Soldadura de instalaciones offshore

Soldadura de instalaciones offshore

En la localidad británica de Sunderland se encuentra una de las cuatro sedes productivas de la división marítima de Liebherr. El crecimiento de la demanda especialmente de grúas sobre plataformas offshore, hace necesario dirigir el foco a una alta disponibilidad de todas las instalaciones productivas

El porcentaje de la producción interna de la sede de Sunderland es prácticamente del cien por cien. En este sentido, una de las competencias centrales es la unión de chapas de acero con un espesor de entre 6 y 130 milímetros. El papel principal lo ocupa la soldadura, sobre todo con el procedimiento MAG (gas activo de metal) y el moderno proceso con arco voltaico pulsado. Los constructores de grúas en Sunderland necesitan unos sistemas de soldadura de alta calidad, ya que las uniones ensambladas deben aguantar de forma permanente una elevada carga dinámica y haber aprobado previamente los controles de calidad al cien por cien. El rendimiento de fusión y la disponibilidad determinan en gran medida el resultado económico, lo que para los expertos en soldadura de Sunderland fue motivo para cambiar su equipamiento. Después de dos años de experiencia con los sistemas de Fronius de Austria están enormemente satisfechos.

Sede de construcción de grúas con futuro

Las grúas giratorias de torre de Liebherr caracterizaron la imagen de las obras en Alemania durante los años de la gloriosa reconstrucción a partir de 1949. Hoy en día, esta empresa familiar que opera a nivel mundial, suministra sus productos también a clientes marítimos desde sus sedes situadas en Nenzing en Austria, Rostock en Alemania, Killarney en Irlanda y Sunderland en Inglaterra: astilleros, constructores navales, sobre todo los explotadores de plataformas offshore, así como ingenierías.

Los componentes de las grúas offshore de Liebherr se someten a grandes esfuerzos y, además de ser de grandes dimensiones, son muy exigentes desde el punto de vista técnico

Brian Rafferty, jefe de grupo del área de producción de soldadura de Liebherr en Sunderland, destaca en particular la dedicación a la formación: «Hemos preparado treinta puestos de trabajo adicionales para nuestros futuros especialistas. Entre ellos, se encuentran unos cuantos que están preparando su examen final en el área de la soldadura.» Manfred Fiedler, director del departamento de soldadura en la sede de la casa matriz en Nenzing, afirma lo siguiente: «La soldadura es la tecnología clave más importante para nosotros.» La inversión en la mejor cualificación posible de los jóvenes soldadores es un claro indicio de la relevancia que tiene el ensamblaje térmico en Sunderland.

En función del espesor de material, los cordones de soldadura pueden tener hasta 200 capas

Cordones de soldadura: exigencias y criterios de comprobación

También los recursos técnicos disfrutan del máximo cuidado: el parque de máquinas e instalaciones para la soldadura con su elevada carga, se renueva periódicamente, ya que cualquier fallo de ensamblaje que pueda producir la rotura de un componente es completamente intolerable. Las grúas de acero de construcción de alta resistencia de grano fino, el típico es S690, están sometidas en el mar a los esfuerzos constantes de las condiciones climáticas adversas y se encuentran permanentemente bajo el máximo esfuerzo dinámico. «La calidad del cordón, es decir, la solidez de la unión, es una de las características de calidad centrales de nuestros productos. La seguridad es un criterio comercial de primer orden. Por esto se comprueba exhaustivamente prácticamente cualquier ranura soldada recurriendo todos los procedimientos no destructivos habituales como la inspección visual, con ondas ultrasónicas y rayos X. Los cordones de unión con alguna «función clave» son examinados además por los expertos de los clientes».

Equipamiento de soldadura: analógico y digital

En Liebherr Sunderland se utiliza principalmente la soldadura MAG, pero también la soldadura por arco sumergido y la soldadura MIG (gas inerte de metal). En lo que al equipamiento con sistemas de alta calidad para el ensamblaje de chapas se refiere, Brian Rafferty y su equipo son partidarios de una «Estrategia de adquisición de maquinaria universal». Esto quiere decir que, en la medida de lo posible, los sistemas deben ser utilizables en todos los procedimientos utilizados en el departamento. Especialmente importante es la variante de la progresiva soldadura por arco voltaico pulsado. A diferencia de los procesos estándar MAG convencionales, el desprendimiento de gota está definido en el arco voltaico pulsado y está adaptado a los parámetros como material base y material de aporte, así como al gas protector utilizado. De este modo, se consiguen unos desarrollos optimizados de la curva de corriente que proporcionan una calidad de cordón característicamente alta. Se producen menos salpicaduras, lo que repercute en la reducción de los retoques al mínimo. La regulación digital y el control del arco voltaico o de los «impulsos» son un requisito fundamental. Las exigentes tareas de soldadura, como el ensamblado de elementos de tubos, se efectúan con el arco voltaico por impulsos.

En la época de la «Revolución digital», el arco voltaico integrado en un bucle de regulación electrónico va ocupando el lugar de los aparatos de soldadura analógicos. Sin embargo, algunas de las robustas máquinas antiguas de 20 años se siguen utilizando en Sunderland.

Los soldadores de Sunderland ensamblan las piezas de chapa con un espesor de hasta 130 mm, típicamente de acero especial S690, para fabricar los componentes de las grúas

Calidad de la unión: cordones ensamblados y servicio

«Lo más frecuente en nuestro caso es la soldadura manual de chapas con los espesores habituales de entre 15 y 20 milímetros. En el caso de las chapas de hasta 130 milímetros aplicamos un gran número de cordones en las ranuras en forma de V», nos comenta el soldador experto Brian Rafferty y añade: «Trabajamos principalmente con sistemas digitales, iguales que los utilizados para la soldadura por arco voltaico pulsado. Un motivo es la posibilidad de poder recurrir a modernas técnicas».

La decisión «a favor de digital» significó en Sunderland que el equipo de los expertos técnicos contempló detenidamente los sistemas de soldadura de Fronius de la localidad de Wels de Alta Austria. Manfred Fiedler se encargó de que los compañeros británicos comprobasen los sistemas de Fronius con mucha atención y en detalle. «Por mis muchos años de experiencia, estoy muy familiarizado con el desarrollo de tecnologías de soldadura innovadoras», nos explica. Las primeras pruebas demostraron que los sistemas trabajaban con éxito. La consecuencia lógica fue la decisión de profundizar en las buenas relaciones comerciales que ya existían con Fronius, especialmente en lo que a los sistemas de soldadura digitales se refiere. La empresa austriaca tiene fama de tener mucha iniciativa y ser líder de la «Revolución digital» en la tecnología de ensamblaje.

El porcentaje de la producción interna de la parte de construcción metálica y de máquinas para grúas en la ciudad portuaria de Sunderland, situada en el noreste de Inglaterra, es prácticamente del 100 %

En el año 2004 finalizó el cambio a «digital». Actualmente el parque de máquinas de Liebherr en Sunderland cuenta con 15 equipos Fronius. En el centro de la inversión estaban los 7 sistemas refrigerados por agua del tipo TransPuls Synergic 5000. La introducción tuvo un éxito especial, ya que incluía todos los componentes del sistema, los paquetes de mangueras y la alimentación de hilo, así como las antorchas. «Desde la puesta en servicio de los nuevos sistemas digitales tenemos una disponibilidad claramente superior, lo que se traduce en una reducción de costes respecto a los trabajos de reparación y conservación», nos explica Brian Rafferty. «La vida útil de las antorchas de Fronius es cinco veces superior a la de las antorchas que hemos utilizado anteriormente». El número de los inyectores de las antorchas lo indica, haciendo una comparación entre el pasado y el presente, con una relación de 500 a 100. Los especialistas en soldadura utilizan ahora con éxito las antorchas de Fronius incluso en sus aparatos de soldadura de otros fabricantes. Han disfrutado de la agradable experiencia de que estas antorchas funcionan muy bien para solucionar problemas y que pueden ser utilizadas con los aparatos de otras marcas.

Principio de funcionamiento, provecho principal y adicional

Las fuentes de corriente de soldadura TransPuls Synergic 5000 son unas fuentes de corriente invertida completamente digitalizadas y controladas por un microprocesador y suponen la «central» del sistema de soldadura que incluye a la periferia. La vinculación garantiza la regulación de todo el proceso de soldadura. Una ventaja muy destacable es la flexibilidad: la capacidad de multiproceso permite utilizar la TPS 5000 para la soldadura MIG/MAG Standard o Synergic, así como el procedimiento TIG (gas inerte de tungsteno), encima en cada caso como operación por Jobs. A través de la entrada, el usuario puede realizar de forma rápida y sencilla ampliaciones del sistema y adaptaciones a diferentes situaciones cambiantes. En este sentido, se beneficia de un proceso de soldadura muy preciso, de las excelentes propiedades de soldadura, así como de la exacta reproducibilidad de todos los resultados obtenidos. La base de estos valores útiles la supone el principio de funcionamiento basado en un sistema electrónico: una unidad central de control y regulación en la fuente de corriente está acoplada a un procesador digital de señales. Esta vinculación garantiza el control de todo el proceso de soldadura. Los valores reales de los parámetros de soldadura corriente y tensión se miden y se comparan continuamente online con los datos nominales. De este modo es posible que el sistema reaccione automáticamente frente a cambios y se garantiza que se mantenga el estado nominal óptimo deseado durante todo el proceso de soldadura. Los desarrolladores de Fronius han concebido los sistemas TransPuls Synergic especialmente para su empleo en condiciones de servicio adversas como puede ser el caso de los astilleros o en empleos industriales de constructores de instalaciones químicas, constructores de automóviles, de máquinas o de vehícu-los ferroviarios.

El director general Ralph Saelzer indica otro provecho adicional derivado de la aplicación en la división offshore de Liebherr: «Gracias a los sistemas digitales estamos muy bien preparados para el futuro, incluyendo la visión de la producción automatizada y robotizada. Otro aspecto importante es la excelente facilidad de uso para los operarios, ya que dependemos de la aceptación de los sistemas de soldadura por parte de nuestros trabajadores». Con esta afirmación se refiere en particular a las condiciones laborales de los nuevos soldadores procedentes de Polonia que suponen una tercera parte del personal técnico soldador y que necesitan la guía intuitiva y lógica del usuario al principio más que sus compañeros ingleses.

Ejemplo pluma: Sobre el brazo de la grúa, la pluma, actúan unas cargas extremas. Los tubos y perfiles unidos entre sí garantizan tanto la estabilidad como la flexibilidad de la construcción. Se trata de ensamblar cientos de uniones con el procedimiento MAG. Se trata de una tarea típica de la rutina laboral diaria de Liebherr Sunderland y del empleo de los sistemas TransPuls Synergic 5000. El material especial de alta resistencia es del tipo S690 QL y los espesores de chapa de los diferentes componentes son de 15 a 120 mm. El proceso de ensamble funciona después del calentamiento previo hasta alcanzar unas temperaturas de 150°C, con una intensidad de la corriente de soldadura de hasta 300 amperios.

«En comparación con la solución anterior, hemos aumentado considerablemente la velocidad de soldadura y con ello el rendimiento y la disponibilidad de las instalaciones para la soldadura y la calidad de nuestros resultados», resume el director general Ralph Saelzer.

El resultado de las experiencias positivas: los expertos en soldadura de Liebherr iniciarán un proyecto como solución automatizada con robots. Ya hay planes concretos para su realización en colaboración con los socios para sistemas de soldadura de Austria.

Liebherr en Sunderland ha cambiado desde 2002 gran parte del equipamiento de soldadura a «digital»

Desde las chapas recibidas hasta la grúa perfectamente pintada

La planta de Sunderland se encuentra sobre el terreno de un antiguo astillero cuya historia industrial data del año 1793. El Grupo Liebherr se hizo cargo de las instalaciones de la planta en 1989. Con sus 200 trabajadores, de los cuales 150 trabajan en la producción, esta sede es la más pequeña de las cuatro sedes productivas. En total hay más de 3.000 personas trabajando en la división marítima de Liebherr. Esta unidad de la empresa alcanzó en 2007 un volumen de ventas de unos 950 millones de euros. Los constructores de maquinaria pesada de la ciudad portuaria en el noreste de Inglaterra fabrican grúas navales, grúas para plataformas petroleras y grúas especiales partiendo de las chapas suministradas. No obstante, los destacados datos de producción de Sunderland llaman la atención, ya que suponen un porcentaje de la producción interna de prácticamente del 100 por cien. Para ello consumen 3.600 toneladas de acero (que equivalen a un bloque con una altura de 1 m y una longitud lateral de más de 20×20 m) y unos 31.000 litros de pintura (que llenarían un recipiente en forma de torre con una altura de 31 m y una superficie base de 1 m2). El negocio de la construcción metálica requiere mucha energía: en total, los 200 constructores de grúas de Sunderland necesitan unos 3,9 millones de m3 de gas natural y energía eléctrica de casi 2 millones de kWh, lo que supone la dimensión de una ciudad mediana con 50.000 habitantes.

TransPuls Synergic 5000: datos característicos e información

Tensión de red: 3 x 400 V

Potencia primaria constante: 13,1 kVA cos Phi: 0,99

Corriente de soldadura a:
• DC 40% y 40°C : 500A
• DC 60% y 40°C : 450A
• DC 100% y 40° : 360A

Tensión de marcha sin carga: 70 V

Clase de protección : IP 23

Margen de tensión de soldadura
• MIG-MAG desde 14,2 hasta 39,0 V
• Electrodo desde 20,4 hasta 40,0 V
• TIG desde 10,1 hasta 30,0 V

Dimeniones: 626 x 287 x 477 mm

Peso: 35,6 kg

FRONIUS INTERNATIONAL
tel. +43 (7242) 241-0
http://www.fronius.com

Extraido de http://www.revistatope.com/150_art_fronius_SOL.html

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