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Purga interior con argón

Indique tubo, método y objetivo de O₂ para saber cuántas renovaciones de volumen y cuánto tiempo lleva la purga, cuánto argón gasta cada junta y cuánto cuesta, con y sin barreras.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Predimensionamiento
Tubo y tramo a purgar
Purga

Durante la soldadura el caudal suele reducirse, solo para mantener una ligera presión positiva. Deje un orificio de salida al menos igual que la entrada, para no empujar la raíz.

Producción y coste
—Tiempo de purga hasta el O₂ deseado
—

Descenso del O₂ durante la purga

Modelo de dilución exponencial, con barreras y en el tubo entero, con el mismo caudal. Escala logarítmica.

Toque el gráfico para ver los valores.

Gas y coste por junta

Argón de purga y de soldadura en cada método.

Toque el gráfico para ver los valores.

Siguiente paso

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La memoria reúne entradas, resultados, ecuaciones, hipótesis y referencias de esta página, con campos para proyecto, responsable y revisión. El informe completo incluye también los gráficos y las interpretaciones, en color. En la ventana de impresión, elija Guardar como PDF.

Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Volumen: V = π · Dᵢ² ÷ 4 · L + V_extra; L = distancia entre barreras o longitud del tubo
Dilución con mezcla perfecta: C(t) = C_gas + (C₀ − C_gas) · exp(−Q · t ÷ V)
Renovaciones: n = k · ln[(C₀ − C_gas) ÷ (C − C_gas)]; gas de purga = n · V; tiempo = n · V ÷ Q
Por junta: gas = n · V + Q_soldadura · t_soldadura; coste = gas · precio; juntas por botella = contenido útil ÷ gas por junta

Hipótesis y límites

  • Mezcla perfecta del gas dentro del volumen (k = 1); el desplazamiento en pistón exige menos renovaciones y los ramales ciegos, más. Sin fugas ni entrada de aire por la junta abierta.
  • Caudales y volúmenes de gas en las condiciones del caudalímetro, próximas a las atmosféricas. Se desprecia el volumen que ocupan las propias barreras.
  • El tiempo calculado es una estimación: la autorización para soldar debe darse con la lectura del analizador de O₂ a la salida.

Normas y documentos técnicos

  • AWS D18.1/D18.1M: Specification for Welding of Austenitic Stainless Steel Tube and Pipe Systems in Sanitary (Hygienic) Applications
  • AWS D18.3/D18.3M: Specification for Welding of Tanks, Vessels, and Other Equipment in Sanitary (Hygienic) Applications
  • ASME BPE: Bioprocessing Equipment (aceitação de descoloração em soldas)
  • Levenspiel, O. Chemical Reaction Engineering, 3rd ed., Wiley, 1999 (tanque de mistura perfeita, diluição exponencial)
  • TWI Job Knowledge: Purging when welding stainless steel

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Real Decreto 486/1997: disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo
  • Real Decreto 374/2001: protección frente a los riesgos de agentes químicos
  • INSST, NTP 223: trabajos en recintos confinados

Preguntas frecuentes

¿Para qué sirve la purga con argón?

Al soldar inoxidable, el lado interior de la raíz queda expuesto al aire y se oxida, formando la "raíz quemada" de color oscuro, que reduce la resistencia a la corrosión. La purga sustituye el aire interior por argón antes y durante la soldadura, hasta que el O₂ baja al nivel exigido.

¿Cuántas renovaciones de volumen hacen falta?

Con el modelo de dilución con mezcla perfecta, pasar del 20,9% a 50 ppm con argón de 5 ppm de O₂ exige unas 8,4 renovaciones. Cada renovación reduce el O₂ a un 37% del valor anterior; las guías prácticas suelen citar de 5 a 10.

¿Cómo se lee el resultado del ejemplo?

En un tubo de 4 pulgadas (Ø 114,3 × 3,05 mm) con barreras a 400 mm hay unos 3,9 L a purgar, contando 0,3 L de mangueras. A 20 L/min la purga tarda unos 1,7 min y gasta 34 L; sumando 120 L de la soldadura (8 L/min durante 15 min), cada junta consume unos 154 L, o 1,23 €.

¿Compensan las barreras?

Casi siempre en tubos largos. En el ejemplo, purgar el tubo entero de 6 m llevaría unos 23 min y 468 L de purga por junta; con barreras, menos de 2 min y 34 L. Las barreras solubles en agua o inflables se retiran tras la soldadura o se disuelven en la prueba hidráulica.

¿Qué O₂ residual debo exigir?

Depende de la especificación. La AWS D18.1 incluye una escala de colores de referencia ligada al contenido de O₂; en tuberías sanitarias es habitual exigir 50 ppm o menos, y para titanio, mucho menos. Mida siempre con analizador de O₂ a la salida antes de cebar el arco.

¿Qué precauciones de seguridad tomar?

El argón es asfixiante y más pesado que el aire: se acumula en zanjas y zonas bajas sin olor ni color. En espacios confinados vigile el O₂ del ambiente y ventile, según la NTP 223 del INSST; deje libre la salida de la purga para no empujar la raíz.