NTP 494: Soldadura eléctrica al arco: normas de seguridad
Arc Welding: Safety Standards
Soudage électrique à l´arc: normes de securité
Redactor:
José Mª Tamborero del Pino
Ingeniero Industrial
CENTRO NACIONAL DE CONDICIONES DE TRABAJO
Introducción
Dentro del campo de la soldadura industrial, la soldadura eléctrica
manual al arco con electrodo revestido es la más utilizada. Para ello se emplean
máquinas eléctricas de soldadura que básicamente consisten en transformadores que
permiten modificar la corriente de la red de distribución, en una corriente tanto alterna
como continua de tensión más baja, ajustando la intensidad necesaria según las
características del trabajo a efectuar.
Los trabajos con este tipo de soldadura conllevan una serie de riesgos
entre los que destacan los relacionados con el uso de la corriente eléctrica, los
contactos eléctricos directos e indirectos; además existen otros que también se
relacionan en esta NTP, cuyo objetivo es dar a conocer las características técnicas
básicas de la soldadura eléctrica, los riesgos y sus factores de riesgo y los sistemas
de prevención y protección. Además se dan normas de seguridad para la organización
segura del puesto de trabajo, los equipos de protección individual y el mantenimiento e
inspección del material.
Características técnicas
Para unir dos metales de igual o parecida
naturaleza mediante soldadura eléctrica al arco es necesario calor y material de aporte
(electrodos). El calor se obtiene mediante el mantenimiento de un arco eléctrico entre el
electrodo y la pieza a soldar (masa) (fig. 1).
En este arco eléctrico a cada valor de la
intensidad de corriente, corresponde una determinada tensión en función de su longitud.
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- La relación intensidad/tensión nos da la característica del
arco. Para el encendido se necesita una tensión comprendida entre 40 y 110 V; esta
tensión va descendiendo hasta valores de mantenimiento comprendidos entre 15 y 35 V,
mientras que la intensidad de corriente aumenta notablemente, presentando todo el sistema
una característica descendente, lo que unido a la limitación de la intensidad de
corriente cuando el arco se ha cebado exige, para el perfecto control de ambas variables,
la utilización de las máquinas eléctricas de soldadura.
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| Fig. 1: Esquema del proceso de soldadura eléctrica al arco |
Están formadas por el circuito de
alimentación y el equipo propiamente dicho. Sirven para reducir la tensión de red (220 o
380 V) a la tensión de cebado (entre 40 y 100 V) y de soldeo (< 35 V) permitiendo
regular la intensidad de la corriente de soldadura, asegurando el paso de la tensión de
cebado a la de soldeo de forma rápida y automática. El circuito de alimentación está
compuesto por un cable y clavija de conexión a la red y funcionando a la tensión de
220/380 V según los casos e intensidad variable.
Equipo de soldadura
En función del tipo de corriente del circuito
de soldeo el equipo consta de partes diferentes. En equipos de corriente alterna,
transformador y convertidor de frecuencia; en equipos de corriente continua, rectificador
(de lámparas o seco) y convertidor (conmutatrices o grupos eléctricos).
Los equipos eléctricos de soldar más
importantes son los convertidores de corriente alterna-continua y corriente
continua-continua, los transformadores de corriente alterna-corriente alterna, los
rectificadores y los transformadores convertidores de frecuencia. Además de tales
elementos existen los cables de pinza y masa, el portaelectrodos y la pinza-masa, a una
tensión de 40 a 100 V, que constituyen el circuito de soldeo.
Los principales son los electrodos, la pinza
portaelectrodos, la pinza de masa y los útiles.
El electrodo es una varilla con un alma
de carbón, hierro o metal de base para soldeo y de un revestimiento que lo rodea. Forma
uno de los polos del arco que engendra el calor de fusión y que en el caso de ser
metálico suministra asimismo el material de aporte.
Existen diversos tipos pero los más
utilizados son los electrodos de revestimiento grueso o recubiertos en los que la
relación entre el diámetro exterior del revestimiento y el del alma es superior a 1:3.
El revestimiento está compuesto por diversos productos como pueden ser: óxidos de hierro
o manganeso, ferromanganeso, rutilo, etc.; como aglutinantes se suelen utilizar silicatos
alcalinos solubles.
La pinza portaelectrodos sirve para
fijar el electrodo al cable de conducción de la corriente de soldeo.
La pinza de masa se utiliza para
sujetar el cable de masa a la pieza a soldar facilitando un buen contacto entre ambos.
Entre los útiles, además de los
martillos, tenazas, escoplos, etc. el soldador utiliza cepillos de alambre de acero para
limpieza de superficies y martillos de punta para romper la cubierta de las escorias o
residuos.
Riesgos y factores de riesgo
Los principales riesgos de accidente son los
derivados del empleo de la corriente eléctrica, las quemaduras y el incendio y
explosión.
El contacto eléctrico directo puede
producirse en el circuito de alimentación por deficiencias de aislamiento en los cables
flexibles o las conexiones a la red o a la máquina y en el circuito de soldadura cuando
está en vacío (tensión superior a 50 V).
El contacto eléctrico indirecto puede
producise con la carcasa de la máquina por algún defecto de tensión.
Las proyecciones en ojos y las
quemaduras pueden tener lugar por proyecciones de partículas debidas al propio arco
eléctrico y las piezas que se están soldando o al realizar operaciones de
descascarillado
La explosión e incendio puede
originarse por trabajar en ambientes inflamables o en el interior de recipientes que hayan
contenido líquidos inflamables o bien al soldar recipientes que hayan contenido productos
inflamables.
Básicamente son tres: la exposiciones a
radiaciones ultravioleta y luminosas, la exposición a humos y gases y la intoxicación
por fosgeno.
Las exposiciones a radiaciones ultravioleta y
luminosas son producidas por el arco eléctrico.
La inhalación de humos y gases
tóxicos producidos por el arco eléctrico es muy variable en función del tipo de
revestimiento del electrodo o gas protector y de los materiales base y de aporte y puede
consistir en exposición a humos (óxidos de hierro, cromo, manganeso, cobre, etc.) y
gases (óxidos de carbono, de nitrógeno, etc).
Finalmente, puede ocurrir intoxicación por
fosgeno cuando se efectúan trabajos de soldadura en las proximidades de cubas de
desengrase con productos clorados o sobre piezas húmedas con dichos productos.
Contacto:
Equipo de soldar
La máquina de soldar puede protegerse
mediante dos sistemas, uno electromecánico (fig. 2 Sistema de protección
electromecánica) que consiste en introducir una resistencia en el primario del
transformador de soldadura (resistencia de absorción) para limitar la tensión en el
secundario cuando está en vacío y otro electrónico (fig. 3 Sistema de protección
electrónica) que se basa en limitar la tensión de vacío del secundario del
transformador introduciendo un TRIAC en el circuito primario del grupo de soldadura. En
ambos casos se consigue una tensión de vacío del grupo de 24 V, considerada tensión de
seguridad.
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| Fig. 2: Sistema de protección electromecánica |
Fig. 3: Sistema de protección electrónica |
Contacto:
Pinza portaelectrodos
La pinza debe ser la adecuada al tipo de
electrodo utilizado y que además sujete fuertemente los electrodos. Por otro lado debe
estar bien equilibrada por su cable y fijada al mismo de modo que mantenga un buen
contacto. Asimismo el aislamiento del cable no se debe estropear en el punto de empalme.
Contacto:
Circuito de acometida
Los cables de alimentación deben ser de la
sección adecuada para no dar lugar a sobrecalentamientos. Su aislamiento será suficiente
para una tensión nominal > 1000 V. Los bornes de conexión de la máquina y la clavija
de enchufe deben estar aislados.
Contacto:
Circuito de soldadura
Los cables del circuito de soldadura al ser
más largos deben protegerse contra proyecciones incandescentes, grasas, aceites, etc.,
para evitar arcos o circuitos irregulares.
Contacto:
Carcasa
La carcasa debe conectarse a una toma de
tierra asociada a un interruptor diferencial que corte la corriente de alimentación en
caso de que se produzca una corriente de defecto.
Se deben utilizar mamparas de separación de
puestos de trabajo para proteger al resto de operarios. El material debe estar hecho de un
material opaco o translúcido robusto. La parte inferior debe estar al menos a 50 cm del
suelo para facilitar la ventilación. Se debería señalizar con las palabras: PELIGRO
ZONA DE SOLDADURA, para advertir al resto de los trabajadores (fig. 4).
Fig. 4:
Mampara de separación
El soldador debe utilizar una pantalla facial
con certificación de calidad para este tipo de soldadura, utilizando el visor de cristal
inactínico cuyas características varían en función de la intensidad de corriente
empleada. Para cada caso se utilizará un tipo de pantalla, filtros y placas filtrantes
que deben reunir una serie de características función de la intensidad de soldeo y que
se recogen en tres tablas; en una primera tabla se indican los valores y tolerancias de
transmisión de los distintos tipos de filtros y placas filtrantes de protección ocular
frente a la luz de intensidad elevada. Las definiciones de los factores de transmisión
vienen dadas en la ISO 4007 y su determinación está descrita en el cap. 5 de la ISO
4854. Los factores de transmisión de los filtros utilizados para la soldadura y las
técnicas relacionadas vienen relacionadas en la Tabla 1 de la ISO 4850. En las pantallas
deberá indicar clara e indeleblemente la intensidad de la corriente en amperios para la
cual está destinada.
| Tabla
1. Especificaciones de transmisión (ISO 48501979) |
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NOTA 1. Valor inferior o igual al factor de
transmisión admitido para 365 nm
Especificaciones complementarias
- Entre 210 y 313 nm, la transmisión no debe sobrepasar el valor
admisible para 313 nm
- Entre 313 y 365 nm, la transmisión no debe sobrepasar el valor
admisible para 365 nm
- Entre 365 y 400 nm, la transmisión espectral media no debe
sobrepasar la transmisión media en la banda visible tv
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Por otro lado para elegir el filtro adecuado
(nº de escala) en función del grado de protección se utiliza otra tabla que relaciona
los procedimientos de soldadura o técnicas relacionadas con la intensidad de corriente en
amperios. Se puede observar que el número de escala exigido aumenta según se incrementa
la intensidad. Ver tabla 2.
| Tabla 2.
Grado de protección de los filtros para soldadura eléctrica al arco (5 A £ I £ 500 A) |
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NOTAS:
- Según las condiciones de iluminación ambiental, pueden usarse
un grado de protección inmediatamente superior o inferior al indicado en la tabla
- La expresión metales pesados abarca los aceros y sus
aleaciones, el cobre y sus aleaciones, etc.
- Las zonas sombreadas corresponden a procedimientos de soldadura
que no se utilizan en la práctica habitual.
- Las columnas que delimitan los grados de protección deben
leerse de la forma siguiente: Límite inferior < I = Límite superior
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En relación con la tabla 2 explicamos el
significado de las abreviaciones o conceptos utilizados:
MIG: Arco con protección de gas inerte, la
transferencia de metal tiene lugar por pulverización axial
MAG: Arco con protección de anhídrido
carbónico puro o mezclado
TIG: Arco con electrodo de tungsteno con
protección de gas inerte
Ranurado por arco de aire: Empleo de un
electrodo de carbono y un chorro de aire comprimido para eliminar el metal en fusión
Se deben emplear mamparas metálicas de
separación de puestos de trabajo para que las proyecciones no afecten a otros operarios.
El soldador debe utilizar pantalla de protección. El filtro de cristal inactínico debe
ser protegido mediante la colocación en su parte anterior de un cristal blanco.
Se debe instalar un sistema de extracción
localizada por aspiración que capta los vapores y gases en su origen con dos
precauciones: en primer lugar, instalar las aberturas de extracción lo más cerca posible
del lugar de soldadura; en segundo, evacuar el aire contaminado hacia zonas donde no pueda
contaminar el aire limpio que entra en la zona de operación. Describimos cuatro formas de
instalar sistemas de extracción localizada.
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La campana móvil
es un sistema de aspiración mediante conductos flexibles. Hace circular el aire sobre la
zona de soldadura a una velocidad de al menos 0,5 m/s. Es muy importante situar el
conducto lo más cerca posible de la zona de trabajo Fig. 5: Sistema de extracción por campana móvil |
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La mesa con
aspiración descendente consiste en una mesa con una parrilla en la parte superior. El
aire es aspirado hacia abajo a través de la parrilla hacia el conducto de evacuación. La
velocidad del aire debe ser suficiente para que los vapores y los gases no contaminen el
aire respirado. Las piezas no deben ser demasiado grandes para no cubrir completamente el
conducto e impedir el efecto de extracción.
Fig. 6: Sistema de extracción mediante banco con aspiración ascendente |
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Un recinto acotado
consiste en una estructura con techo y dos lados que acotan el lugar donde se ejecutan las
operaciones de soldadura. El aire fresco llega constantemente al recinto. Este sistema
hace circular el aire a una velocidad mínima de 0,5 m/s. Fig. 7: Sistema de extracción mediante un recinto acotado. |
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Los conductos de
extracción constan de una entrada de gas inerte que circula por un tubo hacia la zona de
soldadura y luego junto con los vapores y gases es conducido por un tubo de salida hacia
la cámara de extracción y después al sistema de evacuación Fig. 8: Esquema de sistema de extracción mediante
conductos. |
Cuando la soldadura se efectúe en recintos
cerrados de pequeñas dimensiones y sin ventilación, el soldador deberá estar equipado
con un equipo autónomo o con suministro de aire desde el exterior que además cumplirá
con la protección contra las radiaciones.
Intoxicación por fosgeno
No se deben realizar operaciones de soldadura
en las proximidades de cubas de desengrase con productos clorados o sobre piezas húmedas.
El montaje seguro de un puesto de trabajo de
soldadura eléctrica requiere tener en cuenta una serie de normas que se relacionan a
continuación (Fig. 9)
Fig. 9:
Instalación segura de un puesto de soldadura CA con transformador
La instalación de las tomas de la puesta a
tierra se debe hacer según las instrucciones del fabricante. Es preciso asegurarse de que
el chasis del puesto de trabajo está puesto a tierra controlando en especial las tomas de
tierra y no utilizar para las tomas de la puesta a tierra conductos de gas, líquidos
inflamables o eléctricos.
La toma de corriente y el casquillo que sirve
para unir el puesto de soldadura a la fuente de alimentación deben estar limpios y
exentos de humedad. Antes de conectar la toma al casquillo se debe cortar la corriente.
Una vez conectada se debe permanecer alejado de la misma. Cuando no se trabaje se deben
cubrir con capuchones la toma y el casquillo.
Se debe instalar el interruptor principal
cerca del puesto de soldadura para en caso necesario poder cortar la corriente. Instalar
los principales cables de alimentación en alto y conectarlos posteriormente.
Desenrollar el cable del electrodo antes de
utilizarlo, verificando los cables de soldadura para comprobar que su aislamiento no ha
sido dañado y los cables conductores para descubrir algún hilo desnudo. Verificar
asimismo los cables de soldadura en toda su longitud para comprobar su aislamiento,
comprobando que el diámetro del cable de soldadura es suficiente para soportar la
corriente necesaria. Hay que tener en cuenta que a medida que la longitud total del cable
aumenta, disminuye su capacidad de transporte de corriente. Por tanto para según qué
casos se deberá aumentar el grosor del cable.
Se debe reemplazar cualquier cable de
soldadura que presente algún tipo de ligadura a menos de 3 m del portaelectrodos. No
utilizar tornillos para fijar conductores trenzados pues acaban por desapretarse.
Montaje correcto del puesto de trabajo
Montaje:
Recomendaciones
Se deben alejar los hilos de soldadura de los
cables eléctricos principales para prevenir el contacto accidental con el de alta
tensión así como cubrir los bornes para evitar un posible cortocircuito causado por un
objeto metálico (fig. 10) y situar el material de forma que no sea accesible a personas
no autorizadas.
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Fig. 10: Carcasa protectora de los bornes
Las tomas de corriente deben situarse en
lugares que permitan su desconexión rápida en caso de emergencia y comprobar que el
puesto de trabajo está puesto a tierra.
El puesto de soldadura debe protegerse de la
exposición a gases corrosivos, partículas incandescentes provocadas por la soldadura o
del exceso de polvo; el área de trabajo debe estar libre de materias combustibles. |
Si algún objeto combustible no puede ser
desplazado, debe cubrirse con material ignífugo. Debe disponerse de un extintor apropiado
en las proximidades de la zona de trabajo.
Montaje:
Prohibiciones
No se deben bloquear los pasillos. Los
conductores deben estar situados en alto o recubiertos para no tropezar con ellos. Los
cables y conductores no deben obstruir los pasillos, escaleras u otras zonas de paso (fig.
11). El puesto de soldadura no debe situarse cerca de puentes-grúa o sobre los pasillos.
Fig. 11:
Sistema de protección de cables situados sobre el suelo en zona de paso
La toma de tierra no debe unirse a cadenas,
cables de un montacargas o tornos. Tampoco se debe unir a tuberías de gas, líquidos
inflamables o conducciones que contengan cables eléctricos.
Se debe evitar que el puesto de soldadura
esté sobre zonas húmedas y en cualquier caso se debe secar adecuadamente antes de
iniciar los trabajos. Las conducciones de agua de refrigeración deben instalarse de forma
que formen un bucle que permita gotear el agua de condensación o en caso de fuga (fig.
12).
Fig. 12:
Instalación correcta de las conducciones del agua de refrigeración
Los cables no deben someterse a corrientes por
encima de su capacidad nominal ni enrollarse alrededor del cuerpo.
Utilización segura del material auxiliar de
soldadura
La utilización segura del material de
soldadura puede influir en la seguridad de los trabajos de soldadura. Se dan una serie de
recomendaciones y prohibiciones relacionadas con la utilización.
Material
auxiliar: Recomendaciones
La base de soldar debe ser sólida y estar
apoyada sobre objetos estables. El cable de soldar debe mantenerse con una mano y la
soldadura se debe ejecutar con la otra.
Los portaelectrodos se deben almacenar donde
no puedan entrar en contacto con los trabajadores, combustibles o posibles fugas de gas
comprimido.
Cuando los trabajos de soldadura se deban
interrumpir durante un cierto periodo se deben sacar todos los electrodos de los
portaelectrodos, desconectando el puesto de soldar de la fuente de alimentación.
No utilizar electrodos a los que les quede
entre 38 y 50 mm; en caso contrario se pueden dañar los aislantes de los portaelectrodos
pudiendo provocar un cortocircuito accidental.
Los electrodos y sus portaelectrodos se deben
guardar bien secos. Si antes de ser utilizados están mojados o húmedos por cualquier
razón, deben secarse totalmente antes de ser reutilizados.
Situarse de forma que los gases de soldadura
no lleguen directamente a la pantalla facial protectora y proteger a los otros
trabajadores del arco eléctrico mediante pantallas o mamparas opacas; llevar ropa, gafas
y calzado de protección.
La escoria depositada en las piezas soldadas
debe picarse con un martillo especial de forma que los trozos salgan en dirección
contraria al cuerpo. Previamente se deben eliminar de las escorias las posibles materias
combustibles que podrían inflamarse al ser picadas.
Material
auxiliar: Prohibiciones
No sustituir los electrodos con las manos
desnudas, con guantes mojados o en el caso de estar sobre una superficie mojada o puesta a
tierra; tampoco se deben enfriar los portaelectrodos sumergiéndolos en agua.
No se deben efectuar trabajos de soldadura
cerca de lugares donde se estén realizando operaciones de desengrasado, pues pueden
formarse gases peligrosos. Tampoco se permitirá soldar en el interior de contenedores,
depósitos o barriles mientras no hayan sido limpiados completamente y desgasificados con
vapor. Es conveniente también prever una toma de tierra local en la zona de trabajo.
No accionar el conmutador de polaridad
mientras el puesto de soldadura esté trabajando; se debe cortar la corriente previamente
antes de cambiar la polaridad.
Equipo de protección individual
El equipo de protección individual está
compuesto por: pantalla de protección de la cara y ojos; guantes de cuero de manga larga
con las costuras en su interior; mandil de cuero; polainas; calzado de seguridad tipo
bota, preferiblemente aislante; casco y/o cinturón de seguridad, cuando el trabajo así
lo requiera.
La ropa de trabajo será de pura lana o
algodón ignífugo. Las mangas serán largas con los puños ceñidos a la muñeca; además
llevará un collarín que proteja el cuello. Es conveniente que no lleven bolsillos y en
caso contrario deben poderse cerrar herméticamente. Los pantalones no deben tener
dobladillo, pues pueden retener las chipas producidas, pudiendo introducirse en el
interior del calzado de seguridad.
El soldador debe tener cubiertas todas las
partes del cuerpo antes de iniciar los trabajos de soldadura. La ropa manchada de grasa,
disolventes o cualquier otra sustancia inflamable debe ser desechada inmediatamente;
asimismo la ropa húmeda o sudorada se hace conductora por lo que debe también ser
cambiada ya que en esas condiciones puede ser peligroso tocarla con la pinza de soldar.
Por añadidura no deben realizarse trabajos de soldadura lloviendo, o en lugares
conductores, sin la protección eléctrica adecuada.
Antes de soldar se debe comprobar que la
pantalla o careta no tiene rendijas que dejen pasar la luz, y que el cristal contra
radiaciones es adecuado a la intensidad o diámetro del electrodo.
Los ayudantes de los soldadores u operarios
próximos deben usar gafas especiales con cristales filtrantes adecuados al tipo de
soldadura a realizar. Para colocar el electrodo en la pinza o tenaza, se deben utilizar
siempre los guantes. También se usarán los guantes para coger la pinza cuando esté en
tensión.
En trabajos sobre elementos metálicos, es
necesario utilizar calzado de seguridad aislante. Para los trabajos de picado o cepillado
de escoria se deben proteger los ojos con gafas de seguridad o una pantalla transparente.
En trabajos en altura con riesgo de caída, se
utilizará un cinturón de seguridad protegido para evitar que las chispas lo quemen. El
cristal protector debe cambiarse cuando tenga algún defecto (por ej. rayado) y ser
sustituido por otro adecuado al tipo de soldadura a realizar. En general todo equipo de
protección individual debe ser inspeccionado periódicamente y sustituido cuando presente
cualquier defecto.
Se debe inspeccionar semanalmente todo el
material de la instalación de soldadura, principalmente los cables de alimentación del
equipo dañados o pelados, empalmes o bornes de conexión aflojados o corroídos, mordazas
del portaelectrodos o bridas de tierra sucias o defectuosas, etc.
En cuanto a los equipos de soldar de tipo
rotativo es necesario revisar las escobillas sustituyéndolas o aproximándolas en caso
necesario. En ambientes pulvígenos metálicos se debe limpiar periódicamente el interior
con aire comprimido para evitar cortocircuitos o derivaciones a la carcasa.
NTPs relacionadas.
- NTP 006 Radiaciones en
soldadura: oculares filtrantes.
- NTP 007 Soldadura: riesgos
higiénicos.
- NTP 132 Válvulas
antiretroceso.
- NTP 495 Soldadura
oxiacetilénica.
Bibliografía
(1) AMERICAN CONFERENCE OF GOVERNMENTAL INDUSTRIAL HYGIENIST
Industrial ventilation, 16 th Edition
A.C.G.I.H. Lansing. Michigan. U.S.A.
(2) NATIONAL INSTITUTE FOR OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH
Welding, brazing and thermal cutting
N.I.O.S.H. Washington. U.S.A.
(3) AMERICAN INDUSTRIAL HYGIENE ASSOCIATION
Welding health and safety
A.I.H.A. Akron. Ohio. U.S.A.
(4) AMERICAN INDUSTRIAL HYGIENE ASSOCIATION
Arc welding and your health
A.I.H.A. Akron. Ohio. U.S.A.
(5) Norma ISO 4850-1979.
Protecteurs individuels de l´oeil pour le soudage et les techniques connexes Filtres
Utilisation et spécifications de transmission
(6) Norma AFNOR S 77-105
Utilisation et spécifications de transmission des filtres pour l´ultraviolet
(7) Norma AFNOR S 77-106
Utilisation et spécifications de transmission des filtres pour l´infrarouge
Empresa colaboradora:
CASTOLIN ESPAÑA S.A. Madrid