La compañía austriaca Bilfinger VAM Anlagentechnik GmbH apuesta por una soldadura de raíz de una sola pasada para grandes construcciones de plantas, depósitos y tuberías. La empresa utiliza por primera vez la novedosa fuente de potencia de Fronius, la TPS/i MIG/MAG, en un proyecto para una central hidroeléctrica en fase de desarrollo e implantación en los Alpes austriacos. Gracias a la incorporación de esta máquina de soldadura, VAM ha reducido sus operaciones de soldadura y también el número de equipos necesarios. La compañía está asombrada con los resultados de soldadura de raíz de la TPS/i, planteándose utilizar esta máquina para otras tareas de soldadura.
La compañía austriaca Bilfinger VAM Anlagentechnik GmbH ha sido una de las primeras en utilizar la TPS/i, fuente de potencia inteligente de Fronius. Foto: Fronius International GmbH.
Actualmente se está construyendo una central de acumulación mediante bombeo de 430 MW a 2.500 metros sobre el nivel del mar en Carinthia, como parte de un proyecto de modernización y ampliación de un conjunto de plantas eléctricas. Este proyecto es uno de los de mayor potencia de Europa. Sin embargo, las obras apenas se perciben, ya que el trabajo se está realizando casi en su totalidad dentro de la montaña. En la cueva de 25 metros de ancho, 58 de largo y 43 de alto caben dos máquinas turbo bombas, cada una con una potencia de 215 MW. Para poder utilizar el agua del lago (usado como depósito superior), ha hecho falta excavar un túnel en la roca. En el interior se ha instalado un sistema subterráneo de tuberías de acero de más de cinco kilómetros, consistente en un largo túnel para la toma de agua de 3,3 km y un eje de presión de 800 metros con una inclinación de 42 grados.
VAM Anlagentechnik deposita toda su confianza en las fuentes de potencia de Fronius, tanto en sus talleres, como para las instalaciones in situ. Foto: Fronius International GmbH.
Cerca de 4.000 toneladas de acero construidos dentro de la montaña
El eje de presión tiene un diámetro de 3,60 metros y la presión de trabajo es de 105 bares. La diferencia de altura a lo largo de los años entre el depósito superior e inferior es de aproximadamente 595 metros. Para completar el eje de presión, Bilfinger VAM Anlagentechnik GmbH, una filial de Bilfinger Berger Industrial Services Group (BIS Group), ha utilizado 3.963 toneladas de acero en la construcción de la tubería revestimiento de eje de presión y los componentes asociados al sistema.
Además de la tubería de revestimiento del eje de presión, Bilfinger VAM Anlagentechnik también ha fabricado e instalado, in situ y en sus propios talleres, las tuberías de distribución de 132 toneladas, dos solapas del colector de admisión de 3,60 metros de ancho, 2,40 de alto y una presión de trabajo de 20 bares cada una, así como dos válvulas giratorias con un diámetro de 1.600 mm y una presión de trabajo de 105 bares. Los materiales utilizados incluyen ALFORM 700, 550, 460 y S690QL1.
VAM Anlagentechnik fabrica componentes para las obras de construcción de Austria en su sede en Wels. Foto: Fronius International GmbH.
Estreno europeo: revestimiento de acero termomecánico
Por primera vez en Europa, se está utilizado el acero termomecánico con una resistencia de 690N/mm² para el revestimiento del eje de presión. A diferencia del acero templado y bonificado, este acero tiene la ventaja de ser más económico de fabricar y más fácil de soldar.
“Sin embargo, para nosotros lo más importante es siempre la calidad del cordón de soldadura”, enfatiza Peter Krenmayr, jefe de la división de Ingeniería de Soldadura y Pruebas en Bilfinger VAM Anlagentechnik GmbH. “En concreto para los cordones de raíz de una sola pasada, ya que son una parte fundamental del proceso de soldadura en la fabricación del revestimiento del eje de presión”.
En caso necesario, VAM cuenta con máquinas de repuesto: más de 1.200 equipos de Fronius. Foto: Fronius International GmbH.
Cordón de soldadura de raíz de una sola pasada en dirección vertical descendente
Hasta ahora, el ingeniero de planta utilizaba un proceso especialmente desarrollado para una sola pasada de raíz, para la construcción de tuberías. Este proceso no mantenía la corriente ni la tensión constante, pero adaptaba la corriente automáticamente a los requerimientos de calor del arco.
“La calidad del cordón de soldadura alcanzada para cordones de soldadura de raíz en dirección vertical descendente cumple nuestros estrictos requisitos y los de nuestros clientes”, informa el responsable de VAM. “Sin embargo, establecer los parámetros del sistema de soldadura no es tan simple y requiere un soldador con mucha experiencia”.
Por esta razón, los gerentes han estado buscando otras alternativas desde hace tiempo.
Para una sola pasada de raíz, como las realizadas por VAM en la construcción de revestimientos de eje de presión, la TPS/i de Fronius eclipsa las soluciones disponibles hasta ahora. Foto: Fronius International GmbH.
TPS/i y LSC Root son la mejor solución
Los gerentes quedaron impresionados cuando Fronius anunció la nueva fuente de potencia TPS/i MIG/MAG a finales de 2013, y aprovecharon la oportunidad de probar esta nueva tecnología de soldadura desde su lanzamiento, ofreciendo también el feedback de su utilización. La TPS/i con característica LSC Root es ya la primera opción del ingeniero de planta para la soldadura de raíz de una sola pasada en dirección descendente. Al mismo tiempo, se utilizan tres dispositivos de la última generación de sistemas de soldadura en los talleres de la sede empresarial en Wels. En caso necesario, la compañía cuenta con el equipamiento de reserva de Bilfinger Gerätetechnik GmbH, constituido por más de 1.200 equipos Fronius; 20 de ellos de la serie TPS/i.
La soldadura de raíz de una sola pasada se realiza utilizando la característica LSC Root. Foto: Fronius International GmbH.
Alta estabilidad de arco
LSC en LSC Root significa Control de bajas proyecciones (Low Spatter Control). Al observar directamente los diversos procesos de arco, pronto quedó claro por qué Fronius eligió este nombre: en comparación con los arcos por cortocircuito tradicionales, se reducen considerablemente las proyecciones.
Esta reducción de proyecciones se puede atribuir en gran parte a la alta estabilidad del arco, que sólo es posible gracias al circuito de control aún más rápido y preciso de la TPS/i.
Como resultado de un arco más estable y centrado, la presión de la raíz del arco y la tasa de deposición con LSC son más altas que con las variantes de arco convencionales. Esto también ha permitido al LSC dar un paso adelante en términos de velocidad de soldadura, algo que se pone de manifiesto al comparar los procesos de soldadura de raíz que se tienen que realizar en dirección vertical descendente o vertical ascendente.
Actualmente están construyendo una central de acumulación mediante bombeo de 430 MW a 2.500 m sobre el nivel del mar en Carinthia, como parte de un proyecto de modernización y ampliación de un grupo de plantas eléctricas. Foto: Fronius International GmbH.
Más rápido que la soldadura por electrodo y la soldadura TIG
En la soldadura por electrodo convencional, un cordón de raíz se suelda a una velocidad aproximada de 9 cm/min, siempre que lo realice un soldador experto. Sin embargo, la escoria interior y exterior se tiene que eliminar y limpiar el cordón de soldadura. La soldadura TIG permite obtener un cordón de soldadura de buen aspecto pero sólo ofrece una velocidad de soldadura de aproximadamente 5,5 cm/min. Con un arco por cortocircuito convencional, el proceso es más rápido. En posición vertical descendiente la soldadura puede alcanzar una velocidad de hasta 25 cm/min, aunque hay un riesgo de fusión incompleta debido a la baja presión de arco y el avance de la soldadura. Ésta es la razón por lo que una pasada de raíz sólo se puede soldar en dirección vertical ascendente utilizando un equipo MAG. Para evitar que el cordón de soldadura se deshaga, se necesita un menor aporte de calor y la mitad de la velocidad normal (aproximadamente 12 cm/min). El cordón de soldadura se debe limpiar para evitar el riesgo de fusión.
El conjunto de máquinas para la nueva planta de energía Verbund, Reißeck II, están conectadas al depósito superior a través de un sistema subterráneo de tuberías de acero de más de 5 kilómetros. Foto: Fronius International GmbH.
Excelente formación de raíz y capacidad de absorción de gaps
Todo esto ya no es un problema gracias a la TPS/i y la característica LSC Root utilizada por VAM Anlagentechnik, ya que la alta presión de arco y tasa de deposición permiten que la soldadura se pueda realizar en dirección vertical ascendente y por tanto más rápida. Micrografías demuestran que, debido al perfil actual especial, LSC Root garantiza una excelente formación de raíz y una capacidad de absorción de gaps, pasando la fusión incompleta a ser cosa del pasado.
“Las pruebas confirman estos resultados”, dice Peter Krenmayr. “La TPS/i con LSC Root es la combinación perfecta para la soldadura de raíz de una sola pasada en posición vertical descendente y es más fácil trabajar con ella que con antiguas soluciones”.
Cordones de raíz, pasadas de relleno y últimos detalles con un solo equipo
Esto no es todo: mientras que con soluciones anteriores sólo podían realizarse cordones de raíz de una sola pasada en dirección vertical descendente, la TPS/i también se utiliza como sistema de soldadura MIG/MAG universal para producir pasadas de relleno y ultimar detalles. Esto significa que el equipo de repuesto de VAM Anlagentechnik no será necesario en muchas ocasiones, pudiendo destinarse para la realización de otras tareas, y consiguiendo al mismo tiempo un trabajo de soldadura más rápido y eficiente.
El gerente de VAM cree en el potencial que supondría para la empresa el ampliar el área de aplicación de la soldadura de raíz: “La idoneidad de la TPS/i junto a LSC debe evaluarse independientemente de si se usa un acero de carbono normal y cordones de raíz de una sola pasada. Con esta solución estamos totalmente preparados para hacer frente a los retos que se nos planteen”.
Los componentes (fabricados en Wels) para el túnel de aducción de la central hidroeléctrica de bombeo Reißeck II se sueldan bajo tierra, por un solo lado con la TPS/i. Foto: Fronius International GmbH.
Los componentes (fabricados en Wels) para el túnel para la toma de agua de la central hidroeléctrica de bombeo Reißeck II se sueldan bajo tierra, por un solo lado con la TPS/i. Foto: Fronius International GmbH.
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