El control de calidad en soldadura es un conjunto de procesos que garantizan la integridad de las uniones y su conformidad con la normativa vigente.
Estos procedimientos son clave para prevenir defectos y asegurar soldaduras fiables y seguras en cada proyecto.
Valorado en 1.200 millones de dólares en 2024, se espera que el mercado del control de calidad en soldadura alcance los 2.500 millones de dólares en 2033, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 8,5 %.
Bastante interesante para un nicho tan específico, no le parece?
Este crecimiento refleja la importancia de la calidad en la ingeniería civil y mecánica, ya que refuerza la seguridad y la eficiencia de los productos en todos sus sectores de aplicación.
Sin embargo, muchos ingenieros encuentran dificultades para identificar defectos, ya sea mediante técnicas de inspección visual o estrategias de ensayo no destructivo.
En este artículo, exploraremos las normas de calidad en soldadura, los métodos para detectar defectos y las herramientas prácticas para mantener un alto nivel de exigencia.
Descubrirá cómo aplicarlos de forma práctica en su día a día para optimizar los resultados.
¡Vamos allá!
Tabla de contenidos
Qué es el Aseguramiento de la Calidad en Soldadura?
Empecemos con algunos conceptos fundamentales.
El Aseguramiento de la Calidad (QA, por sus siglas en inglés) se basa en un conjunto de medidas preventivas que supervisan y evalúan los procesos de fabricación.
Su objetivo es garantizar la producción de soldaduras de alta calidad desde el principio. Podríamos decir que es como establecer barreras de protección para evitar problemas antes incluso de que surjan.
El Control de Calidad (QC, por sus siglas en inglés), por su parte, verifica que las soldaduras cumplen con las especificaciones previamente establecidas.
Consiste en verificar y probar los procedimientos y los productos acabados según criterios precisos.
Esta etapa permite detectar defectos mediante métodos como el ensayo no destructivo (END) y las técnicas de inspección visual.
Las etapas de QA y QC son indispensables para cumplir con las normativas de calidad y los requisitos reglamentarios.
En el mundo industrial, los contratos exigen de forma casi sistemática el cumplimiento de códigos específicos, especialmente para recipientes a presión o acero estructural. Estos procesos garantizan que el producto o servicio final alcanzará un nivel de calidad mínimo.
Ignorar estos procedimientos expone a los productos a graves riesgos de fallo. En el peor de los casos, una soldadura deficiente puede provocar accidentes, e incluso catástrofes.
Una responsabilidad que nadie quiere asumir.
La Documentación Técnica
Veamos ahora los documentos técnicos que estructuran estos procedimientos.
Estos son los principales:
- Plan de Aseguramiento de la Calidad: define el marco de todas las actividades relacionadas con la calidad. Especifica el calendario de controles y pruebas, y asigna las funciones y responsabilidades del personal implicado.
- Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS): detalla el procedimiento a seguir para realizar cada soldadura. Cubre el proceso, los materiales y los parámetros clave como el precalentamiento. Este documento garantiza la coherencia y facilita la detección de defectos.
- Planos de Soldadura (Weld Maps): localizan cada soldadura en el componente y asocian el WPS adecuado a cada unión. Estos planos simplifican el seguimiento y sirven de referencia durante la producción, especialmente en proyectos de gran envergadura.
- Procedimiento de Inspección y Ensayo: registra todas las actividades de control de calidad.
Todos estos documentos deben cumplir con la normativa vigente. Sirven como evidencia durante las auditorías y facilitan la identificación temprana de cualquier problema.
Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS)
El WPS (Welding Procedure Specification) es la “receta” detallada de una soldadura específica.
Es un documento oficial que proporciona instrucciones claras al soldador para garantizar resultados consistentes y de alta calidad.
Información clave en un WPS:
- Precalentamiento y Tratamiento Térmico Posterior a la Soldadura: Especificación de los procedimientos de calentamiento requeridos.
- Metales base: Tipo y espesor del metal a unir.
- Proceso de soldadura: Método utilizado (SMAW, GMAW, TIG, etc.).
- Metales de aportación: Electrodo o alambre específico a utilizar.
- Diseño de la unión: Modo de preparación y ensamblaje de las piezas.
- Parámetros de soldadura: Tensión, amperaje, velocidad de avance y caudal de gas.
- Posición: Orientación de la soldadura (plana, horizontal, sobre cabeza, etc.).
Plano de Soldadura (Weld Map)
Los Planos de Soldadura son documentos técnicos que localizan visualmente la ubicación de todas las soldaduras requeridas en una estructura o componente.
Su función principal es asignar el WPS correcto a cada unión específica, garantizando así que se apliquen los parámetros de soldadura adecuados.
Suele ser un dibujo técnico que asocia un identificador único (por ejemplo, W-01, W-02) con cada ubicación de soldadura (junta, cordón en ángulo, etc.) y con el WPS correspondiente (WPS-01, etc.).
Por ejemplo:
Cuando vea el par W-62/WPS-3156, sabrá inmediatamente que la soldadura identificada por W-62 debe realizarse según el WPS-3156.
En algunos planos, las ubicaciones obvias no están numeradas, pero la asignación de identificadores sigue siendo una práctica común.
Los planos de soldadura son esenciales para gestionar el flujo de trabajo y mantener la coherencia, especialmente en proyectos de fabricación grandes o complejos, con un gran número de uniones y múltiples procedimientos.
Los supervisores los utilizan para seguir el progreso, mientras que los soldadores los usan como guía de referencia para su trabajo.
Crean un canal de comunicación claro entre ingeniería, producción e inspección, garantizando que todos los equipos estén alineados con los requisitos del procedimiento de fabricación.
Controles de Calidad y Detección de Defectos de Soldadura
Desde las preparaciones iniciales hasta las inspecciones finales, es esencial garantizar una soldadura sólida y fiable.
Para ello, las inspecciones se realizan en tres etapas:
- Antes de la soldadura: Verificar que los materiales utilizados dispongan de certificados que acrediten su conformidad (tipo, resistencia) con los requisitos del pliego de condiciones.
- Durante la soldadura: Controlar la temperatura de precalentamiento y entre pasadas, utilizar el metal de aportación correcto y asegurarse del aspecto de la soldadura y de su conformidad con el WPS.
- Después de la soldadura: Inspeccionar las soldaduras finales de acuerdo con las normas y los requisitos del cliente. Esto puede incluir ensayos destructivos para verificar la resistencia, o ensayos no destructivos para detectar defectos sin dañar la pieza.
Ensayos Destructivos vs. No Destructivos
Existen dos grandes enfoques para controlar la calidad de las soldaduras.
El primero es el Ensayo Destructivo, un método que, lógicamente, se evita en la pieza final.
El procedimiento consiste en destruir intencionadamente probetas tomadas de la soldadura.
Por ejemplo, se puede cortar una muestra para examinar posibles defectos microscópicos, o someterla a ensayos de tracción y plegado para probar su resistencia y ductilidad.
Por supuesto, los resultados (fuerza de rotura, etc.) se registran cuidadosamente.
Estas pruebas permiten validar los procedimientos de soldadura pero, por definición, destruyen la muestra ensayada.
El segundo enfoque es el Ensayo No Destructivo (END), que verifica la soldadura sin dañarla.
Es, lógicamente, la solución preferida para las piezas de producción, ya que un resultado positivo significa que la pieza queda validada y no se desecha.
Estos métodos van desde la inspección visual de la superficie hasta técnicas avanzadas como los líquidos penetrantes, los ultrasonidos o la radiografía para revelar defectos internos.
Exploremos ahora los métodos más comunes.
La Inspección Visual
La simplicidad de la inspección visual explica por qué está tan extendida.
Es un método económico que se basa principalmente en el tiempo y la experiencia del inspector, y solo requiere equipos asequibles en comparación con otras técnicas.
Permite detectar rápidamente los defectos superficiales y evitar así costosas reparaciones que serían necesarias si se descubrieran más tarde.
Por supuesto, este método tiene sus limitaciones.
Evidentemente, el inspector debe contar con una formación sólida, una amplia experiencia y una excelente agudeza visual.
Además, su principal inconveniente es que se limita a los defectos superficiales.
Los defectos internos, como la falta de fusión en la raíz de la unión, probablemente no se detectarán. El proceso también está sujeto a errores humanos, y el inspector debe registrar meticulosamente todas sus observaciones.
Qué herramientas necesita?
Una inspección visual rigurosa requiere algunas herramientas especializadas.
La galga para soldadura es un equipo básico. Esta herramienta versátil permite medir la garganta y los lados de una soldadura en ángulo, y también verificar la concavidad (cuando la soldadura se hunde) y la convexidad (cuando se abomba).
Así es como se ve:
Antes de repasar las demás herramientas, un recordatorio esencial: la seguridad. Durante la soldadura, es imperativo llevar gafas de protección tintadas para observar el arco con total seguridad.
Aquí hay otros equipos que debería tener a mano:
- Una lupa para examinar la superficie de la soldadura con más detalle.
- Una linterna para iluminar correctamente la zona de inspección.
- Una piqueta de soldador o un cincel para quitar la escoria y las proyecciones antes de inspeccionar el cordón.
- Un termómetro o lápices termocromáticos para verificar las temperaturas de precalentamiento, de interpase y postcalentamiento.
- Una cinta métrica y un calibre para los controles dimensionales.
- Un pequeño imán para identificar la naturaleza del material.
Para una inspección detallada a escala micrométrica, pueden ser necesarios un microscopio y un material para la toma de impresiones que permita reproducir y analizar la superficie.
A este respecto, los productos Plastiform son especialmente eficaces para identificar porosidades o inclusiones de escoria.
Pero ya hablaremos de eso más adelante.
Controles Específicos en Soldaduras por Gas
La soldadura por gas obedece a criterios visuales específicos para garantizar una soldadura de calidad.
Aquí tiene una lista de control detallada:
- La cara debe ser ligeramente convexa, con una sobremonta que no supere 1,6 mm de la superficie de la chapa.
- La soldadura debe presentar una anchura constante de principio a fin.
- La superficie debe presentar ondulaciones regulares y finamente espaciadas, y estar libre de proyecciones excesivas.
- Los bordes no deben presentar ni socavados ni desbordamientos.
- El cráter final debe estar correctamente rellenado, sin la menor fisura o porosidad.
Un ensayo destructivo simple consiste en doblar la chapa superior hasta plegarla sobre sí misma.
Si la fusión en la raíz es incompleta, aparecerá una fisura en la unión.
Los Defectos de Soldadura Más Comunes
A veces, las cosas no salen como estaba previsto.
No conozco a nadie en el oficio que consiga hacer bien cada soldadura a la primera.
Estos problemas suelen denominarse defectos de soldadura o discontinuidades.
Identificar el origen del problema es el primer paso para corregir la técnica y realizar una soldadura mejor la próxima vez.
Examinemos algunos de los defectos más frecuentes que podría encontrar.
Falta de penetración
Este defecto se produce cuando el metal de aportación no se fusiona por completo con el metal base en la raíz de la unión.
Aquí tiene una imagen para ayudarle a visualizar claramente este defecto:
Como puede ver, la soldadura simplemente descansa sobre la superficie en lugar de fusionar los materiales en todo su espesor.
Se trata de un grave problema estructural.
Aparece en las soldaduras en bisel en V cuando el metal llena el espacio en la superficie pero deja un vacío sin soldar en la raíz.
La falta de penetración suele deberse a una preparación o técnica inadecuadas. Estas son las causas comunes:
- El ángulo de apertura del bisel en V es demasiado estrecho, lo que impide que el electrodo llegue al fondo de la unión.
- El diámetro del electrodo es demasiado grande para la unión a realizar.
- La separación de la raíz (el espacio entre las piezas) es demasiado pequeña para permitir que el metal de aportación fluya.
- El talón (el borde plano en el fondo del bisel) es demasiado grueso para que el arco lo penetre.
- La velocidad de avance es demasiado alta, no dando tiempo al arco para penetrar lo suficiente.
- La corriente de soldadura está ajustada demasiado baja para fundir correctamente el metal base.
Por lo tanto, una buena preparación de la unión es crucial para evitar este tipo de defecto.
Unos cimientos sólidos permiten construir una soldadura fuerte, lo cual exige un buen dominio de la nomenclatura de las soldaduras.
Socavaciones (muescas)
Las socavaciones aparecen cuando el arco de soldadura excava el metal base en el borde de la soldadura (el pie del cordón).
Esto crea una muesca en el material base, justo al lado del cordón.
Aquí tiene otro ejemplo visual:
Esta muesca actúa como un concentrador de tensiones y puede debilitar considerablemente la unión.
Puede prevenir las socavaciones vigilando los siguientes puntos:
Una corriente de soldadura demasiado alta, ya que funde una cantidad excesiva de metal base.
Una longitud de arco (la distancia entre el electrodo y la pieza de trabajo) demasiado grande.
Y finalmente,
Una velocidad de avance demasiado rápida, que no permite rellenar por completo el baño de fusión con el metal de aportación.
Fusión insuficiente
La falta de fusión es exactamente lo que su nombre sugiere.
El metal de aportación no consigue fundirse y unirse con el metal base.
El nuevo metal se deposita sobre la superficie sin adherirse (a veces también se denomina desbordamiento).
Esto crea un punto débil que puede ceder fácilmente.
Este problema suele estar causado por algunos errores comunes:
- La intensidad de la corriente es incorrecta, generalmente demasiado baja.
- Está soldando sobre una superficie sucia que tiene óxido, aceite o calamina. : Límpiela primero con un desengrasante/limpiador de contactos.
- El diámetro o el tipo de electrodo es inadecuado para el trabajo a realizar.
- El metal base o la pasada de soldadura anterior no ha alcanzado su temperatura de fusión.
- Un fundente inadecuado impide la acción decapante necesaria para una buena unión. El fundente debe eliminar los óxidos y los contaminantes.
Inclusiones de Escoria
En procesos como la soldadura por arco con electrodo revestido, el revestimiento del electrodo se funde para formar una capa protectora llamada escoria.
Las inclusiones de escoria son bolsas de este compuesto solidificado que quedan atrapadas dentro del metal de soldadura.
Estas inclusiones crean vacíos que debilitan la soldadura final.
La mayoría de las inclusiones de escoria pueden prevenirse aplicando buenas prácticas.
Prepare correctamente el bisel y limpie el cordón de soldadura antes de depositar el siguiente en el caso de una soldadura multipasada.
Debe eliminar toda la escoria visible entre pasadas. Es un paso crucial que nunca debe omitirse.
Piense también en gestionar bien el baño de fusión para permitir que la escoria, al ser más ligera, suba a la superficie.
Y, por último,
Intente evitar crear contornos o formas en su soldadura que sean de difícil acceso y que puedan atrapar la escoria.
Porosidad
La porosidad es en cierto modo lo contrario de las inclusiones de escoria.
En lugar de ser bolsas de compuesto solidificado, la porosidad se manifiesta como pequeñas cavidades que contienen gas en el metal de soldadura.
La soldadura terminada puede parecerse a una piedra pómez, lo que la hace muy frágil.
Estos gases proceden de varias fuentes: pueden ser liberados por el metal durante la solidificación, o formarse por reacciones químicas dentro del propio baño de fusión.
Puede evitar la porosidad controlando el aporte de calor y el arco:
- Utilice el ajuste de intensidad correcto. Una corriente demasiado alta puede generar inestabilidad.
- Evite sobrecalentar el metal, lo que puede causar socavaciones y atrapar gases.
- Mantenga una longitud de arco constante y suficientemente corta.
Normas y Reglamentación
Estos defectos son solo una muestra de una larga lista de puntos a verificar, una lista que varía según los parámetros. Es precisamente por eso que se siguen directrices tan estrictas.
Las normas y la reglamentación existen para simplificar y estandarizar la verificación de defectos durante la producción.
Echemos un vistazo a los estándares que rigen la calidad de la soldadura y garantizan la seguridad de las operaciones.
Abordaremos, por supuesto, los principales organismos de normalización: ISO, ASME, etc.
Tengo la impresión de mencionarlos en cada artículo.
En cualquier caso,
La ISO 5817:2023 establece los niveles de calidad de las imperfecciones en las uniones soldadas por fusión de acero, níquel, titanio y sus aleaciones.
Define tres niveles:
- El nivel B para los requisitos más estrictos, aplicado a cargas elevadas,
- El nivel C para un uso general,
- Y el nivel D para soldaduras menos críticas.
El nivel debe seleccionarse en función de los requisitos específicos de su proyecto, como las tensiones por fatiga o presión.
El código AWS D1.1 cubre la soldadura de estructuras de acero y detalla los métodos de inspección, incluyendo los ensayos no destructivos como los exámenes por ultrasonidos y radiográficos. Le ayuda a detectar defectos superficiales e internos en una fase temprana.
La sección IX del ASME BPVC describe las cualificaciones de soldadura para recipientes a presión, centrándose en las certificaciones de los soldadores y la aprobación de los procedimientos. Hace hincapié en la trazabilidad de los materiales, para que pueda seguir cada chapa y cada metal de aportación desde la fuente hasta la soldadura final.
Las técnicas de inspección visual son fundamentales en estas normas, permitiendo identificar fisuras antes de que aparezcan defectos más graves que requieran una intervención costosa.
Tecnologías e Instrumentos Modernos
Cada año, las marcas más importantes presentan nuevas tecnologías capaces de detectar defectos con una precisión cada vez mayor.
Los sistemas de supervisión en tiempo real controlan parámetros esenciales como la tensión, la corriente y la velocidad del hilo.
Calculan el aporte térmico y verifican el cumplimiento de las especificaciones de los procedimientos de soldadura.
Esta retroalimentación instantánea ayuda a identificar desviaciones antes de que afecten al producto final.
Además, ha surgido otra herramienta de gran importancia.
La IA y el aprendizaje automático (Machine Learning) ha mejorado considerablemente el QC, al permitir el mantenimiento predictivo y la identificación automatizada de defectos.
Estas herramientas alcanzan una precisión muy alta para detectar problemas como fisuras o porosidad durante los ensayos por ultrasonidos, especialmente gracias a la identificación de patrones recurrentes en los datos.
Para los defectos internos, los métodos ultrasónicos envían ondas sonoras a través del material para revelar imperfecciones ocultas sin dañarlo.
Las técnicas radiográficas utilizan rayos X o gamma para crear imágenes del interior de la soldadura, identificando problemas como la falta de fusión.
Evidentemente, también existen soluciones como Plastiform y, más en general, las técnicas de toma de impresiones para la inspección visual, capaces de mejorar la visibilidad de los defectos a simple vista o con microscopio.
Conclusión
El control de calidad en soldadura es un conjunto de procesos que garantizan la integridad de las uniones y su conformidad con las normas.
Se apoya en una serie de documentos para organizar el trabajo: Especificaciones del Procedimiento de Soldadura, Planos de Soldadura o Procedimientos de Inspección y Ensayo.
Al integrar medidas preventivas de aseguramiento de la calidad y rigurosos controles de calidad en todas las etapas (antes, durante y después de la soldadura), los ingenieros pueden minimizar los defectos y reforzar la seguridad de sus productos.
Existen dos estrategias principales para probar la calidad de las soldaduras: los ensayos destructivos y los métodos no destructivos.
Al dominar la inspección visual y comprender las causas profundas de los defectos comunes (como las inclusiones de escoria, la porosidad o las socavaciones), se construye una potente primera línea de defensa contra los fallos.
La elección entre los ensayos destructivos y los no destructivos depende del objetivo, pero ambos sirven al mismo propósito: verificar que su trabajo cumple con los estrictos requisitos de normas como ISO 5817, AWS D1.1 y ASME BPVC Sección IX.
Los avances tecnológicos, incluidos los sistemas de supervisión en tiempo real y la detección de defectos por IA, están revolucionando el campo, haciendo que el aseguramiento de la calidad sea más eficiente y proactivo que nunca.
En el día a día, la aplicación de estas prácticas no solo le permitirá mejorar la eficiencia y reducir los riesgos, sino también posicionar a su empresa como líder en ingeniería mecánica.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la forma más sencilla de explicar la diferencia entre el Aseguramiento de la Calidad (QA) y el Control de Calidad (QC)? El Aseguramiento de la Calidad es como planificar la receta y asegurarse de tener los ingredientes correctos y una cocina limpia antes de empezar. El Control de Calidad es probar el plato durante la cocción y comprobar el resultado final antes de servirlo para garantizar que cumple con los estándares de calidad.
¿Por qué necesito una Especificación del Procedimiento de Soldadura (WPS) si soy un soldador experimentado? La habilidad de un soldador experimentado es crucial, pero un WPS asegura la coherencia y la trazabilidad. Garantiza que cada soldador en un proyecto, independientemente de su nivel de experiencia, utilice exactamente los mismos parámetros validados. Es la “receta” oficial aprobada para el trabajo, lo cual es esencial para cumplir con los requisitos del cliente y las normativas del sector.
¿Cuál es el primer paso más importante en la inspección de soldaduras? La inspección visual es siempre el primer paso, y a menudo el más crítico. Es económica, rápida y puede detectar la mayoría de los problemas superficiales como socavaciones, un tamaño de cordón incorrecto o fisuras visibles, antes de dedicar tiempo y dinero a métodos de END más avanzados.
¿Son los métodos no destructivos siempre mejores que los ensayos destructivos? No necesariamente. El Ensayo No Destructivo (END) es ideal para verificar una pieza final porque no la daña. El ensayo destructivo, por otro lado, se utiliza para cualificar un procedimiento de soldadura (WPS) o para probar la competencia de un soldador, rompiendo intencionadamente una probeta para medir sus propiedades físicas (resistencia, ductilidad). Se utiliza el ensayo destructivo para demostrar que el procedimiento funciona, y el END para demostrar que la soldadura final es buena.
¿Cuáles son las tres cosas principales que puedo hacer para evitar defectos de soldadura comunes como la porosidad o la falta de fusión? Primero, asegúrese de que su metal base esté perfectamente limpio: elimine todo rastro de óxido, aceite y humedad. Segundo, utilice los parámetros correctos de su WPS, especialmente la intensidad de la corriente y la velocidad de avance. Tercero, mantenga una técnica adecuada, incluyendo una longitud de arco constante y un ángulo de electro
