Soldadura de alta pureza: Cómo soldar tubos de alta y ultra pureza en sala limpia

Los equipos de sala limpia fabricados en condiciones de ultra alta pureza

Siempre que se requieran soldaduras de alta calidad, la soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), como se la conoce habitualmente, proporcionará una solución perfecta.

Muchos productos se fabrican en una sala blanca o en una sala limpia, cumpliendo protocolos específicos. Esto se justifica por una sensibilidad a los microbios, en el caso de compuestos farmacéuticos, a contaminaciones como en el campo de la microelectrónica o por la eliminación de cuerpos extraños para los dispositivos ópticos y/o dispositivos de la mecánica de precisión.

En la mayoría de los casos, los equipos destinados a funcionar dentro de salas blancas también deben fabricarse y ensamblarse en una atmósfera controlada. Las redes de tuberías, por ejemplo, se utilizan con frecuencia para suministrar a las instalaciones de salas blancas gases y líquidos ultrapuros, que sirven para inertización, grabado, enjuague, dilución e inyección.

Para minimizar las dificultades en planta, y en la medida de lo posible, la mayoría de los elementos de estas redes son prefabricados. Las piezas estándar como racores, tes, codos y válvulas se sueldan con las correspondientes secciones de tubería en el taller. Aquí, el uso de soldadura TIG orbital puede ofrecer ventajas significativas. Los ciclos de soldadura completos se llevan a cabo de forma automática, perfectamente reproducible y conducen a resultados constantes de alta calidad.

Las salas blancas o limpias están diseñadas específicamente para las necesidades de una industria en particular. La composición, temperatura y humedad de la atmósfera controlada se rigen por especificaciones precisas, pero los límites más importantes son el tamaño y la cantidad de partículas suspendidas en el aire. Dependiendo de la concentración permitida de partículas, las normas ISO 14644-1 y FED STD 209E dividen las salas blancas en diferentes clases. La ISO Clase 1 y FED Clase 1 representan la concentración de partículas más baja, mientras que ISO Clase 9 y FED Clase 100000 son equivalentes al aire ambiente sin filtrar.

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El cuerpo humano como fuente de contaminación

En cuanto al entorno material, los procesos de fabricación también pueden ser la fuente de importantes emisiones de partículas. Durante un procedimiento de soldadura TIG, cada arco eléctrico está acompañado por nubes de vapor de metal, gas de soldadura y gas de retorno. Además, el calor liberado provoca turbulencias entre el gas inerte y el aire circundante, lo que genera una contaminación adicional. Por último, la preparación del extremo del tubo también podría crear contaminación.

Los cabezales de soldadura orbitales cerrados: perfectos para mantener intactas las salas blancas

Sin embargo, se pueden evitar los efectos contaminantes de un arco abierto. De hecho, los cabezales de soldadura orbital cerrados se diseñaron originalmente para soldar de extremo a extremo, de forma rápida y sin problemas, los numerosos racores de los circuitos hidráulicos de los aviones. La facilidad de instalación, la productividad y la calidad excepcional de las soldaduras formaron la base misma de las especificaciones para el desarrollo de estos materiales. Es gracias al dominio del arco en una cámara de gas cerrada que se han logrado plenamente los objetivos en el campo de la aeronáutica. Posteriormente, se aprovecharon las ventajas de un arco eléctrico dentro de una cámara cerrada para usos en sala limpia. Superficies calientes, turbulencias, radiaciones, emisiones incontrolables de partículas: todos estos inconvenientes causados por una descarga eléctrica en un entorno abierto se han eliminado. Hoy en día, estos cabezales de soldadura se han convertido en herramientas indispensables siempre que sea necesario ensamblar tubos y accesorios en condiciones de alta o incluso muy alta pureza.

Welding

Cómo soldar tubos de alta y ultra alta pureza

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Para aprovechar los beneficios y cubrir una amplia gama de aplicaciones, los equipos de soldadura deben desarrollarse y diseñarse teniendo en cuenta todas estas precauciones. Por tanto, una Estación de Soldadura Inteligente debe poder, al mismo tiempo, generar la corriente de soldadura y gestionar toda la gama de cabezales orbitales cerrados utilizados para la soldadura de racores y tubos de mayor o menor diámetro. Tome el ejemplo de la Smart Welding Station P3 UHP. Debido a su peso reducido, el operario puede mover la estación de soldadura inteligente sin ningún equipo de elevación. Este es un punto importante para minimizar los riesgos de introducción, generación y acumulación de partículas en una sala limpia, riesgos asociados a la introducción de elementos no esenciales en la fabricación. Como los elementos de control y programación son independientes de la fuente de alimentación, el dispositivo se instala en algún lugar fuera del banco de trabajo. A partir de ciertos diámetros de tubo o para aumentar la productividad o para el uso de ciertos cabezales de soldadura, se hace necesario un circuito de refrigeración líquida; este último, independiente de la fuente de alimentación, facilita el uso de diferentes tipos de cabezales.

Cumpliendo las expectativas de la Industria 4.0 hoy

Además, para superar los retos de la Industria 4.0, en el desarrollo de estas nuevas máquinas se tienen en cuenta los recientes descubrimientos sobre digitalización, conectividad, comunicación y trazabilidad. Esto permite el intercambio de datos entre los distintos componentes y equipos de la instalación de soldadura tanto en islote como a través de una red interna de la planta. Para esta red, el protocolo OPC-UA ofrece la interfaz perfecta para el diálogo entre interfaces.

En un entorno de sala limpia, el operario se enfrenta a muchas limitaciones. Los movimientos rápidos están prohibidos, su campo visual está limitado por una máscara y su sentido del tacto reducido por los guantes. Por lo general, un soldador profesional revisa, de un vistazo, su equipo antes de iniciar un ciclo de soldadura. Pero si el trabajo se lleva a cabo en atmósfera controlada, esta operación de control debe ser lo más sencilla posible para el operario. Por tanto, con el uso de un lector de códigos de barras, escanear el código QR de su credencial en su mono de trabajo, documenta el archivo de trazabilidad. Asimismo, se realiza la identificación del cabezal de soldadura, el gas de soldadura, la pieza y cualquier otro material o documento que constituya la documentación en materia de calidad. Después de estas grabaciones, el software de interfaz hombre-máquina ofrece el programa de soldadura más relevante contenido en la biblioteca de Smart Welding Station. A continuación, este programa se valida, modifica y registra a través del controlador táctil inalámbrico, pudiendo realizarse estas operaciones incluso con guantes.

Más información en European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) Guidelines o en el EHEDG Guidelines portal, el EHEDG Connects video session presenting Polysoude y la web de la American Welding Society.


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Secuencias de trabajo claramente estructuradas para soldadura

Después viene la preparación de la soldadura que se divide en dos etapas: la sujeción de las piezas a ensamblar, a sabiendas de que es posible utilizar dispositivos de sujeción de otros fabricantes de cabezales de soldadura, y la instalación final del cabezal de soldadura. Después de iniciar el programa, se puede ver el progreso del ciclo de soldadura en tiempo real en el controlador táctil inalámbrico. Los valores instantáneos de los parámetros de soldadura también se muestran allí, como la corriente, la tensión del arco. Estos datos también se transmiten a través de la red de la empresa a un sistema de supervisión donde serán analizados y utilizados, para, por ejemplo,
interactuar con la gestión de stock de gas, tubos, racores o para calcular la tasa de productividad. Finalmente, el operario inspecciona visualmente la soldadura realizada, la valida y pasa a la siguiente producción.

En resumen, escuchando y teniendo en cuenta los requisitos del sector de la alta pureza y el seguimiento permanente de los avances tecnológicos, Polysoude ha podido desarrollar equipos "limpios", imprescindibles donde la presencia de partículas puede corromper la calidad de los productos fabricados, anular el uso de materiales o exponer la vida humana a un peligro.

Polysoude está especializado en el diseño y fabricación de equipos de soldadura orbital de alta calidad, cabezales de soldadura, fuentes de soldadura inteligente y soluciones automatizadas para soldadura TIG / GTAW y recargue TIGer con tecnología bicatodo. Póngase en contacto con sales@polysoude.com. Para cualquier solicitud de servicio, contacte con service@polysoude.com. Polysoude estará encantado de informarle sobre sus proyectos futuros. Contáctenos para más información.
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DR.- Ing. Jürgen Krüger

Ingeniero de soldadura

Polysoude SAS

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