borrador de tesis_corregido.docx
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS
PRESENTADA POR:
MIGUEL ANGEL JULCAPARI CUBA
Para optar el título de Ingeniero Mecánico
HUANCAYO – PERÚ2013
PLANEACIÓN EN PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA PARA MEJORAR UNIONES
SOLDADAS EN ACEROS ASTM A36 EN LA EMPRESA MOTA-ENGIL PERÚ
ASESOR:
Ing. Sergio Cárdenas García
ii
DEDICATORIA
A mi familia, en especial a mis padres
Delia y Jesús, por su apoyo constante
e incondicional, lo que me alienta a
seguir adelante.
iii
CONTENIDO
ASESOR:............................................................................................................. ii
DEDICATORIA................................................................................................... iii
CONTENIDO...................................................................................................... iv
RESUMEN..........................................................................................................vi
ABSTRAC..........................................................................................................vii
INTRODUCCIÓN..............................................................................................viii
Capítulo 1: PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO...................................................1
1.1 TEMA DE INVESTIGACIÓN.......................................................................................................1
1.2 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN.............................................................................................1
1.3 PROBLEMA GENERAL................................................................................................................1
1.4 OBJETIVO GENERAL..................................................................................................................2
1.5 JUSTIFICACION............................................................................................................................2
1.6 HIPÓTESIS.....................................................................................................................................3
1.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES...............................................................................3
Capítulo 2: MARCO TEORICO...........................................................................5
2.1 ANTECEDENTES..........................................................................................................................5
2.2 BASES TEÓRICAS........................................................................................................................5
2.3 MARCO CONCEPTUAL...............................................................................................................5
Capítulo 3: METODOLOGIA...............................................................................6
iv
3.1 INTRODUCCION...........................................................................................................................6
3.2 TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION.........................................................................................6
3.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN..............................................................................................7
3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA DE LA INVESTIGACIÓN.............................................................8
3.5 MATERIALES USADOS EN LA INVESTIGACIÓN..................................................................9
3.6 OPERATIVIZACIÓN DE VARIABLES.......................................................................................9
3.7 DISEÑO INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS................................................10
3.8 VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS...............................................................................11
3.9 PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN..........................................................................11
Capítulo 4: PRESENTACIÓN DE RESULTADOS............................................12
4.1 RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN................................................................................12
4.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS................................................................12
4.3 PRUEBA DE HIPÓTESIS............................................................................................................12
Capítulo 5: DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.................13
5.1 INTERPRETACIÓN DE LOS RECULTADOS..........................................................................13
5.2 COMPARACIÓN DE RESULTADOS........................................................................................13
5.3 EVALUACIÓN DE RESULTADOS...........................................................................................13
5.4 CONSECUENCIAS TEÓRICAS.................................................................................................13
CONCLUSIONES..............................................................................................14
RECOMENDACIONES.....................................................................................15
BIBLIOGRAFIA.................................................................................................16
v
RESUMEN
El tema de esta tesis se plantea a partir de la necesidad de disminuir rechazos de los trabajos finales de soldadura y contribuir en la productividad de la empresa, esto debido a las recurrentes observaciones de los trabajos mencionados líneas arriba después de un ensayo de calidad.
Se propone e implementa un planeamiento en procedimientos de soldadura durante los trabajos en taller, mediante normas publicadas y establecidas en la AWS (American Welding Society), específicamente se toma como referencia el código ANSI/AWS D1.1:2002 -Soldadura de Acero Estructural, debido al alcance de este código; en este caso aplicando tecnología de soldadura SMAW (Shielded metal arc welding).
En particular se evalúa el mejoramiento de los trabajos de las soldaduras después de implantado el planeamiento; este mejoramiento se refleja en la comparación de los resultados de los ensayos no destructivos (tintes penetrantes sometidos después de cada trabajo), lo que era antes y el después de seguir el planeamiento propuesto.
Autor:
Palabras claves: Procedimiento de soldadura, Mejoramiento, ensayos no destructivos.
vi
ABSTRAC
PLANNING IN WELDING PROCEDURE TO IMPROVE WELDS IN ASTM A36 STEEL COMPANY IN PERU MOTA-ENGIL
The subject of this thesis from the need to reduce rejections of final welding and contribute to the productivity of the company, this due to the recurring observations of above lines up after a quality test.
We propose and implement a planning on welding procedures for the work shop, and established standards published by the AWS (American Welding Society), specifically draws on the ANSI / AWS D1.1: 2002 Structural Steel-Welding because of the scope of this code, in this case using welding technology SMAW (Shielded metal arc welding).
In particular we evaluate the improvement of the work of the welds after implanted planning, this improvement is reflected in the comparison of the results of non-destructive testing (dye penetrant submitted after each job), what was before and after to follow the proposed planning.
Author:
Key words: Welding procedure, Improvement, nondestructive testing
vii
INTRODUCCIÓN
viii
En esta tesis se presentan los resultados de la investigación realizada en
Planeación en Procedimiento de soldadura en uniones soldadas en aceros
ASTM A36, con el objetivo de mejorar los diferentes trabajos, procesos y
prácticas a través de los cuales se conforman y reconforman las actividades de
diferentes niveles.
A partir de este objetivo general, se selecciona la Empresa Mota-Engil Perú,
donde se realizó el trabajo de campo necesario para la implementación de la
propuesta que sustenta la investigación.
Inicialmente, la investigación se propuso abarcar diferentes momentos,
estrategias y resultados, sin embargo estos momentos fueron cambiando y
actualmente se viene implementando esta propuesta de investigación durante
los 03 últimos meses, en los que se realizó el trabajo de campo y se viene
tomando datos de los resultados.
La investigación que aquí se presenta está dividida en 05 capítulos, y cada una
de ella aborda el objeto de estudio desde diferentes ángulos, por lo que siguen
su propia lógica, técnicas de investigación y presentación de resultados.
En el primer capítulo aborda los diversos planteamientos, procesos y
estrategias a través de los cuales se construyó el objeto de estudio, lo que
incluye la justificación, alcances, variables e hipótesis. En esta parte se
presenta también el escenario donde se realiza la investigación.
ix
El segundo capítulo de la tesis está centrada en la parte teórica de las formas
subjetivas de la investigación, esto nos ayudara a comprender los diferentes
aspectos del tema; también se está tomando como referente a un grupo de
antecedentes referidos al tema, los cuales tienen en común una particularidad:
siguen un procedimiento normalizados.
En el tercer capítulo, se presenta la metodología, el nivel de investigación, el
análisis estadístico de la parte inicial de los resultados de los 06 meses de la
toma de datos antes de la implementación de la propuesta tema de esta
investigación.
El cuarto capítulo de la tesis está centrada en los resultados de la
investigación, se realiza la comparación de los resultados obtenidos de un
antes y un después de implementar la propuesta tema de esta tesis; también
se consideran los resultados estadísticos de esta investigación.
En el quinto capítulo aborda la interpretación de los resultados, procesos y
estrategias a través de los cuales se construyó el objeto de estudio..
EL AUTOR
x
Capítulo 1:
PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
1.1 TEMA DE INVESTIGACIÓN
La tesis consiste en planificar los procedimientos de soldadura en aceros
ASTM A36, con el propósito de mejorar y normalizar los trabajos de
soldadura en reparaciones de tolvas de volquetes.
1.2 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
Los trabajos realizados por la empresa Mota-Engil Perú es sobre
Ingeniera y Construcción vial, donde uno de los elementos principales
para este fin son las maquinarias de movimiento de tierra como son las
excavadoras, cargadores frontales, retroexcavadoras, motoniveladoras,
volquetes entre otros; donde se ve constantemente que durante el
mantenimiento programado se realiza además de lo planeado
reparaciones con soldadura, como uniones y recargues.
Estos trabajos se realizan sin un procedimiento en trabajos de soldadura
establecido, trayendo como consecuencia un descontrol, demoras, altos
costos y la no garantía del mismo.
1.3 PROBLEMA GENERAL
La interrogante principal de la presente investigación es: ¿Cuáles son las
características de la planeación en procedimiento de soldadura para
mejorar uniones soldadas en aceros ASTM A36 en la empresa Mota-Engil
Perú?
1.4 OBJETIVO GENERAL
Describir mediantes normas las características de la planeación en
procedimiento de soldadura para mejorar uniones soldadas en aceros
ASTM A36 en la empresa Mota-Engil Perú.
1.5 JUSTIFICACION
Las razones que me impulsan a realizar la presente investigación son
principalmente del orden tecnológico orientado a mejorar los trabajos de
reparación y reconstrucción mediante soldadura con lo cual estaremos
asegurando o por lo menos aportando a disminuir paradas por fallas o
desgastes por mal procedimiento en la reparación por soldadura.
Cabe resaltar que actualmente las reparaciones por soldadura son
habituales, sin embargo este trabajo se realiza mediante técnicas
empíricas propios de cada soldador, lo cual no permite llevar un control
y/o estimación de la durabilidad de estas reparaciones.
2
La importancia del tema de investigación es planear, implementar y
aplicar técnicas, procedimientos y pruebas debidamente avalados por
normas de la AWS (American welding society) durante reparaciones
mediante soldadura.
1.5.1 Alcances
El tema propuesto tiene como alcance todos los trabajos de soldadura
realizados en aceros ASTM A-36; con espesores entre 1/8” a 1” y con
tecnología de soldadura SMAW (Shielded metal arc welding).
1.6 HIPÓTESIS
Si tomamos las recomendaciones de las normas para la planeación en
procedimiento de soldadura entonces se obtendrá mejoras en uniones
soldadas de aceros ASTM A36 en la empresa Mota-Engil Perú.
1.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
Con el fin de uniformizar el significado de la hipótesis, en la tabla 1.1, se
desarrolla la definición conceptual y operacional de las variables que se
están utilizando en la investigación.
Tabla 1.1: Operacionalización de variables
Hipótesis: Si tomamos las recomendaciones de las normas para la planeación en procedimiento de soldadura entonces se obtendrá mejora en uniones soldadas de aceros ASTM A36 en la empresa Mota-Engil Perú.
Y= f(X)
Y = Mejora en uniones soldadas de aceros ASTM A36
X = Planeación en procedimiento de soldadura
Variables Definición conceptual Definición operacional
3
Mejora en uniones soldadas de aceros ASTM A36
La mejora de las uniones soldadas, es la comparación del comportamiento del material base sometido a unión por soldadura empírico con arco eléctrico, frente al material soldado bajo un trabajo planeado.
Se realizara basándose en el código AWS D-1.1 (Soldadura de Acero Estructural), en el que recomienda la supervisión de los trabajos según ciertas recomendaciones.
Planeación en procedimiento de soldadura
Es un proceso de toma de decisiones para alcanzar un futuro deseado, teniendo en cuenta la situación actual y los factores internos y externos que pueden influir en el logro en los trabajos de soldadura en aceros ASTM A36.
La mejora se mediará con la comparación de datos históricos de los trabajos realizados empíricamente con los trabajos después de aplicar el planeamiento en el procedimiento de soldadura.
Fuente: elaboración propia.
4
Con la finalidad de completar la comprensión de la hipótesis y de sus
variables, en la tabla 1.2, se incluye una sinopsis de las variables que
describe la variable, el indicador, el instrumento y la fuente de donde se
tomará la información.
Tabla 1.2: Sinopsis de las variables
Variables Dimensiones Indicadores Unidad Instrumento Fuente
Hoj
a de
regi
stro
s
Resu
ltado
s de
ens
ayos
no
des
truc
tivos
(tint
es
pene
tran
tes)
Rechazo
Puntos
N° r
ecom
enda
cion
es
cons
ider
ados
Mejora en uniones soldadas de aceros ASTM A36
Socavaciones
Aceptable
Hoj
a de
esp
ecifi
caci
ones
Códi
go A
NSI
/AW
S D1
.1:2
002
-So
ldad
ura
de A
cero
Est
ruct
ural
DurantePorcentaje de cumplimiento de los recomendaciones según norma
DespuesPorcentaje de cumplimiento de los recomendaciones según norma
Planeación en procedimiento de soldadura
AntesPorcentaje de cumplimiento de los recomendaciones según norma
5
Capítulo 2:
MARCO TEORICO
2.1 ANTECEDENTES
6
En la tesis titulada: “PLANIFICACIÓN, CONSTRUCCIÓN Y
REPARACIÓN DE CONSTRUCCIONES SOLDADAS”, sustentada por:
Pedro Augusto Coloma Vera el año del 2007, indica: 1. La
estandarización en soldadura cumplida de manera rigurosa además de un
programa detallado de control durante la ejecución garantiza resultados
óptimos en la aplicación y por lo tanto hacen económicamente viable
cualquier proceso que incluya a la soldadura. La estandarización no es un
escollo ni un requerimiento administrativo solamente. Su consciente
cumplimiento ahorra tiempo y dinero a las empresas que la utilizan y
contribuye a asegurar la calidad de la unión soldada.2) La soldadura de
reparación comentada ha operado de manera satisfactoria desde el año
2000 a la fecha. No se han reportado fallas ni fisuras en operación. Esto
significa que se puede diseñar procedimientos confiables de reparación
siempre y cuando se desarrollen algunos procedimientos básicos de
selección de variables (análisis químico, preparaciones de junta de
acuerdo a recomendaciones internacionales estándar, adecuada
selección de materiales de aporte, evaluación del personal que ejecutará
el trabajo en condiciones similares a la reparación a realizar, etc.).
7
.En la tesis titulada: CÀLCULO Y ANÀLISIS DEL RÈGIMEN DE
SOLDADURA PARA EL PROCESO SMAW EN ACEROS AL CARBONO
Y ALEADOS Y LA IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE DE
APLICACIÒN, sustentada por: Darwin Paùl Hidalgo Andrango y Hugo
Limber Lozada Cedeño el año del 2007, que en su conclusión dice: La
planificación de un procedimiento de soldadura constituye la base
tecnológica, sobre la cual se procederá. Por ello es fundamental que el
cálculo de los parámetros y variables se ajuste de manera eficiente a los
objetivos y funcionalidades que busca el elemento soldado. También:
Dentro de la planificación de soldadura el documento de procedimiento
WPS (Welding Procedure Specification) así como los demás documentos
de referencia como son; PQR (Procedure Qualification Record) y WPQ
(Welder Performance Qualification), son herramientas útiles para
determinar de una manera ágil, las variables y parámetros que afectan
directamente al proceso.
2.2 BASES TEÓRICAS
Planeación
La planeación establece las bases para determinar el elemento riesgo y
minimizarlo.
Concepto de Planeación
8
Agustín Reyes Ponce
La planeación consiste en fijar el curso concreto de acción que ha de
seguirse, estableciendo los principios que habrán de orientarlo, la
secuencia de operaciones para realizarlo y la determinación de tiempo y
números necesarios para su realización.
José Antonio Fernández Arena
Es el primer paso del proceso administrativo por medio del cual se define
el problema, se analizan las experiencias pasadas y se esbozan planes y
programas.
Burt K. Scanlan
Sistema que comienza con los objetivos, desarrolla políticas, planes,
procedimientos y cuenta con un método de retroalimentación de
información para adaptarse a cualquier cambio en las circunstancias.
Ernest Dale
Determinación del conjunto de objetivos por obtenerse en el futuro y de
los pasos necesarios para alcanzarlos, a través de técnicas y
procedimientos definidos
Elementos Del Concepto de Planeación
Objetivo: resultados deseados.
9
Cursos alternos de acción: diversos caminos, formas de acción o
estrategias.
Elección: determinación, análisis y la selección, la decisión más
adecuada. Futuro: prever situaciones futuras, anticipar hechos inciertos,
prepararse para contingencias y trazar actividades futuras.
Podemos decir que la planeación es la determinación de los objetivos y
elección de los cursos de acción para lograrlos, con base en la
investigación y elaboración de un esquema detallado que habrá de
realizarse en un futuro.
Principios de la Planeación
Factibilidad: debe ser realizable, adaptarse a la realidad y a las
condiciones objetivas.
Objetividad y cuantificación: basarse en datos reales, razonamientos
precisos y exactos, nunca en opiniones subjetivas, especulaciones o
cálculos arbitrarios (precisión) expresada en tiempo y dinero.
Flexibilidad: es conveniente establecer márgenes de holgura que
permitan afrontar situaciones imprevistas y que puedan proporcionar otros
cursos de acción a seguir.
Unidad: todos los planes deben integrarse a un plan general y al logro de
los propósitos y objetivos generales.
10
Del cambio de estrategias: cuando un plan se extiende, será necesario
rehacerlo completamente. La empresa tendrá que modificar los cursos de
acción (estrategias) y consecuentemente las políticas, programas,
procedimientos y presupuestos para lograrlos
Material Base
Composición química del acero:
Los aceros que se emplean en la industria son aleaciones y no metales
puros como el hierro, el oro, la plata, el estaño, etc. de sus numerosos
componentes el hierro es el elemento que entra en mayor proporción y el
carbono el que ejerce influencia más decisiva en sus propiedades,
características y tratamientos.
El hierro es un elemento metálico capaz de alearse con el carbono desde
el 0% al 6,67% de este elemento.
Según el contenido en carbono varían sus propiedades y características.
Así, en la práctica, con un contenido en carbono inferior al 1,7% se
conoce la aleación con el nombre de acero, material duro y elástico capaz
de absorber impactos y que puede deformarse y extenderse en forma de
alambres y chapas.
Cuando el contenido en carbono es superior al 1,7%, la aleación recibe el
nombre de fundición, material extremadamente duro y quebradizo que no
puede ser deformado ni extendido en forma de alambres o chapas.
11
El acero es uno de los materiales más utilizados debido a sus
propiedades; existen muchas variedades de aceros: aceros al carbono,
aceros de baja aleación, aceros al cromo-molibdeno, aceros al carbono-
manganeso, aceros de herramientas, aceros inoxidables, aceros para
muelles, etc. que se distinguen por su composición química y
propiedades. Sin embargo, se pueden obtener diferentes propiedades y
características de un acero con una determinada composición química
tratándolo térmicamente.
Los aceros al carbono, también denominados no aleados, poseen en su
composición hierro, carbono, pequeñas cantidades de manganeso
(normalmente inferiores al 1,6%) y silicio (normalmente por debajo del
0,55%), como impurezas poseen fósforo y azufre, el contenido de estos
elementos actualmente está limitado a un máximo del 0,03.5% por ser
sumamente perjudiciales. Estos aceros suelen tener un límite elástico
inferior a 355 N/mm2 y una carga de rotura inferior a 520 N/mm2, estando
su alargamiento comprendido entre el 10% y el 30%.
Acero ASTM A36:
Es el acero al carbono más común de los que existen para estructuras
soldadas. Son de buena resistencia y soldabilidad, siendo sus principales
características las siguientes:
• Acero laminado en caliente.
12
• %C: 0.25 a 0.29, max.
• %Mn: 0.6 a 1.20 max.
• σf: 250 MPa, min
• σt: 400-450 MPa.
• δr: 20-30%, min.
Tabla de composición química.
Tabla. 2.1. Composición química acero ASTM A36Fuente.: American Society for Testing and Materials. Standard Specification for Carbon Structural teel.
Proceso de soldadura de Arco Manual "SMAW".
La Soldadura de Arco Manual o SMAW es también conocida como
Soldadura de Electrodo Cubierto, Soldadura de Varilla o Soldadura de
Arco Eléctrico, es la más antigua y más versátil de todos los diferentes
procesos de soldadura de arco.
13
Un Arco Eléctrico es mantenido entre la punta de un electrodo cubierto y
la pieza a trabajar. Las gotas de metal derretido son transferidas a través
del arco y son convertidas en un cordón de soldadura, un escudo
protector de gases es producido de la descomposición del material
fundente que cubre el electrodo, además, el fundente también puede
proveer algunos complementos a la aleación, la escoria derretida se
escurre sobre el cordón de soldadura donde protege el metal soldado
aislándolo de la atmósfera durante la solidificación, esta escoria también
ayuda a darle forma al cordón de soldadura especialmente en soldadura
vertical y sobre cabeza. La escoria debe ser removida después de cada
procedimiento.
En la siguiente figura se pueden apreciar las variables que intervienen en
el proceso de soladura SMAW que son necesarias tener en cuenta para
su correcta aplicación.
Figura. 2.1. Variables que intervienen en el proceso de soladura SMAW
Fuente.: Dr. Weld [Mami FL, USA]. Los Procesos de Soldadura.
14
Protocolo antes del inicio de la soldadura
El protocolo establecido por los códigos de fabricación como, AWS,
ASME y API, antes de iniciar la etapa de fabricación consta de los
siguientes requerimientos.
Especificación de Procedimiento de Soldadura WPS “Welding
Procedure Specification”
El WPS es un documento que relaciona las variables a considerar en la
realización de una soldadura específica, determina la ejecución de las
pruebas de calificación tanto del procedimiento como del soldador.
En la siguiente figura se puede apreciar el formato guía para reportar las
Especificaciones del Procedimiento de Soldadura WPS.
15
Figura 2.2. Formato guía para reportar las Especificaciones del Procedimiento de Soldadura WPSFuente.: American National Standards Institute. AWS D1 COMMITTEE ON STRUCTURAL WELDING. Structural Welding Code Steel. AWS D1.1/D1.1M:2002. 18 ed. 550 N.W. LeJeune Road, Miami, Florida. American Welding Society, 2001. p.334.
Reporte de calificación de procedimiento (PQR)
Este documento corresponde al anexo del WPS, y en él van detallados
todos los pasos que conllevan a la calificación de un procedimiento y el
soldador. En él están relacionados las diferentes pruebas o ensayos
realizados y la certificación de aprobación o rechazo firmada por inspector
certificado en soldadura.
16
Cada WPS puede contener uno o varios PQR para efectos contractuales
y para efectuar soldaduras similares en el futuro, las pruebas realizadas
son igualmente aplicables tanto para la soldadura por máquina como para
la soldadura manual, y siempre es obligatoria cuando se trabaja conforme
a códigos.
Es obviamente inútil llevar a cabo para cada pequeña variación del
material, espesor o método de soldadura un nuevo ensayo de
procedimiento. Por consiguiente, los materiales se dividen en grupos que
comprenden aleaciones con características similares de soldadura. Una
prueba realizada sobre un metal de uno de los grupos designados se
considera aplicable a todas las demás aleaciones dentro del mismo
grupo. Con este principio, se dividen en grupos de espesor de chapa o
lámina, procesos de soldadura y posiciones de soldadura (vertical,
horizontal, vertical sobre cabeza y plana). Por ejemplo, el código AWS
D1.1 agrupa materiales de espesores mayores a 1/8”, mientras que AWS
D1.3 agrupa todos los materiales delgados hasta un máximo de 3/16 " de
espesor.
Como constancia de haber realizado pruebas de procedimiento se debe
llevar el PQR consignando con el mayor detalle posible de las variables
esenciales de soldadura, tales como la corriente, número de cordones,
calibre y tipo del electrodo utilizado, y, en el caso de soldadura con
máquina, las fijaciones o variables de la máquina. Estas pruebas de
calificación se realizan bajo la supervisión de un inspector y/o ingeniero
de soldadura.
17
En la siguiente figura se puede apreciar el formato guía para reportar la
Calificación del Procedimiento (PQR)
Figura 2.3. Formato guía para reportar las Especificaciones del Procedimiento de Soldadura WPS
Fuente.: American National Standards Institute. AWS D1 COMMITTEE ON STRUCTURAL WELDING.
Structural Welding Code Steel. AWS D1.1/D1.1M:2002. 18 ed. 550 N.W. LeJeune Road, Miami, Florida.
American Welding Society, 2001. p.334.
18
Procedimiento para la Calificación del WPS
Se refiere a todas las condiciones presentes en la realización de una
soldadura. El procedimiento se efectuará en un equipo previamente
calibrado y calificado, se utilizarán los materiales recomendados en las
especificaciones o referenciados con su “reporte certificado de ensayo de
material CMRT”, y se efectuarán las soldaduras en las condiciones
referenciadas en código, las cuales deben corresponder a las que se
ejecutarán en el trabajo real de producción. Posteriormente se someterán
los materiales utilizados en el procedimiento (cupones de prueba), a las
pruebas (ensayos destructivos y no destructivos) exigidos por el código
referenciado, para comprobar la conservación de sus propiedades físicas,
su resistencia mecánica, doblado, resistencia al impacto, dureza y análisis
químico.
Calificación del soldador
Las pruebas de calificación del soldador se aplican principalmente a la
soldadura manual con electrodo recubierto, SMAW, y los métodos de
soldadura por procesos GMAW, GTAW, FCAW, SAW, PAW. En los que la
capacidad del operario ejercerá influencia sobre el resultado final.
La necesidad de probar la capacidad de los soldadores se aplica a un
gran número de industrias en las que la calidad de soldadura es de gran
importancia, tales como la fabricación de recipientes a presión, tubería
para industrias químicas y petroleras, estructuras de puentes y edificios, y
para las industrias aeronáuticas y automotrices.
19
Los soldadores que no han sido todavía calificados o los que se han
calificado pero no han hecho contrato de soldadura por alrededor de seis
meses, deben someterse a recalificación, igualmente los soldadores que
sugieran dudas y/o errores en la aplicación.
Los diversos códigos exigen para el operario pruebas de calificación y aún
más, las compañías de seguros exigen pruebas de trabajos periódicos de
los operarios. Los usuarios en general exigen pruebas de calificación del
soldador antes de la fabricación. La calificación de los soldadores para
determinados trabajos de gran responsabilidad también la requieren las
compañías que realizan trabajos para entidades gubernamentales.
En la siguiente figura se puede apreciar el formato guía para reportar la
calificación del soldador, operario de soldadura o apuntador de soldadura
(WPQ).
20
Figura. 2.4. Formato guía para Reportar la Calificación del soldador, operario de soldadura o apuntador de
soldadura (WPQ)
Fuente.: American National Standards Institute. AWS D1 COMMITTEE ON STRUCTURAL WELDING.
Structural Welding Code Steel. AWS D1.1/D1.1M:2002. 18 ed. 550 N.W. LeJeune Road, Miami, Florida.
American Welding Society, 2001. p.341.
Control del producto soldado
21
El primer paso para controlar la calidad del producto fabricado es
asegurar que el soldador recibe el metal base a soldar con la debida
calidad, exento de laminaciones en los bordes de soldadura y equipos en
las condiciones óptimas de operación. El segundo paso es verificar el
diseño de junta con las superficies de unión limpias. En términos más
generales, las operaciones previas a la soldadura, se deben llevar a cabo
conforme al WPS aplicable.
Control de materiales
Es uno de los criterios más significativos que se deben tener en cuenta en
los procesos de fabricación y va íntimamente relacionada con las
especificaciones de procedimientos de soldadura, toda vez que de la
idónea selección y verificación de los materiales base y materiales de
aporte, dependerán las características y propiedades de las uniones
soldadas, se requieren entonces documentos para identificar materiales y
diagnosticar su trazabilidad en operación. Un documento que se debe
solicitar al proveedor es el CMRT (certified material test record) reporte
certificado de prueba del material, en caso de no poseerlo, se deben
hacer los análisis y ensayos metalográficos y mecánicos para que estén
ubicados en el estándar.
En la siguiente figura se puede apreciar a modo de ejemplo, la
información que debe de contener un certificado de calidad de un acero:
composición química, propiedades mecánicas, dimensiones, y número de
colada que debe ir indicada en la superficie del acero que corresponda el
certificado de calidad, en forma de calcomanía.
22
Figura. 2.5. Certificado de Calidad del Material
Fuente.: Materia prima. (2011, 13 de noviembre). Wikipedia, La enciclopedia libre.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Materia_prima&oldid=515679.
Códigos, Normas, Especificaciones y Guías.
23
Los códigos, normas, especificaciones y guías, son documentos que rigen
y regulan actividades industriales. Los documentos que establecen
lineamientos para las actividades relacionadas con la industria de la
soldadura tienen el propósito de asegurar que solo se producirán bienes
soldados seguros y confiables, y que las personas relacionadas con las
operaciones de soldadura no estarán expuestas a peligros indebidos ni a
condiciones que pudieran resultar dañinas a su salud. Todo el personal
que participa en la producción de bienes soldados, ya sean diseñadores,
fabricantes, proveedores de productos y servicios, personal de montaje,
soldadores o inspectores, tienen la necesidad de conocer, por lo menos,
las secciones particulares de las normas que aplican a sus actividades.
Los códigos, las especificaciones y otros documentos de uso común en la
industria tienen diferencias en cuanto a su extensión, alcance,
aplicabilidad y propósito. A continuación se mencionan las características
claves de éstos documentos.
Código.
Es un conjunto de requisitos y condiciones, generalmente aplicables a
uno o más procesos que regulan de manera integral el diseño, materiales,
fabricación, construcción, montaje, instalación, inspección, pruebas,
reparación, operación y mantenimiento de instalaciones, equipos,
estructuras y componentes específicos. Para el caso de ésta monografía,
su desarrollo se basara en el código de fabricación ANSI/AWS D1.1:2002,
que se trata a continuación:
Código ANSI/AWS D1.1:2002 -Soldadura de Acero Estructural
24
Este Código cubre las especificaciones (requisitos) aplicables a
estructuras de acero al carbono y de baja aleación. Está previsto para ser
empleado conjuntamente con cualquier código o especificación que
complemente el diseño y construcción de estructuras de acero. Quedan
fuera de su alcance los recipientes y tuberías a presión, metales base de
espesores menores a 1/8 Pulg (3.2 mm), metales base diferentes a los
aceros al carbono y de baja aleación y los aceros con un límite de fluencia
mínimo mayor a 100,000 lb/pulg2 (690 MPa).
Normas o Estándar.
El término norma tal y como es empleado por la AWS, la ASTM, el ASME
y el ANSI, se aplica de manera indistinta para referirse a los códigos, que
han sido aprobados por un comité patrocinador (vigilante) de cierta
sociedad técnica y adoptados por esta.
2.3 MARCO CONCEPTUAL
VI: Planeación en procedimiento de soldadura
Conjunto de actividades organizados y programados para la unión de
materiales aplicados en reparaciones de componentes de equipos de
construcción civil y acarreo en cumpliendo de Normas en soldadura.
VD: Mejora en uniones soldadas de aceros ASTM A-36
25
Uniones que cumplen requisitos de calidad de acuerdo a normas
internacionales; los cuales serán medidos mediante ensayos no
destructivos (tintes penetrantes).
ASTM: American Section of the International Association for Testing
Materials
Es una de las organizaciones internacionales de desarrollo de normas
más grandes del mundo. En ASTM se reúnen productores, usuarios y
consumidores, entre otros, de todo el mundo, para crear normas de
consenso voluntarias.
AWS: American Welding Society
Es una organización sin fines de lucro dedicada al avance de la ciencia, la
tecnología y la aplicación de la soldadura y sus aliados unión y corte de
los procesos, incluyendo la soldadura, soldadura y proyección térmica.
Electrodo:
26
En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y
en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, también
sirve como material fundente. El electrodo o varilla metálica suele ir
recubierta por una combinación de materiales diferentes según el empleo
del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: eléctrica para
conseguir una buena ionización, física para facilitar una buena formación
del cordón de soldadura y metalúrgica para conseguir propiedades contra
la oxidación y otras características.
27
Capítulo 3:
METODOLOGIA
3.1 INTRODUCCION
La metodología es la “descripción, explicación y justificación de los
métodos” (Kaplan,1964); el presente capítulo tiene como finalidad analizar
y describir la etapas en los trabajos de soldadura que se realizan
empíricamente, con el fin de evaluar, estimar los cambios y mejoras en
estos trabajos.
3.2 TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION
Por el tipo de investigación, el presente estudio reúne las condiciones
metodológicas de una investigación aplicada en razón, que se utilizaran
conocimientos de la ingeniera mecánica, a fin de aplicarlas en la
Planeación en procedimiento de soldadura.
28
Y de acuerdo a la naturaleza del estudio de investigación, reúne por su
nivel las características de un estudio descriptivo.
3.3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Para el diseño de la investigación, emplearemos el de una investigación
por observaciones conforme al esquema siguiente:
Diagrama: O1► x ►O2
Dónde:
O1: Situación actual sin planeamiento en los trabajos de soldadura.
x : Implementación de planeamiento en trabajos de soldadura.
O2: Situación con planeamiento en los trabajos de soldadura.
Con la información que se obtenga de dicha investigación se podrá
diseñar el modelo de gestión para formular estrategias de calidad en el
servicio que contribuya a la mejora continua de la calidad y que de esta
manera se logre la satisfacción de los clientes, creando así una ventaja
competitiva.
3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA DE LA INVESTIGACIÓN
La población motivo de esta investigación está conformada por el total de
206 pruebas realizados durante los últimos 06 meses del año 2012,
habiendo sido seleccionados por la naturaleza de sus resultados y por su
interés en aplicar un planeamiento en los procedimientos en los trabajos
de soldadura.
29
La población está conformada por la suma total de la longitud de las
socavaciones presentes por cada 50 mm de soldadura que se obtienen
en los ensayos de tientes penetrantes realizados como pruebas de
calidad al finalizar los trabajos de soldadura.
3.4.1 Fuentes de información
Código de soldaduras en estructuras de aceros AWS.
Normas nacionales e internacionales y procedimientos y buenas
prácticas de empresas reconocidas.
Resultados de ensayos no destructivos (tintes penetrantes).
3.4.2 Población de estudio
Longitud acumulada de socavaciones presentes en cada 50 mm de
soldadura.
Criterios de Inclusión
Todas las socavaciones presentes en las partes soldadas dentro de
cada 50 mm de soldadura.
Criterios de Exclusión
No se están incluyendo aquellas socavaciones que sean mayores a 2
mm por cada 50 mm de soldadura.
No se incluyen fisuras.
3.4.3 Instrumentos para recolectar los datos
Tablas de Excel
Tabla 3.1 Hoja de registro de aceptabilidad de trabajos de soldadura
30
Fuente: Área de mantenimiento de la empresa Mota-Engil Perú
Electrodo:AWS A5.1-91 E 7018 (SUPERCITO)Material:ASTM A36/A36M
Item SEMANAJUNTAS
SOLDADASESPESOR (mm)
DISEÑO DE JUNTA
PROCESO DE SOLDADURA
SOLDADOR INSPECTOR RESULTADO Posibles factoresLONG. SOCAVACIONES x CADA
50 mmCONDICION ACCIONES
123456789...n
REGISTRO DE ACEPTACIÓN DE TRABAJOS DE SOLDADURA 2012
Reportes elaborados por el área de calidad.
Figura 3.1: Formato de toma de datos del ensayo de tintes penetrantesFuente: Área de calidad de la empresa Mota-Engil Perú
3.5 MATERIALES USADOS EN LA INVESTIGACIÓN
31
Los materiales empleados en la investigación son:
Normas internacionales y nacionales
Procedimientos y buenas prácticas de empresas reconocidas
Hoja de especificaciones (WPS)
Figura 3.2: Formato de especificaciones del procedimientoFuente: Área de calidad de la empresa Soldexa
Equipo de cómputo
3.6 OPERATIVIZACIÓN DE VARIABLES
32
Tabla 3.2: Sinopsis de variables
Variables Dimensiones Indicadores Unidad Instrumento Fuente
Hoj
a de
regi
stro
s
Resu
ltado
s de
ens
ayos
no
des
truc
tivos
(tint
es
pene
tran
tes)
Rechazo
Puntos
N° r
ecom
enda
cion
es
cons
ider
ados
Mejora en uniones soldadas de aceros ASTM A36
Socavaciones
Aceptable
Hoj
a de
esp
ecifi
caci
ones
Códi
go A
NSI
/AW
S D1
.1:2
002
-So
ldad
ura
de A
cero
Est
ruct
ural
DurantePorcentaje de cumplimiento de los recomendaciones según norma
DespuesPorcentaje de cumplimiento de los recomendaciones según norma
Planeación en procedimiento de soldadura
AntesPorcentaje de cumplimiento de los recomendaciones según norma
3.7 DISEÑO INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE
DATOS
La Gerencia del área de mantenimiento de la empresa Mota-Engil Perú
supervisa y fiscaliza los aspectos técnicos y de seguridad de las personas
que desarrollan actividades relacionadas a la reparación; para lo cual se
realizan de forma periódicas supervisiones operativas y para tal sentido
establece un formato de control diario de las actividades que se realizan
durante las inspecciones que tiene como finalidad:
• Registrar acciones inseguras antes, durante y después de las
actividades realizadas en una reparación
• Registrar imperfecciones en los cordones de soldadura después de un
ensayo de tintes penetrantes.
33
3.7.1 Instrumento de análisis documental
El área de mantenimiento de la empresa Mota-Engil Perú generó el
reporte con la estructura con los campos mostrados en la siguiente tabla.
Tabla 3.3 Hoja de registro de aceptabilidad de trabajos de soldadura rellenadoFuente: Área de mantenimiento de la empresa Mota-Engil Perú
AWS A5.1-91 E 7018 (SUPERCITO)ASTM A36/A36M
Item SEMANAESPESOR
(mm)DISEÑO DE
JUNTAPROCESO DE SOLDADURA
SOLDADOR INSPECTOR RESULTADO Posibles factoresLONG.
SOCAVACIONES x CADA 50 mm
CONDICION ACCIONES
1 Semana 04 12 JPP SMAW DIL FZ ACEPTABLE 1.9 LISTO2 Semana 04 19 JPC SMAW DIL FZ ACEPTABLE 1.2 LISTO3 Semana 04 19 JPC SMAW DIL FZ NO ACEPTABLE Preparación de junta 3.5 X REPARACION Remover soldadura y volvel a soldar4 Semana 11 19 JPC SMAW DIL FZ ACEPTABLE 1.2 LISTO5 Semana 11 19 JPC SMAW DIL FZ NO ACEPTABLE Equipo 2.5 X REPARACION6 Semana 12 12 JPP SMAW DIL FZ NO ACEPTABLE 3.4 LISTO Demasiado soplo7 Semana 03 12 JPP SMAW JPS MA ACEPTABLE 1.0 LISTO8 Semana 04 12 JPP SMAW DIL MA ACEPTABLE 1.3 LISTO9 Semana 04 19 JPC SMAW DIL FZ ACEPTABLE 1.9 LISTO
10 Semana 04 19 JPC SMAW DIL FZ NO ACEPTABLE 3.8 LISTO11 Semana 04 12 JPP SMAW DIL FZ NO ACEPTABLE Limpieza 2.9 X REPARACION Limpieza antes de soldar12 Semana 05 19 JPC SMAW JPS FZ ACEPTABLE 1.6 LISTO13 Semana 05 19 JPC SMAW JPS MA ACEPTABLE 1.0 LISTO14 Semana 05 12 JPP SMAW WRC FZ NO ACEPTABLE Parametros 3.1 X REPARACION Limpieza antes de soldar15 Semana 06 12 JPP SMAW WRC MA ACEPTABLE 1.6 LISTO Verificar amperaje y voltaje16 Semana 06 19 JPC SMAW JPS MA NO ACEPTABLE Soldador 3.0 X REPARACION Verificar amperaje y voltaje17 Semana 06 19 JPC SMAW JPS MA NO ACEPTABLE Parametros 3.0 X REPARACION Electrodo humedo18 Semana 07 19 JPC SMAW WRC MA ACEPTABLE 1.4 LISTO19 Semana 07 19 JPC SMAW JPS MA ACEPTABLE 1.8 LISTO Verificar amperaje y voltaje
REGISTRO DE ACEPTACIÓN DE TRABAJOS DE SOLDADURA 2012
A continuación se indica la información que muestra cada encabezado:
Semana: Intervalo durante el cual se realizó el ensayo.
Juntas soldadas: Ubicación de soldadura
Espesor (mm): Dimensión
Diseño de junta: Tipo de penetración a ser soldado
Proceso de soldadura: Tipo de proceso
Soldador: Iniciales de nombre del soldador
Inspector: Iniciales del nombre del supervisor
Resultado: Condición de aceptabilidad de la soldadura
Long. Socavaciones x cada 50 mm: Suma de longitudes de las
socavaciones por cada 50 mm de soldadura.
34
Tabla. 3.4 Resultado de ensayos de tintes penetrantes
3.8 VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS
El instrumento se considera validado a partir de la aprobación de la
gerencia del área de mantenimiento. Los formatos que contienen son
rellenados por los responsables de la supervisión en taller, siendo de
carácter obligatorio a partir de su entrada en vigencia.
Cabe resaltar que el documento en mención tiene como vigencia a partir
del año 2002, aprobado por gerencias anteriores.
35
3.9 PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN
El procedimiento seguido para el desarrollo de la investigación se muestra
en la Tabla 3.5.
Tabla 3.5: Procedimiento de Investigación
IDENTIFICACION DELPROBLEMA
Tema definidoDefinición y acotación del problema, tema y objetivos de investigación a través del análisis de la caja negra y caja blanca
Problema, objetivos e hipótesis definidos
Planteamiento del problema, redacción de objetivos e hipótesis.
Definición de variablesAnálisis de las variables, factores, y/o indicadores de la investigación.
DISEÑO DE LA INVESTIGACION
Marco teórico definido
Recopilación del sustento teórico referido a las variables definidas.Habiendo revisado el marco teórico se replantea el problema, los objetivos e hipótesis.
Diseño de la investigaciónDiseño del tipo y nivel de investigación.
Operacionalización de la investigación
Cómo interactúan y cómo se manipulan las variables independientes y dependientes
DESARROLLO DE LA INVESTIGACION
Recolección de datosDiseño de los instrumentos y recolección de datos.
Procesamiento y análisis de datos
Análisis estadístico de los datos a fin de obtener información relevante.
InterpretaciónAnálisis, comparación y discusión de los datos obtenidos.
REDACCION
Conclusiones y Recomendaciones
Redacción de las conclusiones y recomendaciones.
Redacción documental de la tesis
Redacción del borrador, levantamiento de observaciones y redacción final de acuerdo a los formatos establecido.
Fuente: Elaboración propia
36
3.9.1 Presentación, análisis y característica de la empresa
sometida a la investigación
Antecedentes y características:
La empresa inicia sus actividades en 1986, con el nombre de Translei,
dedicados desde el principio a la ejecución de importantes proyectos de
infraestructura minera y vial.
Tienen trabajando 25 años a lo largo de todo el territorio nacional, y
operando con capital accionista de la mayor constructora portuguesa
desde hace 12 años. Es así que, en el 2002, toman la decisión de
relanzar la empresa con un renovado impulso y un nuevo nombre: Mota-
Engil Perú. Ampliado ofertas de servicios hacia otros sectores, que
abarcan no solo el vasto campo de la Ingeniería y Construcción, sino
también rubros como el inmobiliario y producción de agregados y
concesiones.
Distribución del Personal Administrativo por departamento
a. Directivos
b. Gerentes
c. Subgerentes
d. Jefatura de Área
e. Mantenimiento
f. Calidad
g. Secretarias
h. E. Ventas
i. Auxiliares
37
Características
Empresa Mota - Engil Perú
- Razón de la empresa: Sociedad Anónima
- Actividad de la empresa: Servicios múltiples
- Dirección: Nicolás Ayllon N° 2586 Santa Anita
Lima
- Fuerza laboral: 1000
Análisis de los métodos de evaluación y desempeño de los
trabajos de reparación por soldadura
Los personales destinados a estos trabajos están conformados por:
- Jefe de taller
- Supervisores
- Soldadores
- Ayudantes soldadores
Los trabajos realizados durante una reparación siguen una secuencia
que se muestra en siguiente figura 3.3:
Figura 3.3 Flujo de procesos de trabajo (estado inicial) Fuente: Propio
38
De los ensayos realizados, se extraen datos a fin de analizarlos e
identificar las deficiencias, de los cuales solo nos enfocaremos en
atender los problemas presentados por las socavaciones que según el
código AWS D 1.1 es una de las variables importantes.
A continuación se presentan los gráficos presentando la situación actual.
Seman
a 27
Seman
a 28
Seman
a 29
Seman
a 30
Seman
a 31
Seman
a 32
Seman
a 33
Seman
a 34
Seman
a 35
Seman
a 36
Seman
a 37
Seman
a 38
Seman
a 39
Seman
a 40
Seman
a 41
Seman
a 42
Seman
a 43
Seman
a 44
Seman
a 45
Seman
a 46
Seman
a 47
Seman
a 48
Seman
a 49
Seman
a 50
Seman
a 51
Seman
a 52
0
5
10
15
20
25
Resultados de ensayos
ACEPTABLENO ACEPTABLE
Grafico 3.1: Aceptabilidad de trabajos de soldadura por semana
ACEPT-ABLE, 57
(28%)
NO ACEPTABLE, 149 (72%)
RESULTADOS
Grafico 3.2 Aceptabilidad de trabajos de soldadura durante 26 semanas del 2012
Como se puede observar la cantidad de trabajos no aceptados es de 149
el cual representa un 72 % de los trabajos realizados, y unos 57 trabajos
aceptados que representa el 28 %, todo esto de 206 ensayos realizados
durante los últimos 6 meses del año 2012.
39
Tabla 3.6: Promedio de longitud de socavaciones según tipo de penetración
DescripciónCant.
ensayosProm. De Long.
Socavaciones c/50 mm
JPC 131.0 2.6ACEPTABLE 41.0 1.5
12 10.0 1.519 31.0 1.5
NO ACEPTABLE 90.0 3.110 10.0 2.912 13.0 3.019 67.0 3.1
JPP 75.0 2.6ACEPTABLE 16.0 1.4
10 3.0 1.612 11.0 1.219 2.0 1.7
NO ACEPTABLE 59.0 3.010 5.0 2.812 44.0 3.019 10.0 2.9
Total general 206.0 2.6
40
3.9.2 Planeación de procedimiento en trabajos de soldadura
propuesta e implantado en la empresa sometida a investigación
La propuesta e implementación presenta un planeamiento para el
procedimiento para los trabajos de soldadura basada en las
especificaciones del código de fabricación, AWS D1.1:2002, que
argumentará las especificaciones.
De esta forma, a partir de este planeamiento se establecerán los
criterios de aceptación para el control de calidad de los trabajos de
soldadura.
Debido a que la numeración de las tablas y figuras contenidas en el
código de soldadura AWS D1.1.2002 corresponden a su ubicación
dentro de un capitulo, se mantendrán sus numeraciones, facilitando la
ubicación de dichas tablas y figuras dentro del código ya que solamente
serán citadas, mas no anexadas en este planeamiento. De igual forma
se conservará la numeración de los conceptos reseñados del código
para mantener la misma coherencia con las figuras y tablas.
A continuación se detallan los requerimientos que deben ser tenidos en
cuenta antes, durante y el después de haberse realizado los trabajos de
soldadura, por parte del inspector. Al frente de cada una de las
actividades de inspección, se escribe entre paréntesis el capítulo y
numeral donde se ubica el criterio de evaluación dentro del código AWS
D1.1:2002, a modo de información.
Antes del proceso de soldadura
41
Verificación de los procedimientos de soldadura WPS (Welding
Procedure Specification) y sus registros de calificación, PQR
(Procedure Qualificaction Register) (Cap. 3 No. 3.1 al 3.7 y Cap. 4
No. 4.1 al 4.8).
Para cumplir este requisito se tomó el WPS precalificado, que a
continuación en la figura se muestra.
42
Figura 3.4 Especificaciones del proceso de soldadura; fuente empresa
Soldexa.
43
Para aclarar, un WPS precalificado de los procesos SMAW, SAW,
GMAW y FCAW, deberán estar en total conformidad con las
estipulaciones de la Sección 3, deberán considerarse como
precalificados y por lo tanto están aprobados para el uso sin
realizar las pruebas de calificación de los WPS.
Verificación de las calificaciones de los soldadores, WPQ (Welder
Procedure Qualification) (Cap. 4 No. 4.18 al 4.32).
Este parte del planeamiento se encuentra aún en proceso de
calificación de los soldadores que se tiene en taller; un total de 06
soldadores serán calificados en 3G, a fin de cumplir con este
requisito acorde con el código en mención.
Verificación del cumplimiento de todos los requerimientos de
calidades de materiales (Cap. 1 No. 1.4.3).
El área de logística hace parte de este trabajo mediante
exigencias de certificación de calidad de las planchas de acero en
general.
Verificación de la preparación y alineación de la unión (Cap.5 No.
5.15.2).
Verificación del almacenamiento de los electrodos, principalmente
los de bajo hidrógeno (Cap. 5 No. 5.15.2).
Durante el proceso de soldadura
44
Verificación del cumplimiento de los valores de las variables
indicadas en el WPS, para el ensamblable de las piezas y su
posterior soldadura (Cap. 5 No. 5.5)
Verificación de los condiciones ambientales dentro los parámetros
recomendados durante la aplicación de la soldadura (Cap. 5 No.
5.12.)
Verificación de los puntos soldadura durante el armado (Cap. 5
No. 5.18).
Aplicación de las soldaduras en la secuencia adecuada para no
deformar la estructura (Cap. 5 No. 5.19).
Verificación de la limpieza de los cordones de soldadura (Cap. 5
No. 5.30)
Después del proceso de soldadura
Revisar las calificaciones del personal que realizara los Ensayos
No Destructivos (Cap. 6 No. 6.14.6)
Criterios de aceptación de NDT (Cap. 6 Parte C No. 6.7).
Inspección visual de los cordones de soldadura y del metal base
(Cap. 5 No. 5.24).
45
ANTES
Verificación de los procedimientos de soldadura WPS (Welding Procedure Specification) y sus registros de calificación, PQR (Procedure Qualificaction Register) (Cap. 3 No. 3.1 y Cap. 4 No. 4.1)Verificación de las calificaciones de los soldadores, WPQ (Welder Procedure Qualification) (Cap. 4 No. 4.18).Verificación del cumplimiento de calidades de materiales (Cap. 1 No. 1.4.3)Verificación de Corte de Materia Prima (Cap.5 No. 5.11).Verificación de la preparación y alineación de la unión (Cap.5 No. 5.15.2)Verificación del almacenamiento de los electrodos, principalmente los de bajo hidrógeno (Cap. 5 No. 5.15.2).
DURA
NTE
Verificación del cumplimiento de los valores de las variables indicadas en el WPS, para el ensamblable de las piezas y su posterior soldadura (Cap. 5 No. 5.5)Verificación de los condiciones ambientales dentro los parámetros recomendados durante la aplicación de la soldadura (Cap. 5 No. 5.12.)Verificación de los puntos soldadura durante el armado (Cap. 5 No. 5.18).Aplicación de las soldaduras en la secuencia adecuada para no deformar la estructura (Cap. 5 No. 5.19).Verificación de la limpieza de los cordones de soldadura (Cap. 5 No. 5.30)
DESPUE
S
Revisar las calificaciones del personal que realizara los Ensayos No Destructivos (Cap. 6 No. 6.14.6)Criterios de aceptación de NDT (Cap. 6 Parte C No. 6.7).Inspección visual de los cordones de soldadura y del metal base (Cap. 5 No. 5.24).Verificar que las dimensiones de los cordones de soldadura correspondan según lo indicado en los planos de taller (Cap. 5 No. 5.13).Verificar que el conjunto soldado no presente deformaciones fuera de tolerancia (Cap. 5 No. 5.23)Verificación del cumplimiento de la extensión de los E.N.D de las soldaduras aplicadas (Cap. 6 No. 6.15)Realizar reparación de las juntas con defectos (Cap. 5 No. 5.26)
Verificar que las dimensiones, tamaños de filete y longitudes de
los cordones de soldadura correspondan según lo indicado en los
planos de taller y que hayan sido aplicadas de forma uniforme y
continua (Cap. 5 No. 5.13).
Verificar que conjunto soldado no presente deformaciones fuera
de tolerancia (Cap. 5 No. 5.23)
Verificación del cumplimiento de la extensión de los E.N.D de las
soldaduras aplicadas (Cap. 6 No. 6.15)
Realizar reparación de las junta con defectos (Cap.5 No. 5.26).
Figura 3.5 Flujo de conformidad de trabajos
Mapa secuencial de procesos de control de calidad de soldaduras
46
Capítulo 4:
PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
4.1 RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
Después de haber implantado parcialmente la propuesta del planeamiento
en los trabajos de soldadura se presenta a continuación resultados de 64
ensayos no destructivos (tintes penetrantes) realizados durante los 3
meses del presente año. Estos resultados son presentados por semana.
Tabla 4.1: Aceptabilidad de trabajos de soldadura por semana
Semanas ACEPTABLE NO ACEPTABLE Total generalSemana 03 3 2 5Semana 04 4 3 7Semana 05 4 4 8Semana 06 3 4 7Semana 07 3 2 5Semana 08 4 2 6Semana 09 4 3 7Semana 10 2 3 5Semana 11 3 4 7Semana 12 3 4 7Total general 33 31 64
47
En la grafico 4.1 que a continuación se muestra refleja la variabilidad de
los resultados de aceptabilidad de los trabajos,
Seman
a 03
Seman
a 04
Seman
a 05
Seman
a 06
Seman
a 07
Seman
a 08
Seman
a 09
Seman
a 10
Seman
a 11
Seman
a 12
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
RESULTADOS
ACEPTABLENO ACEPTABLE
SEMANAS
N° E
NSA
YOS
Grafico 4.1: Aceptabilidad de trabajos de soldadura por semana
Tabla 4.2: Aceptabilidad de trabajos de soldadura Después de planeamiento Antes de planeamiento
Reultado N° Ensayos %ACEPTABLE 33 51.56%NO ACEPTABLE 31 48.44%Total general 64 100.00%
RESULTADO N° ENSAYOS %ACEPTABLE 57 27.67%NO ACEPTABLE 149 72.33%Total general 206 100.00%
ACEPTABLE52%
NO ACEPTABLE48%
RESULTADOS
Grafico 4.2: Aceptabilidad de trabajos de soldadura
48
4.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS
4.2.1 Análisis de la empresa sometida a la investigación en estado inicial
Teniendo 26 semanas tomando datos a un total de 216 ensayos no
destructivos (tintes penetrantes) en taller de Lima, se muestra el cuadro
de frecuencias de las longitudes de socavaciones presentes por cada 50
mm de soldadura.
Tabla 4.3: Tabla de Frecuencias de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
Li Vi XiFRECUENCIA FRECUENCIA
fiXifi hi pi(%) Fi Hi Pi(%)
0.67 1.27 0.97 11 0.05 5.34 11 0.05 5.34 10.671.27 1.87 1.57 38 0.18 18.45 49 0.24 23.79 59.661.87 2.47 2.17 38 0.18 18.45 87 0.42 42.23 82.462.47 3.07 2.77 59 0.29 28.64 146 0.71 70.87 163.433.07 3.67 3.37 38 0.18 18.45 184 0.89 89.32 128.063.67 4.27 3.97 12 0.06 5.83 196 0.95 95.15 47.644.27 4.87 4.57 7 0.03 3.40 203 0.99 98.54 31.994.87 5.47 5.17 2 0.01 0.97 205 1.00 99.51 10.345.47 6.07 5.77 1 0.00 0.49 206 1.00 100.00 5.77
TOTAL 206 1.00 100.00 540.02
40
30
20
10
0INTERVALO
FREC
UEN
CIA
HISTOGRAMA
Grafico 4.3: Histograma de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
49
De lo cual, las medidas de tendencia central son como se muestra en la
siguiente tabla.
Tabla 4.4: Medidas de Tendencia central de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
Media aritmética 2.60Mediana 2.62Moda 2.72Varianza poblacional 0.85Desviación poblacional 0.92Asimetría 0.39Curtosis 0.23
5.64.84.03.22.41.60.8
40
30
20
10
0
Intervalo
Frecu
enci
a
2.6Media 2.599StDev 0.9222N 206
Normal Distribución longitud de socavaciones x 50 mm sold.
Grafico 4.4: Distribución de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
En la grafico 4.4, y la Tabla 4.4 se visualiza que la distribución es una
asimetría negativa (hacia la izquierda) y tiene un coeficiente de curtosis
de 0.23, lo cual nos refiere a una distribución leptocúrtica.
50
4.2.2 Análisis de la empresa sometida a la investigación después de
implantado parcialmente el planeamiento propuesto
Teniendo 10 semanas tomando datos a un total de 64 ensayos no
destructivos (tintes penetrantes) en taller de Lima, se muestra el cuadro
de frecuencias de las longitudes de socavaciones presentes por cada 50
mm de soldadura.
Tabla 4.5: Tabla de Frecuencias de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
Li Vi XiFRECUENCIA FRECUENCIA
fiXifi hi pi(%) Fi Hi Pi(%)
1 1.5 1.25 12 0.19 18.75 12 0.19 18.75 151.5 2 1.75 20 0.31 31.25 32 0.50 50.00 35
2 2.5 2.25 4 0.06 6.25 36 0.56 56.25 92.5 3 2.75 10 0.16 15.63 46 0.72 71.88 27.5
3 3.5 3.25 9 0.14 14.06 55 0.86 85.94 29.253.5 4 3.75 7 0.11 10.94 62 0.97 96.88 26.25
4 4.5 4.25 2 0.03 3.13 64 1.00 100.00 8.5TOTAL 64 1.00 100.00 150.5
4.54.03.53.02.52.01.51.0
12
10
8
6
4
2
0
INTERVALO
FRECU
EN
CIA
HISTOGRAMA
Grafico 4.5: Histograma de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
51
De lo cual, las medidas de tendencia central son como se muestra en la
Tabla 4.6
Tabla 4.6: Medidas de Tendencia central de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
Media aritmética 2.34Mediana 1.98Moda 1.80Varianza pob. 0.78Desviación pob. 0.88Asimetría 0.44Curtosis -0.83
4.503.753.002.251.500.75
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Intervalo
Frecu
enci
a
2.343Media 2.343StDev 0.8878N 64
Normal Distribución longitudinal de socavaciones x 50 mm sold.
Grafico 4.6: Distribución de la suma de longitud de socavación por cada 50 mm de soldadura
En grafico 4.6, se visualiza que la distribución es una asimetría negativa (hacia
la derecha) y tiene un coeficiente de curtosis de -0.83, lo cual nos refiere a una
distribución mesocúrtica.
4.3 PRUEBA DE HIPÓTESIS
La pregunta de investigación
¿Cuáles son las características de la planeación en procedimiento de
52
soldadura para mejorar uniones soldadas en aceros ASTM A36 en la
empresa Mota-Engil Perú?
La Hipótesis de investigación
Si tomamos las recomendaciones de las normas para la planeación en
procedimiento de soldadura entonces se obtendrá mejoras en uniones
soldadas de aceros ASTM A36 en la empresa Mota-Engil Perú.
Por lo tanto el objetivo de la hipótesis estadística consiste en comparar la
disponibilidad mecánica de los equipos de la empresa antes y después
de aplicar el planeamiento propuesto.
FORMULACION DE LA HIPOTESIS
Para realizar nuestra prueba de hipótesis se usara Prueba de Hipótesis
para Diferencias entre Dos Proporciones (Muestras Independientes).
La Hipótesis estadística en este caso será:
H0: Las uniones soldadas de aceros ASTM A36 no mejora con el
planeamiento de los procedimientos
H1: Las uniones soldadas de aceros ASTM A36 mejora con el
planeamiento de los procedimientos
53
ESTABLECER EL VALOR DE SIGNIFICANCIA
Nivel de significancia: α=0 . 05 (ztabla=−1 . 96 )
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0-1.960
0.025
1.960
0.025
0
Distribución Normal Estandar
Zona de rechazo
Se acepta Ho
Zona de rechazo
Grafico 4.7: Distribución normal con α=0 . 05 (ztabla=−1 . 96 )
La información proporcionada es:
n A=206 nD=64
x A=57
xD=33
PA=xAnA
PD=xDnD
PA=0 .276 PD=0 .515
PA−PD=0 .276−0 . 515=−0. 239
Estima el error estándar de la diferencia de las dos proporciones:
54
sph−m=√P(1−P )( 1
nA+ 1nD )
Dónde:
P=n APA+nDPDn A+nD
PA = proporción muestra antes (A)PD = proporción muestra después (D)NA = tamaño de muestra antesND = tamaño de muestra después
Por lo tanto:
P=206 (0 .276 )+64 (0 .515 )206+64
=0.333
y
sph−m=√0 .333 (1−0 . 333)( 1
206+ 1
64 )=0 . 0674
Calcula de prueba estadística:
Z=(diferenciaentreproporcionesobservadas)−(diferenciaentreproporciones¿)
s ph−m
Z=(0 .276−0 .515)−(0 )
0. 0674=−3 .543
La hipótesis nula es rechazado porque el valor de la Z calculada es
menor que el valor crítico Z.
55
Capítulo 5:
DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
5.1 INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
En este capítulo se muestran los resultados de la investigación, el cual
comprende el análisis e interpretación de resultados.
Como la z calculada de diferencias entre dos proporciones (Muestras
Independientes) está en la zona de rechazo entonces se acepta la
hipótesis alterna (H1), lo cual verifica que la mejora en uniones soldadas
de aceros ASTM A36 luego de aplicar el planeamiento en sus
procedimientos.
5.2 COMPARACIÓN DE RESULTADOS
Graficando el valor calculado Z=-3.543, en la distribución normal del
grafico 4.7 se observa que cae en la región de rechazo.
56
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0-1.960
0.025
1.960
0.025
0
Distribución Normal Estandar
Zona de rechazo
Se acepta Ho
Zona de rechazo
Grafico 5.1: Distribución normal
Luego que la z calculada de diferencias entre dos proporciones (Muestras
Independientes) está en la zona de rechazo entonces se acepta la
hipótesis alterna (H1), lo cual verifica uniones soldadas de aceros ASTM
A36 mejora luego de aplicar el planeamiento en sus procedimientos.
En general, en el caso analizado se han obtenido valores más altos de
aceptación, a comparación del estado inicial. Las diferencias entre los
valores máximos de longitud de socavación tomada cada 50 mm de
soldadura es menor en comparación del estado inicial.
Para el caso de los estadísticos se nota mejora en la media aritmética en
un 0.3 mm que nos indica una disminución de longitud de socavación
presenta en la soldadura realizada y que representa una mejora de un
15 % en general.
-3.54
57
5.3 EVALUACIÓN DE RESULTADOS
Se visualiza positivo la implementación de la planeación del en
procedimiento de soldadurade en aceros ASTM A36 pues permite
mejorar las uniones soldadas en los aceros mencionados.
Queda pendiente en la implementación la cualificación de los
soldadores y de la gente de supervisión debido al tiempo de
preparación teórica necesaria.
5.4 CONSECUENCIAS TEÓRICAS
Este tipo de método con sus principios son herramientas que mejoro la
aceptabilidad de los resultados finales en las uniones soldadas lo que nos
impulsa continuar con la implementación realizando retroalimentación
con sustentos en las teorías relacionados al procedimiento.
58
CONCLUSIONES
1. La implementación del planeamiento propuesto descrito en la parte
3.9.2 del capítulo 3, mejora los resultados finales de las
soldaduras en un 15% como se muestra en la tabla 4.2, este
resultado es de una implementación aun incompleta.
2. Los ensayos no destructivos de tintes penetrantes según tabla 4.1
indican que si bien es cierto hay una disminución de socavaciones
en las soldadura después de la implementación del planeamiento
del propuesto, ésta no significa que no presentan fisuras ni
agrietamiento dentro la soldadura.
3. Los trabajos realizados empíricamente, no siempre es un buen
camino cuando se quiere mejorar. Las normas AWS D1.1:2002 -
Soldadura de Acero Estructural nos lleva de forma segura a este
fin.
59
4. La estandarización del procedimiento durante los trabajos en
soldadura, al cumplirse de manera rigurosa, más un programa
detallado de control durante la ejecución garantiza resultados
óptimos en la aplicación. La estandarización no es un obstáculo ni
solo un requerimiento administrativo; su consciente cumplimiento
ahorra tiempo a las empresas que la utilizan y contribuye a
asegurar la calidad de las uniones soldadas.
5. Con ayuda de este planeamiento, se logra comprender los pasos a
seguir para reportar fallas durante la inspección y aprobar las
reparaciones de los cordones de soldadura.
6. Dentro de la planificación de soldadura el documento de
procedimiento WPS (Welding Procedure Specification) asi como
los demás documentos de referencia como son; PQR (Procedure
Qualification Record) y WPQ (Welder Performance Qualification),
son herramientas útiles para determinar de una manera ágil, las
variables y parámetros que afectan directamente al proceso.
60
RECOMENDACIONES
1. Es necesario tener el personal de soldadura calificados bajo la
norma mencionada en el capítulo 02, a fin de culminar la
implementación de la propuesta de planeamiento.
2. Adicionar el ensayo no destructivo de partículas magnéticas o ultra
sonido cuando se tenga trabajos de mayor responsabilidad, esto a
fin de descartar defectos dentro de la soldadura.
3. Realizar procedimiento similares para todos los demás materiales
que involucren soldadura; esto para garantizar y mejorar los
trabajos en estos.
61
4. Seguir en lo posible al pie de la letra las recomendaciones del
código usado para un procedimiento, cualquier cambio que no esté
considerado en el código, es necesario que se apruebe por un
ingeniero en soldadura o un supervisor certificado (CWI).
5. La trascendencia de las decisiones en soldadura en cualquier
aplicación es innegable. Pero una solución requiere de múltiples
actores: ingenieros, supervisores, inspectores, soldadores y
ayudantes. Los programas de entrenamiento disponibles deben
ampliarse para dar el conocimiento necesario que cada personaje
requiere. El desarrollo sostenible de Perú requiere una base sólida
de personal entrenado en diversas materias y a diferentes niveles.
6. Se recomienda actualizar los documentos de especificaciones y
calificación cada 01 año como lo indica la norma AWS D1.1.
62
BIBLIOGRAFIA
1. ESPINOZA, Ciro. Metodología de investigación tecnológica. Pensando
en sistemas. 1ra edición. Huancayo, Perú: Imagen Gráfica, marzo de
2002.
2. American National Standards Institute. AWS D1 COMMITTEE ON
STRUCTURAL WELDING. Structural Welding Code Steel. AWS
D1.1/D1.1M:2002. 18 ed. 550 N.W. LeJeune Road, Miami, Florida.
3. Hernández, Germán, Manual del soldador, Madrid CESOL, decimoquinta
edición, 2006.
4. Fosca, Carlos, Introducción a la metalurgia de la soldadura, Lima PUCP,
cuarta edición, 2003.
5. Dr. Weld [Mami FL, USA]. Los Procesos de Soldadura. [Boletín
informativo en línea]. http://www.drweld.com/gmaw.html.
63
6. KEYLEEN24. Códigos Normas Y Especificaciones. Buenas tareas
[Boletín informativo en línea]. 19 de Agosto de 2010.
http://www.buenastareas.com/ensayos/Codigos-Normas-y-
Especificaciones/611247.html.
7. Dr. Weld [Mami FL, USA]. Los Procesos de Soldadura. [Boletín
informativo en línea]. http://www.drweld.com/smaw.html.
8. Portal para investigadores y profesionales Prisma
http://www.elprisma.com/apuntes/administracion_de_empresas/planeaci
on/.
64