sobre la(s) que hay que actuar y las

características y dimensiones de la soldadura a realizar. Aunque no suele ser lo más

frecuente, se pueden utilizar dos o más líneas de referencia para indicar una secuencia

de operaciones. En este caso, la primera operación se especifica sobre la línea más

próxima a la flecha y, así sucesivamente.

Opcionalmente, una cola, en la que pueden expresarse indicaciones complementarias.

En general, la posición de la línea de referencia no tiene importancia. Solo indica dónde hay

soldadura. Como consecuencia, puede situarse encima, debajo, o a un lado u otro de la junta.




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Únicamente, cuando una pieza lleva preparación de bordes y la otra no, la línea de la flecha será

quebrada y la flecha apuntará hacia la que lleva preparación (figura 43).

Para precisar la cara, o caras, de la junta sobre la(s) que hay que soldar, y la operación a realizar

por cada lado se acude de nuevo a los conceptos: “lado de la flecha”, que es la cara señalada

por ésta, y el “otro lado”.

Figura 42. Línea de referencia: elementos y finalidad

Figura 43. Salvo excepciones, la posición de la línea de referencia no tiene importancia

Debajo de la línea de referencia se especifica lo que hay que hacer por el lado de la flecha.

Encima de la línea de referencia lo relativo al otro lado (Figura 44 y Figura 45).

Para soldaduras por ambos lados, se indicarán los símbolos adecuados encima y debajo de la

referencia.




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Figura 44. “Lado de la flecha y otro lado”

Figura 45. Ejemplos de representación de soldaduras. (Lado de la flecha y otro lado)




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Figura 45. Ejemplos de representación de soldaduras. (Lado de la flecha y otro lado). (Continuación)

5.1.2. Símbolos elementales y combinaciones de símbolos

Indican el tipo de soldadura y la preparación de los bordes. En general constituyen una imagen

esquemática de la forma del cordón (figura 46).

Los símbolos de cordón en ángulo, soldadura en media V, soldadura en J, soldadura en K, se

dibujarán siempre con el lado perpendicular a la izquierda, independientemente de que coincida

o no con la posición de la pieza con borde recto. La situación del borde a preparar se indica

mediante línea de flecha quebrada y dirigida hacia el mismo.

Figura 46. Alguno símbolos elementales

Las combinaciones de símbolos suelen utilizarse cuando se suelda por ambas caras o cuando se

superponen distintos tipos de soldaduras (figura 47).

Figura 47. Combinaciones de símbolos




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5.1.3. Símbolos suplementarios

Normalmente se refieren al acabado de la soldadura y a las pletinas de respaldo (figura 48).


Otros símbolos interesantes son los que se refieren a elementos de respaldo, soldaduras de

respaldo, soldaduras de reverso y refuerzos de la raíz. En la figura 49 se trata de aclarar el

significado y forma de aplicación de estos símbolos.





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5.1.4. Dimensiones

Las dimensiones principales se refieren a la sección del cordón de soldadura y a su longitud.

Cuando haya que indicarlas, las relativas a la sección se disponen antes del símbolo elemental y

las relativas a longitudes, después de dicho símbolo. Las relativas a la preparación de los bordes,

cuando haya que especificarlas, se disponen sobre (o bajo) el símbolo. Las unidades pueden ser

pulgadas o milímetros, pero no mezcladas.

En las uniones a tope, cuando sea preciso, se indicarán: a la izquierda del símbolo, la

profundidad del bisel y el espesor de la soldadura a realizar; sobre o bajo el mismo, la separación

de bordes y el ángulo de abertura de la junta. En la figura 50 se esquematiza la disposición

general de las diferentes indicaciones y en la figura 51 se presentan algunos ejemplos.

Figura 50. Situación normalizada de las diferentes indicaciones




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Figura 51. Algunos ejemplos de aplicación

La sección de los cordones en ángulo, a diferencia de la normativa EN, se expresa siempre por la

medida del lado o pie, y se indica a la izquierda del símbolo.

Cuando la soldadura se extiende a toda la junta, no es necesario acotar la longitud. En caso

contrario, se indicará a la derecha del símbolo (figura 52).

Figura 52. Las dimensiones de la sección se indican a la izquierda del símbolo principal

Las longitudes en soldaduras discontinuas, se indican según figura 53.




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Figura 53. Las longitudes se indican a la derecha del símbolo principal

5.1.5. Indicaciones complementarias

Además de la forma y las dimensiones de los cordones puede indicarse el proceso de soldeo, el

nivel de exigencia, la posición, el procedimiento aplicable, el momento en el que debe realizarse

la soldadura, los materiales de aportación, referencias a detalles en los que se determine con

precisión formas o medidas que no puedan expresarse simbólicamente, etc. Cuando se utilizan,

se disponen en la cola de la línea de referencia.

Dos indicaciones complementarias de empleo frecuente son las relativas a soldar todo el

contorno y soldar en campo, que se ilustran en la figura 54.

Figura 54. Indicaciones de: soldar todo el contorno y soldar en campo

Además de las posibilidades comentadas en este breve resumen, en el documento ANSI/AWS

A2.4 se contempla la representación simbólica de uniones mediante soldeo por resistencia,

soldadura de espárragos, operaciones de recargue y soldeo fuerte.

También ofrece la posibilidad de expresar de forma simbólica el tipo, situación, extensión y

orientación de los exámenes no destructivos aplicables a cada junta soldada.




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6. BIBLIOGRAFÍA

Documentación Curso Ingeniero Europeo en Soldadura. Módulo 3. CESOL.

Structural Welding Code. AWS.

Recomendaciones para el proyecto de puentes mixtos. (RPX 95). Ministerio de

Fomento.

Norma ISO 5817 sobre niveles de calidad en soldadura.

Norma ISO 9692 sobre preparación de bordes.

Norma UNE-EN 22553 sobre representación simbólica de soldaduras.

Soldadura de los aceros. Manuel Reina Gómez.

The Procedure Handbook of arc Welding. Lincoln Electric.

ANSI/AWS A2.4-93. Símbolos normalizados para soldeo, soldeo fuerte y examen no

destructivo.

Documents

IWE - Tema 3.3.rev5 - DEF.pdf