El tubo se calienta y cambia su estructura molecular a un estado amorfo de material muy flexible.

La teoría de fusión por calor

El principio de soldadura a tope por fusión se basa en calentar dos superficies a una temperatura definida y después fusionarlas mediante presión Esta presión causa el flujo de los materiales fundidos, que los mezcla y funde. Cuando los extremos de los tubos de PE se calientan, la estructura molecular se transforma del estado cristalino al estado amorfo. Y cuando aplicamos presión a su superficie, las moléculas de cada extremo de tubo se mezclan.

Cuando la unión se enfría, las moléculas vuelven a su estado cristalino y los dos tubos se convierten en un tubo homogéneo. El resultado final es una unión soldada tan resistente o más que el propio tubo.

Después de que los tubos se han fusionado, se enfrían,
volviendo a una estructura cristalina y obteniendo
un tubo homogéneo

La soldadura a tope es un sistema de unión que se aplica preferentemente en tuberías de PE 80 y PE 100 de media y alta densidad de diámetro mayor a 90 mm. Se calientan los extremos de los tubos a unir por medio de una placa calefactora que esté a una temperatura de unos 220º C ± 10º C y a continuación se comunica una presión previamente tabulada para cada clase de tubo.

En todos los casos la presión que hay que comunicar a los tubos a unir es una constante que depende del sistema de soldadura utilizado. Esta presión es prefijada, así como la constante de la máquina de soldar (superficie de los pistones hidráulicos), la única variable es la superficie de la sección de los tubos a unir, la cual determina las diferentes presiones de soldadura para cada tubo.

Sistema hidráulico:        F = P . S
Tubo:                                F1 = Pk . S1                      F = F1                 P . S = Pk . S1                   P = Pk . S1 / S                 

Siendo:

F – F1    = Fuerza (Kg)
P            = Presión del sistema hidráulico (manómetro en Kg/cm²)
Pk          = Constante de presión de soldadura en Kg/cm²
S            = Superficie pistones hidráulicos (cm²)
S1          = Superficie sección transversal del tubo (cm²)

Equipo de soldar a tope

Un equipo de soldar a tope manual hidráulico completo está compuesto de los siguientes elementos:

– Máquina de soldar
– Grupo hidráulico
– Refrentador
– Placa calefactora teflonada
– Suplementos
– Soporte portabridas
– Termómetro de contacto
Proceso de soldadura a tope

Paso a paso

a)    Preparar la máquina. En caso necesario, por lluvia, frío o viento se deberá montar una tienda o similar.

b)  Colocar y alinear en la máquina los tubos y/o accesorios polivalentes de PE. Refrentar las superficies a soldar, hasta que se limpie totalmente la superficie transversal de los tubos y obtengamos una viruta fina y contínua. Retirar la viruta sin tocar las superficies a unir.

c)   Controlar el paralelismo, confrontando los extremos de los tubos a soldar. La desalineación máxima no debe superar el 10% del espesor del tubo.

d)   Limpiar las caras de la placa calefactora y comprobar con un termómetro de contacto que la temperatura de la placa esté a 220ºC ±10ºC.

e)   Comprobar la presión de arrastre y anotar en la ficha de soldadura. Calcular la presión para la formación del labio inicial, p₁ (presión de soldadura tabulada + presión de arrastre) y anotarla en la ficha.

f)     Poner la placa calefactora entre los tubos a soldar y presionar los extremos de los tubos a la placa, a la presión calculada p₁, hasta formar un labio inicial uniforme y de altura h. Reducir la presión a p₂= 10% p₁, para el calentamiento, y pasado el tiempo de calentamiento t₂ (tabulado en cada máquina), separar los tubos de la placa.

g)   Retirar la placa y unir los extremos de los tubos en un tiempo máximo t₃. Aumentar progresivamente la presión, (rampa de presión) desde cero a la presión requerida p₁, en un tiempo t₄ y mantenerla durante un tiempo t₅.

h)   Dejar enfriar la soldadura en esta posición. Pasado el tiempo de enfriamiento, quitar la presión, aflojar las abrazaderas y retirar la máquina o los tubos.

Es importante comprobar periódicamente la temperatura de la placa calefactora con un termómetro de contacto y también mantener limpia la placa calefactora para lo cual se usará isopropanol o similar.

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