Equipo de oxicorte una herramienta versátil para trabajos de soldadura y corte

Introducción

El equipo de oxicorte es un sistema ampliamente utilizado en la industria metalmecánica. Su versatilidad lo convierte en una herramienta indispensable en la industria de mantenimiento y construcción, Este sistema, que combina gases combustibles y oxígeno para generar una llama de alta temperatura, permite llevar a cabo tareas tanto de corte como de soldadura, adaptándose a diferentes aplicaciones industriales y artesanales.

En este artículo, se exponen  el funcionamiento y los  componentes de este equipo, e igualmente se describen  los procesos de corte y soldadura, Así como, los tipos de gases empleados, sus ventajas y limitaciones, los materiales que pueden trabajarse con esta técnica, y aquellos que no son adecuados. 

¿Qué es un equipo de oxicorte? 

Es un conjunto de herramientas y componentes diseñados para realizar cortes y soldaduras en metales mediante la combustión controlada de un gas combustible, como el acetileno, y oxígeno. Este sistema, que puede ser de tipo manual o automático, genera una llama de alta temperatura capaz de fundir y oxidar el material, permitiendo su separación o unión.

Componentes del equipo de oxicorte

Para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente, un equipo de oxicorte incluye los siguientes elementos:

Cilindro de oxígeno: Proporciona el oxígeno necesario para intensificar la combustión del gas y alcanzar las altas temperaturas requeridas. Este gas se almacena en cilindros de acero a alta presión.

Cilindros de gas combustible: Puede ser acetileno, propano, gas natural, MAPP o hidrógeno, dependiendo del tipo de aplicación. El acetileno es el más común, ya que genera la llama de mayor temperatura.

Reguladores de presión: Son dispositivos conectados a los cilindros que controlan la presión y el flujo de los gases hacia el sistema. Cada cilindro tiene su propio regulador, diseñado para mantener una proporción precisa entre el oxígeno y el gas combustible, asegurando estabilidad y seguridad durante el trabajo.

Mangueras: Transportan los gases desde los cilindros hasta el soplete. Estas mangueras son flexibles, resistentes a altas presiones. Para evitar confusión están codificadas con colores verde para oxígeno y color rojo para el gas combustible.

Soplete o antorcha de oxicorte: El soplete es la pieza central del equipo y se utiliza para mezclar los gases y generar la llama. Tiene dos funciones principales:

• Llama de precalentamiento: Calienta el material metálico hasta su temperatura de ignición.
• Flujo  de oxígeno: Facilita el corte al reaccionar con el metal caliente, formando óxidos que se expulsan como escoria.

Existen diferentes tipos de sopletes, incluyendo el soplete de acetileno para soldadura y el soplete de corte para separar materiales.

Boquillas o picos: Son accesorios intercambiables ubicados en la punta del soplete que controlan la forma y el tamaño de la llama. Existen boquillas específicas para cortes rectos, ranuras, soldadura o cortes en ángulo.

Antorchas automatizadas: Similares a las manuales, pero montadas en equipos motorizados.

Controladores programables: Para los sistemas automáticos. Permiten predefinir trayectorias y parámetros, como velocidad de avance, presión de gas y temperatura.

Motores y rieles: Elementos del sistema automático que facilitan el movimiento uniforme de la antorcha a lo largo del material.

Sensores: Monitorean variables críticas en el sistema automático como flujo de gases y distancia entre la antorcha y el material.

Válvulas antirretroceso: Son dispositivos de seguridad que evitan que la llama o los gases regresen al interior de las mangueras o cilindros, lo que podría causar explosiones. Están instaladas en las conexiones del soplete y los reguladores.

Encendedor o chispero: Se utiliza para encender la mezcla de gases en el soplete de manera segura. Este dispositivo genera una chispa, eliminando la necesidad de fósforos o encendedores, que podrían ser peligrosos en entornos con gases inflamables.

Equipo de protección personal (EPP): Aunque no forma parte directa del equipo de oxicorte, es necesario para la seguridad del operador. Incluye gafas o caretas de soldador, guantes resistentes al calor, ropa ignífuga y botas de seguridad.

Rieles y guías (en sistemas automáticos): En equipos de oxicorte automáticos, se incluyen guías o rieles que aseguran movimientos precisos del soplete. Estos accesorios son especialmente útiles para cortes largos o repetitivos.

Gases utilizados en el oxicorte: ventajas y desventajas

El funcionamiento del equipo de oxicorte se basa en la combinación de gases combustibles y oxígeno. Los principales gases empleados son:

1. Acetileno (C₂H₂): Es el gas más caliente disponible para oxicorte, con una temperatura máxima de llama de aproximadamente 3.160°C (5.720 °F). Esto lo hace ideal para cortar materiales gruesos y realizar cortes precisos con rapidez. 

Desventajas: Es químicamente inestable, especialmente a altas presiones o cuando está comprimido sin un disolvente adecuado como acetona. Esto lo convierte en un gas que requiere almacenamiento y manipulación cuidadosos. Además, su costo es considerablemente más alto que el de otros gases.

2. MAPP (Mezcla de metilacetileno y propadieno): Tiene una llama caliente, aunque ligeramente inferior al acetileno, alcanzando aproximadamente 2,900°C (5,252°F). Es más seguro que el acetileno, ya que no es tan inestable y puede almacenarse a presiones más altas.

Desventajas: Su disponibilidad ha disminuido en los últimos años debido a la reducción de su producción. Además, no produce cortes tan precisos como el acetileno en ciertos trabajos.

3. Hidrógeno: Es un gas de alta disponibilidad y bajo costo en comparación con algunos gases. Produce una llama limpia, sin residuos de carbono y es más ligero que otros gases, se utiliza para cortar materiales reactivos o para aplicaciones donde la limpieza de la llama es requerida, como en entornos aeroespaciales o electrónicos. Se usa para corte y soldadura bajo agua:

Desventajas: La temperatura de 2.800°C (5,072) de su llama es más baja que la del acetileno; por lo cual,  es menos eficiente para cortar materiales gruesos. Es altamente inflamable y explosivo, lo que requiere medidas de seguridad extremas durante su almacenamiento y manipulación

4. Propano (C₃H₈): Es más económico que el acetileno y el MAPP, ofrece una combustión más limpia, dejando menos residuos de hollín. Además, su amplia disponibilidad lo hace una opción popular en diversas aplicaciones.

Desventajas: Su llama tiene una temperatura máxima menor, alrededor de 2.825°C (5.117°F), lo que dificulta  el corte rápido o preciso de materiales más gruesos.

5. Propileno (C₃H₆):  Es una alternativa al propano, con un rendimiento térmico competitivo, aunque menos disponible. Combina un equilibrio de buena temperatura, limpieza y costo moderado. 

Desventajas: La temperatura de llama máxima en oxígeno es de 2.870 °C (5.198 °F). El valor calorífico total del puede dificultar el corte rápido o preciso de materiales más gruesos.

6. Gas natural o metano (CH₄): Es el gas más barato entre las opciones disponibles para oxicorte y está ampliamente disponible en la mayoría de las regiones. Es una opción ecológica, ya que produce menos emisiones en comparación con otros gases.

Desventajas: Su temperatura máxima es de 2.800°C (5.072°F), su  baja presión de suministro (cuando se obtiene directamente de redes urbanas) limita su uso para aplicaciones industriales de gran escala. Además, la temperatura de su llama es la más baja de todas, lo que reduce su eficacia para cortes gruesos y rápidos.

Tabla comparativa de los gases

Proceso de corte con el equipo de oxicorte

Este proceso se puede realizar de forma manual o automática y se basa en calentar el metal a su temperatura de ignición para luego oxidarlo rápidamente mediante un chorro de oxígeno. 

• Sistemas manuales: Son los  más tradicionales y se caracterizan por ser operado directamente por un técnico, quien controla todas las variables del proceso, desde el manejo del soplete hasta la calidad del corte o la soldadura.

Sistema automático: El mundo de la fabricación de metales ha sido revolucionado por la llegada de las máquinas cortadoras automáticas de gas. Estos sofisticados dispositivos están diseñados para mejorar la precisión en el corte de varios tipos de metales, ofreciendo una combinación perfecta de tecnología y eficiencia.

Estos procesos incluyen los siguientes pasos:

1. Preparación del equipo: Verificar la limpieza de las boquillas del soplete de corte y ajustar los reguladores del kit de antorcha para asegurar la presión adecuada de gas combustible y oxígeno. 
2. Instalar equipo: Para el caso del sistema automático calibrar, colocar y alinear el motor y riel en la pieza a cortar
3. Encendido y ajuste de la llama: Encender el soplete de acetileno y regular la llama hasta obtener una proporción neutra (mezcla equilibrada de oxígeno y acetileno).
4. Calentamiento inicial: Aplicar la llama sobre el material en el punto de inicio hasta que este alcance la temperatura de ignición.
5. Corte: Activar el flujo de oxígeno puro y mover el soplete de corte a lo largo de la línea deseada, asegurando un movimiento uniforme.
6. Consejo práctico: Mantener un ángulo constante y una velocidad adecuada del soplete para garantizar bordes limpios y precisos.

Proceso de soldadura con equipo de oxicorte

Es un proceso manual que utiliza el calor generado por la antorcha de soldadura para fundir los bordes de los metales y crear una unión con o sin material de aporte.

• Preparación del equipo: Verificar la limpieza de las boquillas del soplete de corte y ajustar los reguladores del kit de antorcha para asegurar la presión adecuada de gas combustible y oxígeno. 
• Preparación: Limpiar las superficies a soldar para eliminar contaminantes.
• Material de aporte: Seleccionar la varilla de soldar adecuada al material base.
• Encendido de la antorcha: Ajustar la llama para obtener una mezcla ligeramente carburante, adecuada para la mayoría de las soldaduras.
• Aplicación del material de aporte: Fundir la varilla en el charco de soldadura y moverla de forma uniforme a lo largo de la unión.
• Solidificación: Permitir que el metal enfríe lentamente para evitar tensiones internas.

Materiales recomendados para corte con oxicorte

Es ideal para materiales que forman óxidos de baja densidad y que se pueden eliminar fácilmente como escoria durante el corte. Entre ellos destacan:

• Acero al carbono: Es el material más común para el oxicorte. Posee un contenido de carbono moderado que facilita el corte sin producir fracturas o daños.
• Acero dulce o estructural: Utilizado en la construcción de estructuras, puentes y maquinaria. Tiene una buena capacidad de corte y se trabaja fácilmente con este método.
• Acero de baja aleación: Son aleaciones con elementos como cromo, manganeso, silicio o níquel, que permiten el corte con oxicorte sin dificultades.
• Hierro fundido: Aunque más difícil que los acero mencionados, puede cortarse aplicando precalentamiento para evitar grietas o rupturas durante el proceso.

Materiales recomendados para soldadura con oxicorte

La soldadura con oxicorte o soldadura autógena es adecuada para materiales que se funden de manera uniforme y tienen buena soldabilidad:

• Acero al carbono: Excelente soldabilidad, especialmente en espesores delgados o moderados. Requiere control de la llama para evitar oxidación o sobrecalentamiento.
• Cobre y sus aleaciones (latón y bronce): Necesita  temperaturas más altas y el uso de varillas de soldar específicas para evitar fragilización. 
• Aluminio y sus aleaciones (limitado): No es el método de soldadura  preferido para este material debido a la alta conductividad térmica del aluminio, pero puede ser viable con la técnica adecuada y materiales auxiliares.

Conclusión

El equipo de oxicorte es una herramienta versátil y eficiente para realizar cortes y soldaduras en diversos materiales. La posibilidad de utilizar gases como acetileno y propano, combinada con herramientas especializadas como el soplete de corte y la antorcha de soldadura, lo establece como una solución confiable en la industria metalmecánica. Para optimizar su rendimiento, es fundamental comprender las propiedades de los materiales, elegir los gases apropiados y aplicar técnicas precisas.

Referencias

1. https://rskr.irimee.in/sites/default/files/gas%20cutting_0.pDF
2. Travis Ham; “Oxyfuel advice from the Annual Ironworker Instructor Training Program” October 11, 2016 · in Welding Productivity.
3. https://www.mathey.com/Products/pipe-flame-cutting-and-bevelling/e-z-pipecut-manual