La soldadura aluminotérmica es un método generalmente utilizado para unir rieles de forma permanente. Este proceso exotérmico genera una reacción química (aprox. 2000 °C) que produce una unión fuerte y duradera. A continuación, se explica el proceso en detalle:
PROCESO
(1) termita encendida; (2) el metal fundido fluye dentro de un molde y (3) el metal se solidifica para producir una unión soldada.
Preparación
- Preparación de los rieles: Se cortan los extremos de los rieles para crear una superficie plana y perpendicular. Se realiza la alineación. Se eliminan el óxido, la grasa y la pintura de la zona de unión para asegurar una buena soldadura.
- Montaje: Se coloca el sistema de sujeción. El cual permite sujetar la zapata del molde refractario alrededor de la unión de los rieles y el soplete de precalentamiento. El molde está diseñado para contener el metal fundido y dirigirlo hacia la zona de soldadura. A continuación se sellan los espacios de posibles fugas con una mezcla especial de arena.
- Precalentamiento: Se precalientan los rieles con un soplete para mejorar la fluidez del metal fundido y la calidad de la soldadura.
Soldadura
- Colocación de la carga: La mezcla previamente preparada (aluminio en polvo con óxido de hierro y aditivos especiales) conocida como termita, se coloca en un crisol y este sobre el molde, luego del precalentamiento.
- Encendido: Se inicia la reacción exotérmica mediante un dispositivo de ignición, liberando calor que reduce el óxido de hierro a hierro fundido y oxida el aluminio a óxido de aluminio.
- Vertido: El hierro fundido (que actúa como metal de aporte) fluye desde el crisol al molde, llenando el espacio entre los rieles y formando una unión sólida al enfriarse. La diferencia de densidad entre el hierro líquido (más denso) y la escoria de óxido de aluminio (menos densa) permite que esta última flote y se separe hacia la parte superior, facilitando una unión limpia.
Enfriamiento y acabado
- Se deja enfriar la soldadura de forma controlada y se retira el molde.
- Se elimina el exceso de metal mediante una cortamazarota y se alisa la superficie de la soldadura mediante una esmeriladora para igualar el perfil del riel.
RIESGOS DERIVADOS DE LA OPERACIÓN
Quemaduras
Video de Pandrol: https://youtu.be/6KyZ4W6NfIs
Quemaduras
Existen varias actividades durante la operación de soldadura donde se pueden sufrir quemaduras de diferentes grados de gravedad:
- Rieles calientes (después de preparar los extremos de los rieles, después de la soldadura y el rectificado final).
- Secado del crisol de termita, preparación para su uso, durante su extracción después del toque o al removerlo en caso de falla.
- Durante el proceso de precalentamiento.
- Por equipos calientes como soplete de corte, precalentado, recortador de soldadura, zapatas de molde (al removerlas) y crisol.
- Por salpicaduras de metal fundido o caliente, que pueden ocurrir durante el toque manual o debido a condiciones anormales como derrames o expulsiones violentas del crisol si hay presencia de agua (porciones húmedas, crisol secado incorrectamente). Salpicaduras de escoria en recipientes de escoria húmedos.
- Por chispas generadas durante el corte de rieles, la reacción aluminotérmica y el rectificado de rieles.
Incendio
Los incendios pueden ocurrir como resultado de prácticas deficientes o un accidente y pueden involucrar vegetación en cercanía, durmientes de madera, basura, gases inflamables, combustible o equipos impulsados por combustible.
Las causas asociadas son:
- Partículas incandescentes generadas durante el corte de rieles, la reacción aluminotérmica y el rectificado de rieles.
- Salpicaduras de metal fundido o caliente.
- Por explosiones.
- Disposición incorrecta de escoria caliente o exceso de acero termita.
- Soldadura cerca de durmientes de madera.
- El uso de gases inflamables (como propano o acetileno) en el precalentamiento incrementa el riesgo si no se manejan correctamente.
Explosión
Las explosiones pueden ocurrir debido a una mala práctica y estar asociadas con:
- Uso incorrecto de gases inflamables (acetileno o propano).
- Contacto de metal fundido o escoria con agua como resultado de derrames de moldes o crisoles, o disposición incorrecta de escoria líquida o sólida caliente.
- La presencia de humedad en el crisol o molde puede provocar una reacción violenta.
Daños en los ojos
Pueden surgir lesiones en los ojos debido a diversas causas durante el proceso de soldadura:
- Fragmentación de balasto o durmientes de concreto debido al calentamiento brusco causado por salpicaduras de metal fundido o escoria, corte o precalentamiento descuidado, o durante el secado del crisol.
- Astillas de herramientas mal mantenidas.
- Fragmentos de escoria voladora durante la operación del crisol.
- Exposición a radiación intensa (luz visible y UV) durante la reacción aluminotérmica.
Proyección de objetos
Pueden surgir riesgos debido a objetos que salen despedidos, como:
- Sujetadores de rieles durante su remoción y reemplazo.
- Protuberancias de soldadura en frío, trozos de molde durante su remoción.
- Discos de corte o piedras de esmeril rotas.
Ruido
El riesgo de deterioro auditivo puede ocurrir durante el corte con disco, el recorte con cortafierro y el esmerilado de perfiles.
MEDIDAS DE PREVENCIÓN RECOMENDADAS
- Antes de iniciar las tareas, verificar el área inmediata y retirar cualquier material inflamable, teniendo en cuenta la dirección y la intensidad del viento.
- Eliminar la vegetación que esté próxima al lugar donde se realice la soldadura.
- Respetar el procedimiento y especificaciones del fabricante para la realización de este tipo de soldadura.
- Realizar un Análisis de Trabajo Seguro previo a la tarea.
- El personal que realice la soldadura debe estar debidamente capacitado en el proceso.
- Emplear vestimenta y EPP adecuados: máscaras con filtros para soldadura, guantes de cuero de puño largo, polainas, campera de cuero, calzado de seguridad, lentes de seguridad, protectores auditivos, casco y protector facial.
- Comprobar el estado del molde y del crisol, eliminando cualquier impureza o humedad detectada.
- Comprobar la caducidad del material de soldadura antes de su utilización.
- Verificar el buen funcionamiento de los reguladores de presión y manómetros. Utilizar válvulas anti-retroceso y de corte por exceso de flujo.
- Garantizar que las pinzas cierren el molde correctamente de manera que no puedan producirse fugas de material fundido, y que los rieles quedan bien sujetos al mismo.
- Alejarse en el momento de la reacción. La ignición del material de aporte se debe realizar guardando la mayor distancia de seguridad a la boca, una vez cerrada la tapa. El retiro del crisol y los moldes se realizará una vez transcurrido el tiempo necesario de enfriamiento.
- Evitar que la escoria y restos de soldadura entren en contacto con agua, pueden provocar explosiones.
- Almacenar el material de soldadura en espacios cubiertos y secos, con buena ventilación y lejos de materiales inflamables.
- Depositar los residuos procedentes de la soldadura en lugares adecuados donde no puedan provocar incendios.
- Mantener los materiales inflamables alejados y disponer de extintor en el frente de soldadura y una manta ignífuga para utilizar en caso de incendio de la indumentaria.
- En caso de realizar tareas de soldadura próximo a una vía operativa se debe aplicar las disposiciones de la operadora ferroviaria.