La soldadura orbital surge en 1960, como una necesidad de la industria aeronáutica, de obtener soldaduras de buena calidad, importantísimas en los sistemas de tuberías en las naves supersónicas. El cabezal de soldadura orbital fue desarrollado por el Ing. Gasparas Kazlauskas para la soldadura de haces de tubos para el proyecto espacial Nuclear de potencia auxiliar (SNAP, por sus siglas en inglés). Los primeros equipos de soldadura orbital eran grandes y muy pesados por lo que, estos eran usados solo en los grandes talleres, otra característica de estos equipos es que el electrodo de tungsteno orbitaba varias veces para precalentar, penetrar y realizar la soldadura.
El aumento en las aplicaciones de este tipo de soldadura se llevó a cabo en los años 80´s, como consecuencia de los avances en la tecnología de dichas máquinas, nuevas fuentes de alimentación que hacen posible la realización de la soldadura con un aporte de calor más pequeño, lo que minimiza la deformación. La automatización del proceso ha permitido producir cordones de soldadura de calidad constante, gran pureza metalúrgica, acabado superficial óptimo y a un bajo costo.
Materiales de aplicación
Los materiales a ser soldados mediante este proceso son: aceros inoxidables, titanio, aluminio, aleaciones de níquel (iconel), cobre, acero dúplex.
Las industrias que han adoptado este tipo de soldadura, es la industria farmacéutica, cosmética y de los alimentos.
Los estándares de producción son importantes, ya que de ellos depende la producción de medicamentos, cosméticos y alimentos de calidad, además de garantizar la inocuidad de estos. Se han desarrollado normas que no solo hacen referencia a la calidad de la soldadura en cuanto a resistencia de los materiales sino también aborda la selección de estos, el acabado superficial de los tubos y las tolerancias dimensiónales de los accesorios a ser instalados a través de la soldadura orbital.
Otro requisito dentro de esta industria es contar con equipo construido con materiales capaces de resistir los procesos de sanitización y esterilización como medida para evitar la contaminación biológica. De esta manera se ha llegado a los estándares BPE (Bioprocessing equipment) de ASME para la industria farmacéutica, en los cuales se integra la necesidad de tener criterios de diseño para el equipo que permitan su limpieza y esterilización, asegurar la calidad de la superficie soldada, así como la necesidad de tener definiciones estandarizadas.
La norma tiene aplicabilidad para aquellos equipos que tienen contacto con los productos, productos intermedios, así como equipos críticos como lo es el caso de los sistemas de agua purificada, WFI, vapor limpio, aire comprimido limpio.
La soldadura orbital se usa para la unión de tubería en los sistemas antes mencionados, con diámetros típicos entre 1 y 4 pulgadas. Los estándares BPE hacen referencia en el diseño de equipos con capacidad de drenaje y esterilización para evitar el crecimiento de microorganismos. Algunos de estos conceptos incluyen la pendiente (3 pulgadas por cada 15 m o un 0.5% como mínimo) en tuberías, recipientes de fondo inclinado, uso de conexiones sanitarias cuando así se requieran, y deben ser del tipo soldable siempre que sea posible, ya que representan un menor riesgo de contaminación.
Las férulas y conexiones de férulas se recomiendan lo más cortas posibles para minimizar los tramos muertos. El material recomendado para usar en sistemas de bioprocesamiento es el Acero Inoxidable 316 y 316 L, debido a sus características mecánicas y de resistencia a la corrosión.
En algunos casos se exige un grado de rugosidad para su uso. Así también la norma hace referencia a la unión de equipos tuberías y accesorios, dando las recomendaciones para garantizar la inocuidad de los productos, recomendando en la medida de lo posible la soldadura orbital, debido a sus características.
Asimismo, recomienda muestras (cupones) de soldadura antes de comenzar un trabajo y al final de este, además de que es ayuda para el establecimiento de los parámetros de la soldadura. Aunque sabemos que se puede obtener un grado alto en la repetitividad de la calidad en la soldadura orbital, es importante controlar otros factores que afectan la soldadura, tales como:
La preparación de los extremos del tubo y accesorios
Las tolerancias dimensionales de los tubos
La limpieza de los materiales
La geometría y el estado de los electrodos de tungsteno
Configuración del equipo
La capacitación del personal
Se ha encontrado que la cantidad de azufre en la aleación del inoxidable puede contribuir o causar problemas durante el proceso de soldadura, por lo que se recomienda que esta concentración se encuentre entre un 0.005 y 0.017%.
Las características para una soldadura orbital son las siguientes:
Penetración total
Sin poros ni fisuras
Bien alineada
Sin decoloración interna
Sin concavidad o convexidad
Sin inclusiones
La normatividad vigente da los criterios de aceptación de las soldaduras, lo que contribuye a tener homogeneidad en cuanto a términos e información necesaria para llegar a los estándares requeridos por la industria y un mejor entendimiento entre contratistas, usuarios finales y entidades regulatorias.
En la industria farmacéutica, cosmética y alimentaria, de producción continua, la garantía de higiene depende considerablemente la calidad de la superficie de contacto con los fluidos, los defectos en las soldaduras causan una mayor adhesión de producto, afectando de forma negativa la limpieza de los sistemas y por tanto facilitando el crecimiento bacteriano y la contaminación del producto. Es por ello la importancia de efectuar este proceso apegado a la normativa para garantizar resultados de calidad.
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