Soldadura em Puentes Vehiculares

Vista previa del material en texto

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 
 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y 
ELÉCTRICA 
 
 
 
 
UNIDAD AZCAPOTZALCO 
 
 
 
 
 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES 
VEHICULARES 
 
 
Tesis para Obtener el Grado de 
 
Ingeniero Mecánico 
 
 
Autor: 
 
José Abraham Torres Solano 
 
 
 
 DIRECTOR 1 DE TESIS: M. en C. SALVADOR RUBÉN AYALA RODRÍGUEZ 
 DIRECTOR 2 DE TESIS: M. en C. JOSÉ RUBÉN AGUILAR SÁNCHEZ 
 
 
México Distrito Federal 2013 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 1 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 2 
 
 
ÍNDICE GENERAL 
 
I) RESUMEN. …………………………...………………………………………………… 8 
II) ABSTRACT. ……………………………………………………………………………. 9 
III) JUSTIFICACIÓN. .....….……………………………………………………………….. 10 
IV) OBJETIVO. ……..…….………………………………………………………………... 11 
V) INTRODUCCIÓN. ..…………………………………………………………………..... 12 
 
Capítulo I: CARACTERISTICAS DE SOLDADURA Y PUENTES. 
 
I.1.- Definición de Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 
I.2.- Principios y orígenes de la Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 
I.3.- Usos y Áreas de aplicación de la soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 
I.4.- La soldadura en Puentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 
I.5.- Historia de los Puentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 
I.6.- Tipos y características de Puentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 
I.7.- Soldadura en puentes vehiculares en los últimos 20 años. . . . . . . . . . . . . . . . 33 
I.8.- Importancia de la soldadura en la actualidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 
I.9.- Procesos de Soldadura más utilizados para la fabricación de puentes. . . . . . . 36 
 I.9.1.- Proceso SMAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 
 I.9.2.- Proceso FCAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 
 I.9.3.- Proceso SAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 
I.10.- Importancia del Control de Calidad en Puentes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 
 I.10.1.- Norma AWS aplicable para el control de calidad en soldaduras. . . . . . . . . 55 
 
Capítulo II: PROBLEMATICAS Y CARACTERISTICAS DEL DISEÑO DE JUNTAS. 
 
II.1.- Factores Principales del Rechazo de la Soldadura en Puentes. . . . . . . . . . . . . 58 
II.2.- Tipos de materiales usados para la fabricación de Puentes Metálicos. . . . . . . 64 
 II.2.1.- Materiales Base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 
 II.2.1.1.- Aceros al Carbono. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 
 II.2.1.2.- Aceros de Alta Resistencia y Baja Aleación (HSLA). . . . . . . . . . . . . . . . 65 
 II.2.1.3.- Aceros Tratados Térmicamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 
Pág. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 3 
 
 II.2.1.4.- Aceros para Puentes. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 
 II.2.2.- Materiales de Aporte. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 
 II.2.2.1.- El electrodo (SMAW). .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 
 II.2.2.2.- Alambre Tubular (FCAW). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 
 II.2.2.3.- Electrodo SAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 
II.3.- Preparación del metal base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 
II.4.- Impacto del factor humano sobre la Calidad de la soldadura. .. . . . . . . . . . . . . 82 
II.5.- Tipos de Juntas para la unión de elementos metálicos. . . . . . . .. . . . . . . . . . . 83 
 II.5.1.- Partes de las Juntas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . 87 
II.6.- Principales posiciones de aplicación de Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 
 II.6.1.- Posiciones para soldar Placa a Tope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 
 II.6.2.- Posiciones para soldar Tubería. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 
 II.6.3.- Posiciones para soldar Placa con Tubería en ángulo. . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 
II.7.- La importancia del procedimiento de soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 
 
Capítulo III: SOLUCIONES Y MEJORAS A LOS DISEÑOS DE JUNTAS PARA LA 
 APLICACIÓN DE SOLDADURA 
 
III.1.- Análisis de riesgos para la aplicación de soldadura en puentes. . . . . . . . . . . . 95 
III.2.- Determinación de lugares y Procesos adecuados. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 
III.3.- Tipos de Procedimientos para la Reparación de Soldaduras. ......................... 98 
III.4.- Personal Certificado para el seguimiento del proceso de soldadura. …………101 
III.5.- Equipos especiales para la mejora de procesos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 
III.6.- Mejoras de las soldaduras durante y después de su proceso. ………………. 106 
III.7.- Importancia de las mejoras para los puentes en el futuro. …………………. . 107 
III.8.- Control y seguimiento de las mejoras del proceso de soldadura. ………….... 108 
 
Capítulo IV : ESTUDIO Y ANALISIS DEL COSTO ECONÓMICO POR MEJORAS. 
 
IV.1.- Mejoras en el Procedimiento de Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112 
IV.2.- Variables a mejorar, las cuales afectan directa ó indirectamente a la 
 Soldadura de los Puentes Vehiculares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 
 IV.2.1.- Variables Directas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 
 IV.2.2.- Variables Indirectas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 
 IV.2.3.- Proceso de mejora para las Variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 4 
 
IV.3.- Costo por Mejoras de las variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 
IV.4.- Clasificación de los costos de Calidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 
 IV.4.1.- Costos de Prevención. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 
 IV.4.2.- Costos de evaluación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 121 
 IV.4.3.- Costos de fallas internas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 
 IV.4.4.- Costos de fallas externas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 
 
 
 
 
CONCLUSIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 
 
TRABAJO A FUTURO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 
 
BIBLIOGRAFIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 5 
 
 
INDICE DE TABLAS. 
 
 
Tabla 1.1 Tabla histórica del nacimiento de la soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 
Tabla 1.2 Parámetros recomendados para alambres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 
Tabla 1.3 Programa de Inspección y Control de Calidad de los procesos. . . . . . . . . . 53 
Tabla 2.1 Grados de Acero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . … 67 
Tabla 2.2 Tipos de Aceros para la fabricación de puentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . … 68 
Tabla 2.3 Tipo de corriente y revestimiento del electrodo según la norma AWS. . . . . 70 
Tabla 2.4. Características del material de aporte FCAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 
Tabla 2.5 Clasificación AWS para el aporte del proceso SAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 
Tabla 2.6 Clasificación del Material de Aporte para el proceso SAW. . . . . . . . . . . . . 78 
Tabla 2.7 Posiciones para la aplicación de Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 
Tabla 4.1 Costo por Kg. Para la fabricación de estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 
Tabla 4.2 Costo por Kg. Para la reparación de estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 6 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
 
Figura 1.1. Esquema del proceso de soldadura por arco eléctrico. . . . . . . . . . . . . . . . . .14 
Figura 1.2. Pilar de hierro de Delhi, construido en la India en el año 310. . . . . . . . . . .16 
Figura 1.3. Unión de metales por medio del calentamiento y golpes. . . . . . . . . . . . . . 16 
Figura 1.4. Puente tipo viga de 90m del Circuito Exterior Mexiquense. . . . . . . . . . . . .24 
Figura 1.5. Puente conformado por vigas del Circuito Exterior Mexiquense. . . . . . . . .26 
Figura 1.6. Comportamiento elástico e inelástico de las Vigas a Flexión. . . . . . . . . . . .26 
Figura 1.7. Puente de vigas de 75 m y 700 Ton del Circuito Exterior Mexiquense. . . 27 
Figura 1.8. Viga en celosía, momento resistente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
Figura 1.9. Tipos de Armazón de Celosía usados en Puentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 
Figura 1.10. Puente de Arco sobre tablero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 
Figura 1.11. Puente de Arco bajo Tablero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 
Figura 1.12. Puente Atirantado Sinaloa - Durango. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 
Figura 1.13. Puente de Colgante Golden Gate (EE.UU). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 
Figura 1.14. Apertura de más Vialidades con Puentes de Acero. . . . . . . . . . . . . . . . . 35 
Figura 1.15. Configuración del equipo del proceso SMAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 
Figura 1.16. Proceso de aplicación y deposito del Material de Aporte. . . . . . . . . . . . . 39 
Figura 1.17. Aplicación y depósito del Material de Aporte en FCAW. . . . . . . . . . . . . . 40 
Figura 1.18. Configuración del equipo para el Proceso FCAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 
Figura 1.19. Proceso de Aplicación bajo el Proceso SAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 
Figura 1.20. Elementos y partes del Proceso de Fusión del SAW. . . . . . . . . . . . . . . 46 
Figura 1.21. Proceso SAW en la unión Alma-Patín de Viga para puente. . . . . . . . . . 47 
Figura 1.22. Verificación de soldaduras de filetes con Líquidos Penetrantes (PT). . . 54 
Figura 1.23. Verificación de soldaduras de penetración completa en unión Patín-Patín, 
con la prueba volumétrica de Ultrasonido (UT). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 
Figura 2.1. La porosidad es un factor de rechazo en la soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . 59 
Figura 2.2. Identificación del Electrodo para el proceso SMAW. . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 
Figura 2.3. Identificación del Alambre para el proceso FCAW. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73 
Figura 2.4. Identificación del Material de Aporte para el proceso SAW. . . . . . . . . . . . 77 
Figura 2.5. Corte y habilitado del Material Base. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 
Figura 2.6. Biselado y Armado de piezas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 
Figura 2.7. Tipos de Unión para la aplicación de soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 7 
 
Figura 2.8. Tipos de Soldadura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 
Figura 2.9. Tipos de Unión para soldadura en Ranura o Penetración. . . . . . . . . . . . . 86 
Figura 2.10. Partes de una Junta a Tope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 
Figura 3.1. Reparación de soldadura de penetración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 
Figura 3.2. Equipo modular para el trasporte de grandes piezas. . . . . . . . . . . . . . . 104 
Figura 3.3. Corte con Laser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 
Figura 4.1. Esquema del proceso de fabricación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 
Figura 4.2. Clasificación de los costos de calidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 8 
 
 
RESUMEN 
 
 
En esta Tesis se estudia la optimización de los diferentes procesos de soldadura 
utilizados en la fabricación de puentes metálicos vehiculares, tales se tienen que 
comprender históricamente desde sus inicios, en donde los metales eran unidos 
mediante el proceso de fragua, la evolución de la unión de metales dio como resultados 
equipos y procesos que utilizamos hoy en día como lo son: el proceso SMAW, FCAW y 
SAW. Los cuales son aplicados y utilizados para la fabricación de los puentes de 
estructura metálica, estos puentes se presentan en diferentes configuraciones y tipos. 
La fabricación de puentes involucra 2 materiales principales; el Material Base y el 
Material de Aporte, estos 2 materiales son referenciados en todos sus tipos, grados y 
aplicaciones. Los mismos que son evaluados con varias Normativas como; ASME, 
AWS, ASTM y normas las aplicables, dependiendo a que proyecto pertenece el puente. 
Las variables esenciales que rigen la unión de los materiales también son mencionadas 
en esta tesis la misma que hace referencia a las preparaciones de juntas y las 
evaluaciones de las soldaduras. Las cuales son aplicadas y revisadas por personal 
calificado, porque se tiene que contemplar la mejora de procesos, los mismos que 
representan un costo el cual se tienen que cuidar mediante la implementación de 
equipos especiales en las líneas de producción, esto es necesario para lograr la mayor 
eficiencia posible al menor costo económico y de tiempo. Es por ello que resulta de 
interés establecer cuáles son las mejores condiciones con las que se debe aplicar la 
soldadura en la fabricación de estructura metálica para puentes. 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 9 
 
ABSTRACT 
 
 
In this thesis we study the optimization of different welding processes used in the 
manufacture of steel bridges vehicle such must be understood historically since its 
inception, where the metals were joined by forging process, the evolution of the union of 
as results metals equipment and processes we use today such as: theprocess SMAW, 
FCAW and SAW. Which are applied and used for the manufacture of metal bridges, 
these bridges are found in different configurations and types. 
 The bridge fabrication involves two main materials, the Material Base and Filler 
Material, these two materials are referenced in all types, grades and applications. They 
are evaluated with several regulations such as, ASME, AWS, ASTM and the applicable 
rules, depending on which part of the bridge project. 
The essential variables governing the union of the materials are also mentioned in this 
thesis it that refers to preparations of joints and welds assessments. Which are 
implemented and reviewed by qualified, because you have to consider the improvement 
of processes, they represent a cost which will have to care by implementing special 
equipment production lines, this is necessary to achieve greater efficiency at the lowest 
possible economic cost and time. That is why it is of interest to establish which are the 
best conditions that should be applied in the manufacture of welding metal for bridges. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 10 
 
 
JUSTIFICACIÓN 
 
 
La elaboración de este trabajo es poder contemplar la importancia del proceso de la 
soldadura en la fabricación de estructura metálica para puentes vehiculares en los 
últimos años. 
Actualmente en las empresas del área metalmecánica, la soldadura es una herramienta 
de trabajo más usada e importante para la elaboración de piezas, especialmente 
aquellas que son sometidas a grandes esfuerzos de carga, en este caso como lo son 
los puentes vehiculares. 
 El conocimiento de las variables esenciales que intervienen en el proceso de 
aplicación de la soldadura es muy importante para la aplicación adecuada de esta, de 
tal manera que se pueda contar con una calidad y resistencia adecuada para el trabajo 
a que serán sometidas las piezas fabricadas bajo cualquier proceso. 
Este trabajo estudia también el efecto de algunas variables esenciales que impactan la 
calidad de las piezas metálicas unidas bajo los diferentes procesos de soldadura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 11 
 
 
OBJETIVO 
 
 
 
El objetivo de este trabajo fue estudiar la importancia de los diferentes procesos de 
soldadura aplicados para la fabricación de puentes metálicos con uso vehicular. Y de 
igual manera compartir la experiencia profesional, ingeniería y obra realizada en 
México, con cual se pretende tener una breve visión de estos temas los cuales son 
importantes en nuestra vida diaria, la cual está regida con productos y medios que 
involucran procesos de soldadura por la tanto el hacer una breve introducción y dar 
una idea general de este tema. Para las personas que no tienen ningún conocimiento 
de soldadura y tipos de puentes de uso vehicular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 12 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
 
En el siguiente trabajo se tratan temas de soldadura y puentes metálicos vehiculares, 
se explica la forma en que se desarrollan cada uno de los proceso de soldadura 
descritos en esta tesis, los equipos en los que se puede llevar a cabo esta operación y 
su funcionamiento, además se hace una explicación y clasificación de los materiales 
que intervienen en este proceso como los son: el material de Aporte y el material Base 
con el cual se fabrican los puentes, en sus diferentes tipos y formas. 
 Además se identifican una serie de problemas y se dan las respectivas causas y sus 
posibles soluciones. Esta reseña de procesos involucra tipos y formas de uniones de 
soldaduras las cuales son evaluadas bajo un control de calidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capítulo I 
 
 
 
 CARACTERISTICAS DE SOLDADURA Y 
PUENTES. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 14 
 
 
 
 
I.1 DEFINICIÓN DE SOLDADURA 
 
Se llama soldadura al proceso en el que se unen dos metales mediante una fusión 
localizada, producida por un arco eléctrico entre un electrodo metálico y el metal 
base que se desea unir; para posteriormente conseguir un cordón (punto de 
soldadura) que al enfriarse forma una unión fuerte (Edwards y Endean, 1990). 
El electrodo consiste en un núcleo o varilla metálica, rodeada por una capa de 
revestimiento ó fundente, donde el núcleo es transferido hacia el metal base a 
través de una zona eléctrica generada por la corriente de soldadura. 
Existen numerosos tipos de soldadura; entre los más comunes están: soldadura 
por arco, soldadura a gas, soldadura por puntos, soldadura por plasma, etc. El tipo 
de soldadura más comúnmente empleado es la soldadura por arco, debido a su 
fácil modo de aplicación y su bajo costo comparado con otros tipos de soldadura. 
 
 
 
 
 
 
 
La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente 
proviene de un arco eléctrico, pero la soldadura puede ser lograda mediante rayos 
láser, rayos de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. 
Fig.1.1 Esquema del proceso de soldadura por arco eléctrico. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Arco_el%C3%A9ctrico
http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1ser
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 15 
 
Normalmente se suelda en ambientes industriales pero también se puede hacer al 
aire libre, debajo del agua o en el espacio. Es un proceso que debe realizarse 
siguiendo normas de seguridad por los riesgos de quemadura, intoxicación con 
gases y otros riesgos derivados de la luz ultravioleta. 
En el caso de la soldadura por arco consiste en sujetar un cable de tierra a la pieza 
de trabajo que se desea soldar y al acercar el electrodo a ésta se forma un arco 
eléctrico que permite que se funda el electrodo y la pieza a soldar, luego se mueve 
el electrodo a lo largo de la zona que se desea unir dejando suficiente tiempo para 
que el calor del arco funda el metal. 
Actualmente en las empresas de área metalmecánica consideran a la soldadura 
una de las herramientas de trabajo más ampliamente usada y más importante para 
la elaboración de piezas, especialmente aquéllas sometidas a alta exigencia de 
carga pesada. 
I.2 PRINCIPIOS Y ORIENES DE LA SOLDADURA. 
La soldadura ha sido practicada desde que la humanidad aprendió a trabajar los 
metales. Originalmente, los metales eran soldados a fuerza de golpes, y los 
soldadores eran respetados artesanos. 
La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros 
ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y el 
Oriente Medio. La soldadura fue usada en la construcción del Pilar de hierro de 
Delhi Fig.1.2, en la India, erigido cerca del año 310 y pesando 5.4 toneladas 
métricas. La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua Fig.1.3, con la 
que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría 
la unión. En 1540, Vannoccio Biringuccio publicó a De la pirotechnia, que incluye 
descripciones de la operación de forjado. Los artesanos del Renacimiento eran 
habilidosos en el proceso, y la industria continuó creciendo durante los siglos 
siguientes. Sin embargo, la soldadura fue transformada durante el siglo XIX. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Quemadura
http://es.wikipedia.org/wiki/Edad_de_bronce
http://es.wikipedia.org/wiki/Edad_de_hierro
http://es.wikipedia.org/wiki/Europa
http://es.wikipedia.org/wiki/Oriente_Medio
http://es.wikipedia.org/wiki/Pilar_de_hierro_de_Delhihttp://es.wikipedia.org/wiki/Pilar_de_hierro_de_Delhi
http://es.wikipedia.org/wiki/India
http://es.wikipedia.org/wiki/Edad_Media
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Soldadura_de_fragua&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Vannoccio_Biringuccio
http://es.wikipedia.org/wiki/De_la_pirotechnia
http://es.wikipedia.org/wiki/Renacimiento
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 En 1800, Sir Humphry Davy descubrió el arco eléctrico, y los avances en la 
soldadura por arco continuaron con las invenciones de los electrodos de metal por 
un ruso, Nikolai Slavyanov, y un americano, C. L. Coffin a finales de los años 
1800, incluso como la soldadura por arco de carbón, que usaba un electrodo de 
carbón, ganó popularidad. 
Fig.1.2 Pilar de hierro de Delhi, construido en la India en el año 310. 
Fig.1.3. Unión de metales por medio del calentamiento y golpes. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Humphry_Davy
http://es.wikipedia.org/wiki/Arco_el%C3%A9ctrico
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_arco
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nikolai_Slavyanov&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=C._L._Coffin&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1800
http://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_1800
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_arco
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 17 
 
La soldadura por resistencia también fue desarrollada durante las décadas finales 
del siglo XIX, con las primeras patentes yendo a Elihu Thomson en 1885, quien 
produjo posteriores avances durante los siguientes 15 años. La soldadura de 
termita fue inventada en 1893, y alrededor de ese tiempo, se estableció otro 
proceso, la soldadura a gas. Alrededor de 1900, A. P. Strohmenger lanzó un 
electrodo de metal recubierto (conocido como fundente) en Gran Bretaña, que 
estabiliza el arco y blindaban el material base de las impurezas. En 1919 la 
soldadura de corriente alterna fue inventada por C. J. Holslag. 
La Primera Guerra Mundial causó un repunte importante en el uso de los procesos 
de soldadura, con las diferentes fuerzas militares procurando determinar cuáles de 
los varios procesos nuevos de soldadura serían los mejores. Los británicos usaron 
primariamente la soldadura por arco, incluso construyendo una nave, el Fulagar, 
con un casco enteramente soldado. Los estadounidenses eran más vacilantes, 
pero comenzaron a reconocer los beneficios de la soldadura de arco cuando el 
proceso les permitió reparar rápidamente sus naves después de los ataques 
alemanes en el puerto de Nueva York al principio de la guerra. También la 
soldadura de arco fue aplicada primero a los aviones durante la guerra, pues 
algunos fuselajes de aeroplanos alemanes fueron construidos usando el proceso. 
Durante los años 1920, importantes avances fueron hechos en la tecnología de la 
soldadura, incluyendo la introducción de la soldadura automática en 1920, en la 
que el alambre del electrodo era alimentado continuamente. El gas de protección 
se convirtió en un tema recibiendo mucha atención, mientras que los científicos 
procuraban proteger las soldaduras contra los efectos del oxígeno y el nitrógeno en 
la atmósfera. La porosidad y la fragilidad eran los problemas primarios, y las 
soluciones que desarrollaron incluyeron el uso del hidrógeno, argón, y helio como 
atmósferas de soldadura. Durante la siguiente década, posteriores avances 
permitieron la soldadura de metales reactivos como el aluminio y el magnesio. 
 
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Elihu_Thomson&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_aluminot%C3%A9rmica
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_aluminot%C3%A9rmica
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_a_gas
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=A._P._Strohmenger&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Fundente
http://es.wikipedia.org/wiki/Gran_Breta%C3%B1a
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=C._J._Holslag&action=edit&redlink=1
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_arco
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fulagar&action=edit&redlink=1
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 18 
 
Esto, conjuntamente con desarrollos en la soldadura automática, la corriente 
alterna, y los fundentes alimentaron una importante extensión de la soldadura de 
arco durante los años 1930 y entonces durante la Segunda Guerra Mundial. 
A mediados del siglo XX, fueron inventados muchos métodos nuevos de 
soldadura. En 1930 se realizaría el lanzamiento de la soldadura de perno, que 
pronto llegó a ser popular en la fabricación de naves y la construcción. La 
soldadura de arco sumergido fue inventada el mismo año, y continúa siendo 
popular hoy en día. En 1941, después de décadas de desarrollo, la soldadura de 
arco de gas tungsteno fue finalmente perfeccionada, seguida en 1948 por la 
soldadura por arco metálico con gas, permitiendo la soldadura rápida de materiales 
no ferrosos pero requiriendo costosos gases de blindaje. La soldadura de arco 
metálico blindado fue desarrollada durante los años 1950, usando un fundente de 
electrodo consumible cubierto, y se convirtió rápidamente en el más popular 
proceso de soldadura de arco metálico. En 1957, debutó el proceso de soldadura 
por arco con núcleo fundente, en el que el electrodo de alambre auto blindado 
podía ser usado con un equipo automático, resultando en velocidades de 
soldadura altamente incrementadas, y ése mismo año fue inventada la soldadura 
de arco de plasma. La soldadura por electro escoria fue introducida en 1958, y fue 
seguida en 1961 por su prima, la soldadura por electro gas. 
Otros desarrollos recientes en la soldadura incluyen en 1958 el importante logro de 
la soldadura con rayo de electrones, haciendo posible la soldadura profunda y 
estrecha por medio de la fuente de calor concentrada. Siguiendo la invención del 
láser en 1960, la soldadura por rayo láser debutó varias décadas más tarde, y ha 
demostrado ser especialmente útil en la soldadura automatizada de alta velocidad,. 
Sin embargo, ambos procesos continúan siendo altamente costosos debido al alto 
costo del equipo necesario, y esto ha limitado sus aplicaciones. 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla.1.1. Tabla histórica del nacimiento y evolución de la soldadura. 
Año y/ó 
Epoca
Lugar Trabajob ó Avance Precursor Importancia
310 La India Pilar de Hierro de Delhi
Artesanos de la 
epoca
Inicio y comienzo en la union de 
metales 
1540 Italia
Libro "De la 
Pirotechnia"
Vannoccio 
Biringuccio
Metalúrgico considerado como el padre 
de la fundición
1800 Zuiza "El Arco Electrico"
Sir Humphry 
Davy
Incio del energia electrica para la unión 
de los metales
1800
Estados 
Unidos
"El Electrodo"
Nikolai 
Slavyanov, y C. 
Se impementa el material de aporte para 
la union de metales
1885 EE.UU. Sobre sale la soldadura Elihu Thomson — —
1893 Alemania Soldadura de Termia
Hans 
Goldschmidt
Con este proceso se genera una union 
instantanea
1900 Gran Bretaña Electrodo Recubierto
A. P. 
Strohmenger
Se genera un arco más estable
1914 1ra. G. Mundial
Uso masivo de la 
soldadura
En General
Se intensifica la importacia de la 
soldadura
1919 EE. UU. Soldadura de CA C.J. Holslag
Conformado de un sistema adecuado de 
alimentación
1920 — — Soldadura Automatica — — — —
1930 — — Arco Sumergido — — Empuje en el area de la construcción. 
1941 — —
Soldadura Gas-
Tungsteno
— — Se cuenta con un electrodo permanente. 
1948 — — Soldadura con Gas — —
Se cuenta con la union de materiales No 
ferrosos
1950 — —
Soldadura conrecubrimiento
— —
Eliminación de impurezas durante el 
proceso
1957 — — Nucleo con Fundente Mayor rapidez en su aplicación
1958 EE .UU.
Soldadura por 
Electroescoria
Rober K. 
Hopkins
Se implementa para la fabricación de 
motores
1961 — —
Soldadura por 
Electrogas
— — ——
Tabla
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 20 
 
 I.3 USOS Y ÁREAS DE APLICACIÓN DE LA SOLDADURA 
La soldadura es utilizada para unir aceros aleados, aceros de bajo carbón, hierro 
fundido, forjado y maleable, cobre, latón y bronces. Además, sirve como 
recubrimiento de superficies desgastadas. 
Aplicaciones de la Soldadura 
a) Construcción de puentes, edificios 
b) Producción de tuberías, recipientes, calderas, tanques 
c) Construcción naval 
d) Industria aeronáutica y espacial 
e) Automóviles, ferrocarriles, etc. 
I.4 LA SOLDADURA EN PUENTES 
La soldadura a jugado un rol importante dentro del desarrollo de la humanidad, a 
dando pie a la transformación, fabricación, y construcción del medio que nos 
rodea. Al igual que la forma en que nos desplazamos, para esto se han 
desarrollado vías terrestres de comunicación, las cuales nos permiten 
transportarnos, pero esto implica las adecuaciones del terreo a transitar, es por ello 
que resaltar la importancia de la soldadura en el conformado de los puentes, ya 
que esta permite el conformado de estructuras metálicas las cuales a su vez 
conforman el concepto Puente. 
Los puentes metálicos son estructuras imponentes que se construyen con rapidez. 
Sin embargo, tiene un alto costo y además se encuentran sometidos a la acción 
corrosiva de los agentes atmosféricos, gases y humos de las ciudades y fábricas. 
El acero es el material más importante desde finales del siglo XIX para la 
construcción de puentes metálicos. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 21 
 
 En un principio su uso fue escaso por su alto costo. Años después el material bajo 
drásticamente su precio. Realizándose impresionantes monumentos de acero. 
Son numerosos los puentes metálicos de Armadura existentes en el país tanto 
para vehículos como para ferrocarril, diseñados en el extranjero y ensamblados en 
el sitio, hasta la década de los 60 del siglo pasado. Posteriormente, los puentes de 
concreto pos-tensado de vigas T, reemplazaron los metálicos de armadura. 
Una de las mayores ventajas del acero son: su construcción en el taller y la 
facilidad de traslado al sitio para su armado y conformado; esto le permite competir 
con los puentes de concreto preesforzado, en sitios inhóspitos de la geografía 
nacional, o cuando el factor tiempo de construcción es una variable fundamental 
para la obra. 
I.5 HISTORIA DE LOS PUENTES 
La evolución de los puentes a lo largo de la historia ha sido notable, mediante las 
progresivas investigaciones se dio lugar a la invención de la celosía siendo 
utilizado para dar rigidez a flexión de sus elementos estructurales. 
Posterior a la Segunda Guerra Mundial el desarrollo de la tecnología ha permitido 
que los puentes metálicos sean una excelente opción a la hora de construir un 
puente logrando una mayor capacidad resistente, disminuir el peso propio y 
material moldeable. Este desarrollo se produce principalmente en Alemania y 
consiste en los siguientes puntos: 
 Extensión de la utilización de la viga de alma llena, tanto en su versión de 
viga doble T, como viga cajón. En 1950 se construye un primer puente como 
viga cajón de grandes proporciones (L = 140 m) realizado por Stephenson. 
Posteriormente esta tipología se utiliza en muchos puentes, sin llegar a 
competir para las grandes obras con la estructura celosía, pero el costo de 
fabricación más reducido de la estructura de alma llena y el menor número de 
uniones a realizar, determinó su imposición. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 22 
 
 Mejoramiento de los métodos de unión (tornillos de alta resistencia, desde 
1940) y la extensión del uso de la soldadura eléctrica y luego la automática, la 
cual tuvo un gran desarrollo en la construcción naval durante la Segunda 
Guerra Mundial. Así el remache desaparece como método de unión. 
 El desarrollo o imposición de la losa ortótropa como tablero de puente 
metálico, la cual se soldaba con el elemento de flexión longitudinal y trabaja 
monolíticamente, optimizando la utilización del acero. La soldadura 
automática tuvo gran importancia para introducir esta innovación. 
 La mejor calidad de los aceros, lo cual permite reducir el peso de la 
estructura. 
La sección transversal más usada es el cajón con una o dos células y la esbeltez 
económica es algo mayor que en los puentes pre-tensados, la relación peralte/D 
está entre l/25 y l/30, pero el precio de los puentes metálicos suele ser mayor que 
los de Concreto pre-tensado, lo que ha ocasionado un desplazamiento paulatino 
de estos a las distancias ó claros cada vez mayores. 
El encarecimiento de los puentes metálicos, ha dado origen a los puentes mixtos, 
que sustituye al tablero metálico (parte más costosa del puente) por una losa de 
concreto, sin embargo las claros son menores. 
El puente arco metálico ha seguido su camino en las dos morfologías conocidas 
del material, utilizando el alma llena o la celosía. El mayor arco metálico construido 
fue terminado hace pocos años utilizando una estructura en celosía tanto para el 
arco como para el tablero. Últimamente se están construyendo arcos metálicos con 
sección tubular. 
La celosía en puentes rectos ha seguido su camino desde el siglo en que apareció, 
pero su frecuencia actual es pequeña y se la ve todavía en la tecnología de 
EE.UU. y Japón. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 23 
 
I.6 TIPOS Y CARACTERISTICAS DE PUENTES 
 Un Puente; es una estructura reticular que facilita las actividades aquellas que 
pudieran encontrar dificultad en sortear un obstáculo natural o una vía de 
circulación terrestre o marítima. 
 Los puentes metálicos están conformados por elementos longitudinales de 
sección transversal limitada, que resisten las cargas por la acción de flexión. La 
acción de las cargas es transversal a la longitud del elemento (acción de viga); se 
presentan en la sección transversal, simultáneamente, esfuerzos de tensión y 
compresión, complementados con los de corte, generalmente pequeños; la 
transmisión de fuerzas a flexión es mucho menos eficiente que la transmisión 
axial. Las vigas se pueden unir rígidamente con elementos verticales a través de 
los nudos, con la mejora en la capacidad de carga, la disminución de las 
deflexiones y un aumento en la capacidad de resistir fuerzas horizontales, como 
las de viento o sismo, conformando los pórticos. 
Las funciones principales de un puente son: 
 Soportar el tránsito de vehículos o de otro tipo de transporte sobre un cruce, 
que puede ser un río, una barranca o bien otra línea de transito. 
 Servir de forma segura. 
 Ser económico. 
 Debe diseñarse estéticamente de modo que armonice y enriquezca la 
belleza de sus alrededores. 
 
 En los Puentes Metálicos, además de las armaduras paralelas se usa un conjunto 
de vigas transversales que trasladan las cargas del peso propio del puente y de los 
vehículos a los nudos inferiores de la armadura. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 24 
 
Para alimentar las vigas transversales se usan también vigas longitudinales sobre 
las cuales se apoya directamente la loza de concreto reforzado que sirve de tablero 
al puente. Los puentes de acero construidos han permitido alcanzar Distancias ó 
Claros importantes. Los puentes sobre vigas metálicas pueden vencer Claros de 
hasta 45 m (similar al preesforzado tradicional),mientras que con puentes metálicos 
en celosías se ha alcanzado los 80 m, y con puentes metálicos en arco se ha llegado 
hasta 100 m, constituyendo claros importantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I.6.1 Características de puentes metálicos 
 Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian considerablemente con 
el tiempo. 
 Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que 
será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes 
de grandes claros. 
 
Fig.1.4. Puente tipo viga de 90m del Circuito Exterior Mexiquense. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 25 
 
 Durabilidad.- Las estructuras durarán de forma definitiva si tienen un 
adecuado mantenimiento. 
 Ductilidad.- Es la propiedad que tiene un material de soportar grandes 
deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil 
permite fluir localmente evitando fallas prematuras. 
 Tenacidad.- Poseen resistencia y ductilidad, siendo la propiedad de un 
material para absorber energía en grandes cantidades. 
 Elasticidad.- Se acerca más a la hipótesis de diseño debido que sigue la ley 
de Hooke. 
 Costo de recuperación.- Se los puede reutilizar como chatarra. 
I.6.2 Tipos de puentes metálicos 
 Básicamente, las formas que adoptan los puentes son cinco, que, por otra 
parte, están directamente relacionadas con los esfuerzos que soportan sus 
elementos constructivos. Estas configuraciones son: 
I.6.2.1 Puentes de viga ó trabe. Están formados fundamentalmente por 
elementos horizontales que se apoyan en sus extremos sobre soportes o pilares. 
Mientras que la fuerza que se transmite a través de los pilares es vertical y hacia 
abajo y, por lo tanto, éstos se ven sometidos a esfuerzos de compresión, las 
vigas o elementos horizontales tienden a flexionarse como consecuencia de las 
cargas que soportan. 
 El esfuerzo de flexión supone una compresión en la zona superior de las vigas y 
una tensión en la inferior. Se emplean vigas en forma de I, en forma de caja 
hueca, etcétera. 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Las vigas son elementos estructurales que pueden soportar cargas apreciables 
con alturas limitadas. Sin embargo, esta condición hace que las deflexiones sean 
grandes y requieran ser controladas, mediante alturas mínimas. También exige 
que los materiales usados puedan resistir esfuerzos de tensión y compresión de 
casi igual magnitud. Para optimizar su uso, la industria de la construcción ha 
desarrollado los denominados «perfiles estructurales de ala ancha» de acero 
estructural. 
 
 
 
 
 
Fig.1.6. Comportamiento elástico e inelástico de las Vigas a flexión. 
Fig.1.5. Puente conformado por vigas del Circuito Exterior Mexiquense. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I.6.2.2 Puentes de Celosía o Armadura. Es una estructura reticular de barras 
rectas interconectadas en nudos formando triángulos planos (en celosías planas) 
o pirámides tridimensionales (en celosías espaciales). En muchos países se les 
conoce como armaduras o reticulados. El interés de este tipo de estructuras es 
que la barras trabajan predominantemente a compresión y tracción presentando 
comparativamente flexiones pequeñas. 
Las celosías pueden ser construidas con materiales diversos. Las uniones 
pueden ser articuladas o rígidas. En las celosías de nudos articulados la flexión 
es despreciable siempre y cuando las cargas que debe soportar la celosía estén 
aplicadas en los nudos de unión de las barras. En este tipo de puentes, como su 
sección no es continua, las fuerzas resultantes de compresión y tensión se 
concentran en los elementos de la parte superior e inferior, y actúan en sus áreas 
transversales; el brazo del par o momento resistente, característico de la flexión, 
es prácticamente constante, pues no existe la distribución triangular de 
esfuerzos. La capacidad a cortante de la viga es suministrada por los elementos 
diagonales, que en este caso actúan a compresión. 
Fig.1.7. Puente de vigas de 75 m y 700 Ton del Circuito Exterior Mexiquense. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 28 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I.6.2.3 Puentes de arco. Están constituidos básicamente por una sección 
curvada hacia arriba que se apoya en unos soportes o estribos y que abarca una 
distancia o espacio vacío. 
Fig.1.8. Viga en celosía, momento resistente. 
Fig.1.9. Tipos de Armazón de Celosía usados en Puentes. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 29 
 
 En ciertas ocasiones el arco es el que soporta el tablero (arco bajo tablero) del 
puente sobre el que se circula, mediante una serie de soportes auxiliares, 
mientras que en otras de él es del que pende el tablero (arco sobre tablero) 
mediante la utilización de tirantes. La sección curvada del puente está siempre 
sometida a esfuerzos de compresión, igual que los soportes, tanto del arco como 
los auxiliares que sustentan el tablero. Los tirantes soportan esfuerzos de 
tensión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.1.11. Puente de Arco bajo Tablero. 
 
Fig. 1.10. Puente de Arco Sobre Tablero. 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 30 
 
I.6.2.4 Puentes Atirantados. Están formados por un tablero suspendido por el 
que circulan los vehículos; los puentes atirantados sostienen la plataforma 
mediante cables de acero, estos cables se conectan directamente a los pilares, a 
diferencia de los puentes colgantes donde los cables se conectan a un cable 
principal. En estos puentes parte de los esfuerzos se transmiten desde la 
plataforma a través de los cables hasta los pilares y otra parte directamente de la 
plataforma a los apoyos. Puede haber un solo pilar central de donde parten los 
cables a ambos lados de la plataforma o puede haber varios pilares. 
En términos de ingeniería civil, se denomina puente atirantado a aquel cuyo 
tablero está suspendido de uno o varios pilares centrales mediante cables de 
acero. Este tipo de puentes se usa en claros medianos y grandes, con distancias 
que van de los 300 metros al kilómetro, como en estrechos y bahías, aunque 
para claros mayores de un kilómetro, en la actualidad se usan puentes colgantes 
solamente. Si el diseñador lo considera y las condiciones del fondo lo permiten se 
pueden construir puentes atirantados de apoyos sucesivos que salvan claros 
mayores del kilómetro como es el caso del Puente Baluarte construido para 
comunicar a Sinaloa y Durango; el cual comprende una distancia de 1.124 Km. 
Ventajas 
 Óptimo para barrancas, cañones y altas pendientes. 
 Posibilidad de prefabricar los miembros de la estructura. 
 Facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de 
conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. 
 Rapidez de montaje. 
 Gran capacidad de fabricación y en gran cantidad de tamaños y formas. 
 Resistencia a la fatiga. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I.6.2.5 Puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado 
por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente 
mediante tirantes verticales. Los cables que constituyen el arco invertido de los 
puentes colgantes deben estar anclados en cada extremo del puente ya que son 
los encargados de transmitir una parte importante de la carga que tiene que 
soportar la estructura. El tablero suele estar suspendido mediante tirantes 
verticales que conectan con dichoscables. 
 
 
 
 
 
 
Fig.1.13. Puente de Colgante Golden Gate (EE.UU). 
 
Fig.1.12. Puente Atirantado Sinaloa - Durango. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 32 
 
Las fuerzas principales en un puente colgante son de tracción en los cables 
principales y de compresión en los pilares. Todas las fuerzas en los pilares deben 
ser casi verticales y hacia abajo, y son estabilizadas por los cables principales, 
estos pueden ser muy delgados. 
Sus elementos principales de conformado secuencial son: 
PILARES + CABLE PRINCIPAL + CABLE SECUNDARIO + TABLERO. 
Ventajas 
 El claro central puede ser muy largo en relación a la cantidad de material 
empleado, permitiendo comunicar cañones o vías de agua muy anchos. 
 Pueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy 
altos. 
 No necesitan apoyos centrales durante su construcción, permitiendo construir 
sobre profundos cañones o cursos de agua muy ocupados por el tráfico 
marítimo o de aguas muy turbulentas. 
 Siendo relativamente flexibles, pueden flexionar bajo vientos severos y 
terremotos, donde un puente más rígido tendría que ser más grande y fuerte. 
Desventajas 
 Al faltar rigidez el puente se puede volver intransitable en condiciones de 
fuertes vientos o turbulencias, y requeriría cerrarlo temporalmente al tráfico. 
Esta falta de rigidez dificulta mucho el mantenimiento de vías ferroviarias. 
 Bajo grandes cargas de viento, las torres ejercen un gran momento (fuerza en 
sentido curvo) en el suelo, y requieren una gran cimentación cuando se 
trabaja en suelos débiles, lo que resulta muy caro. 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 33 
 
I.7 SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES EN LOS ULTIMOS 20 AÑOS 
La soldadura a jugado un papel importante en la conformación de los puentes 
vehiculares y esto se da dentro de la Industria de las construcción en México es 
un sector relevante de la economía. Las obras se construyen a lo largo del país y 
frecuentemente han sido utilizadas como motor de la producción. La construcción 
siempre ha estado vinculada con el desarrollo del país y ha sido palanca 
fundamental para lograrlo. La infraestructura carretera y en especial la 
construcción de puentes vehiculares, parte de los activos del país. 
Mientras más obras se construyen, más puentes se crean a lo igual que la 
riqueza, y no solamente eso, también se genera mayor empleo. Por lo anterior, la 
construcción es una industria que tiene una importante función social. A mayor 
cantidad de obras que se construyen, mayor cantidad de personal empleado. 
Aunado a la mayor permanencia de los obreros en las empresas, aumentan los 
índices de calificación del personal. 
El sector ha vivido la historia del país y ha estado vinculado con su tránsito hacia 
la modernidad desde hace uno 20 años, se a presentado un importante auge en 
la utilización y aplicación del proceso de la soldadura en la fabricación de 
elementos metálicos para la construcción de puentes. En México todo está por 
construirse”. Y mucho se ha construido, pero todavía mucho está por construirse. 
La construcción fue el instrumento para la creación de ciudades como polos de 
desarrollo el sistema carretero que tenemos actualmente es producto del 
esfuerzo de muchos constructores del país, que han generado grandes obras y 
sobre todo la apertura de nuevas vialidades generando dentro de estas 
imponentes estructura de acero como lo son los puentes que permiten conectar 
los tramos carreteros a construidos hasta la actualidad y esto ayudó de manera 
creciente a la urbanización de las ciudades y ha dotado de vivienda a la 
población mexicana en varios niveles, así como de servicios municipales, entre 
muchas otras acciones. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 34 
 
La etapa de Modernización y Apertura, durante la gestión de la administración 
(1988-1994), se implementó el programa de “Carreteras Concesionadas” por 
medio del cual se involucró a las empresas del sector no únicamente en la 
construcción de dichas vías de comunicación, en esos años se genero el 
“Rescate Carretero”. Estos cambios de modernización impactaron directamente 
en el crecimiento de la economía. Además contar con una creciente construcción 
de puentes vehiculares permite cubrir la necesidad de desplazarnos con mayor 
fluidez puesto que en horas de congestión se generan grandes congestiones 
vehiculares además del daño ambiental por la no fluidez vehicular. 
Lo anterior, se debe a los semáforos que detienen los flujos vehiculares por 
determinado tiempo, provocando que para cruzar las intersecciones la velocidad 
promedio sea relativamente “baja” en la situación actual, que los Costos 
Generalizados de Viaje (CGV) sean “altos” y haya una mayor emisión de gases 
contaminantes. Un ejemplo de esta problemática, se presenta en el Distrito 
Federal (DF). En el que el Gobierno del DF propone la construcción del proyecto 
“Construcción de 5 puentes Vehiculares en el Circuito Interior”, con el fin de 
sustituir los semáforos que regulan el flujo vehicular en los cruces, lo que 
aumentaría la velocidad promedio del flujo. 
I.8 IMPORTANCIA DE LA SOLDADURA EN LA ACTUALIDAD 
 En la actualidad en nuestro medio los procesos de soldadura se realizan en su 
mayoría en forma artesanal sin ayuda de máquinas semiautomáticas o 
automáticas que de ser utilizadas aumentarían las eficiencias de dichos procesos 
gracias a que se disminuirían los tiempos totales empleados en realizar las 
diversas operaciones que involucran dichos procesos y también debido a que las 
pérdidas del material de aporte se reducirían de manera considerable 
consiguiéndose con esto aminorar los costos totales de los procesos de 
soldadura puesto que se reducirían los gastos indirectos, los costos de mano de 
obra, del material de aporte (electrodos) y de energía eléctrica. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 35 
 
 Es importante resaltar que los costos juegan un papel preponderante dentro de 
los procesos de soldadura debido a que estos proporcionan información 
necesaria para licitar trabajos, sirven en el establecimiento de tarifas de 
programas incentivos y para comparar las ventajas entre los diversos procesos 
de soldadura. 
Por otra parte, los soldadores artesanales se basan en su experiencia para 
seleccionar los electrodos que más se adecúen a los diversos trabajos de 
soldadura que tengan que realizar, sin usar manuales técnicos elaborados por las 
empresas que se dediquen a la fabricación de éstos bajo las prescripciones 
dadas por entidades normativas, tales como la AWS, pudiendo traer como 
consecuencia el que no se obtengan las propiedades físicas y mecánicas 
deseadas en la soldadura propiamente dicha. 
Debido a los puntos mencionados anteriormente, se ha desarrollado un estudio 
de las diferentes variables que intervienen en los procesos de soldadura para 
realizar un análisis de los costos que generan dichos procesos, además de 
realizar un estudio acerca de la clasificación y selección de electrodos. 
 
 
 
 
 
 
 
 Fig.1.14. Apertura de más Vialidades con Puentes de Acero. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 36 
 
I.9 PROCESOS DE SOLDADURA MÁS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN 
 DE PUENTES. 
Existe un gran número de procedimientos para soldar piezas metálicas, sin 
embargo, hay tres principios generales aplicables a todos los procedimientos. 
1.- Aplicación de calor intenso en la zona donde se formará la unión con el 
objeto de fundir un pequeño volumen de material. 
2.- El calor se aplica el tiempo suficiente para permitir que se mezclen los 
líquidos provenientes de lasdos o más piezas a ser unidas. Esta mezcla puede 
ser directa, cuando solamente se mezclan los materiales de las piezas a unir, o 
indirecta cuando el material de las piezas se mezcla con material de relleno para 
formar la unión. 
3.- Cuando la mezcla se deja enfriar y solidificar, se establece una unión 
metalúrgica entre las piezas. Debido a que esta unión es fundamentalmente el 
producto de la mezcla de los materiales de las piezas, tiene la potencialidad de 
exhibir las mismas propiedades mecánicas que posean las piezas. Las 
propiedades del material base pueden ser reproducidas en la zona de unión. 
Los tipos de soldaduras en metales se clasifican fundamentalmente por el 
método que se emplea para aplicar calor a las piezas a unir. Los más 
comúnmente usados en la fabricación de puentes vehiculares son: 
I.9.1 PROCESO SMAW (Soldadura manual por Arco Eléctrico con electrodo 
 revestido.) 
El proceso de soldadura SMAW por sus siglas en inglés “ Shielded Metal Arc 
Welding “, es uno de los más utilizados dentro de la fabricación de estructura 
metálica para puentes, tal proceso es más recurrente en los trabajos de armado 
en taller y conformado en campo o en sitio puesto que no requiere tantos 
cuidados y equipos especiales como lo son los procesos FCAW y SWA, este 
proceso es conocido comúnmente como: 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 37 
 
 Proceso Manual. 
 Proceso con Electrodo. 
 Proceso con Pinza. 
 Proceso de soldadura Eléctrica. 
En este proceso la unión metálica se da por el calor generado por un arco 
eléctrico, establecido entre el extremo del electrodo y la pieza a soldar. El 
electrodo revestido constituye el metal de aporte de la soldadura y está formado 
por un núcleo central metálico conductor de la corriente eléctrica, llamado “alma”, 
recubierto por una capa no conductora de la corriente llamada “revestimiento”, 
constituida de polvos aglomerados adheridos al alma metálica. 
Las funciones principales del revestimiento son las de proteger el metal fundido 
del aire que lo rodea, durante la transferencia a través del arco, y terminado el 
arco durante la solidificación del cordón, y aportar parte de los elementos que se 
transferirán a la pileta líquida para dar la composición química final de la misma. 
Terminada la soldadura quedará sobre el cordón un depósito de escoria 
(residuos de la fusión del revestimiento más suciedades levantadas en el baño de 
soldadura). 
 El circuito básico de este proceso de soldadura se muestra en la figura 1.15. 
Este consiste en una fuente de poder (máquina de soldar) de corriente alterna 
(AC) o directa (DC), un cable de tierra que se conecta a la pieza de trabajo, y un 
cable que se conecta al porta electrodo adecuado. 
Este porta electrodo permite realizar el contacto eléctrico entre el cable y el 
electrodo, proporcionando al mismo tiempo un agarradero eléctricamente aislado 
para manipular al electrodo. 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 38 
 
 
 
 
 
 
 
 El arco se inicia cuando la punta del electrodo toca el metal base (material a 
soldar), provocando un corto circuito que da lugar al paso de la corriente 
eléctrica, luego, se eleva el electrodo separándolo del metal base un par de 
milímetros, permitiendo de ese modo la formación del arco eléctrico. 
 Debido a la pequeña superficie por la cual pasa la corriente eléctrica la 
temperatura se eleva rápidamente en esa zona y se produce (por ionización) una 
estabilización del arco. 
Establecido el arco eléctrico, el calor generado por el mismo produce la fusión 
tanto del metal base, como del extremo del electrodo. A medida que se va 
consumiendo el electrodo se avanza con el mismo depositando el metal fundido 
sobre la superficie de la pieza, una vez solidificado el metal depositado forma el 
cordón de soldadura. 
La temperatura del arco eléctrico, medida en su parte central, es 
aproximadamente de unos 5000°C, esto produce la fusión casi instantánea del 
metal, generando pequeñas gotas de metal fundido en el extremo del electrodo 
que son transferidas a través del arco hacia la pileta líquida. 
 
 
 Fig.1.15. Configuración del equipo del proceso SMAW. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 39 
 
 
 
 
 
 
 
I.9.2 Proceso FCAW (Soldadura semiautomática con Alambre Tubular) 
El proceso FCAW por sus siglas en ingles “Flux Cored Arc Welding “, es muy 
utilizado para fabricación de elementos estructurales de un puente y se 
considera un proceso muy importante dentro de las instalaciones de un taller, 
puesto que este proceso nos permite tener grandes avances de producción, por 
contar con un material de aporte continuo, sin tener que cambiar el mismo 
continuamente como se presenta el caso en el proceso SMAW, este proceso es 
comúnmente conocido como: 
 Soldadura Semiautomática. 
 Soldadura Tubular. 
Dentro del proceso de soldadura con electrodo de flux interior hay dos variantes: 
autoprotegido y con protección adicional con gas. Cuando el arco va protegido va 
con gas, éste elimina el oxigeno y nitrógeno de la atmósfera circundante, por 
tanto cuando el arco es autoprotegido, el flux deberá contener elementos 
desoxidantes y desnitrificantes en cantidad suficiente para poder prescindir de 
cualquier otra protección. 
 
 Fig.1.16. Proceso de aplicación y depósito del Material de Aporte. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Una variable importante a tener en cuenta en este proceso, es la extensión del 
alambre, que variara en función de la variante empleada. En el caso de que 
estemos trabajando en la autoprotegida (sin gas), se suelda con largas 
extensiones del electrodo, entre 25 y 50 mm. 
 
 
 Fig.1.18. Configuración del equipo para el Proceso FCAW. 
 Fig.1.17. Aplicación y depósito del Material de Aporte en FCAW. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 41 
 
Esto hace que el electrodo esté precalentado antes de consumirse en el arco, 
pudiendo ser mayor la velocidad de aportación. El aumento de extensión 
introduce una mayor resistencia en el circuito, bajando la corriente y 
disminuyendo la tensión y la longitud del arco (puesto que la caída de voltaje en 
la extensión aumento). Esto hace que esta variante sea más adecuada para la 
placa. En la variante protegida con gas no se puede aumentar la extensión del 
electrodo porque en ese caso, la soldadura quedaría desprotegida. Al estar 
presente el CO2 en el gas de protección, éste da mayor potencia al arco y mayor 
penetración, produciendo cordones más estrechos y más profundos. 
El proceso de soldadura FCAW se utiliza principalmente en la soldadura de 
aceros al carbono, de baja aleación y de aceros inoxidables. El proceso se utiliza 
principalmente con CCPI (electrodo al polo positivo) pero también puede 
utilizarse con CCPD (electrodo al polo negativo) dependiendo de la composición 
de los elementos del alambre tubular. 
Este proceso es de alta productividad y alta velocidad de aporte, con mayor 
economía y rendimiento por kilogramo depositado. El inconveniente es la 
existencia de escoria en la técnica de electrodo con flux interior, así como la 
mayor cantidad de humos desprendida durante la soldadura, especialmente en la 
variante autoprotegida. 
I.9.2.1 Alambres tubulares 
La base fundamental de los electrodos es el flux que contienen en su interior, el 
cual se encarga de proporcionar los elementos necesarios para proporcionar las 
propiedades mecánicas o metalúrgicas para cada aplicación, incluyendo los 
elementos de aleación, ya queel exterior de los electrodos suele ser de acero 
casi exento de carbono. 
 También incorpora los productos para afino, desoxidación, desnitrificación y 
protección de la soldadura así como para la estabilización del arco. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 42 
 
 Además de flux, los electrodos van rellenos de polvo metálico, que además de 
proporcionar los elementos de aleación, mejora el rendimiento gravimétrico del 
hilo. Los alambres se clasifican en básicos o rutilos, según la naturaleza del flux 
de relleno. En los autoprotegidos además se añade celulosa o carbonatos para 
generar su propia atmósfera protectora. La composición del flux influye en las 
características del arco y soldabilidad. Pueden incrementar la penetración, 
ayudar a limpiar los contaminantes superficiales del metal, influir en la velocidad 
de soldadura y afectar en las propiedades metálicas de la unión. 
 La soldadura con alambre tubular (FCAW), la transferencia normalmente 
empleada produce salpicaduras. 
Los diámetros pequeños (inferiores a 1,6mm) con mezclas de argón como gas de 
protección, pueden soldarse con los tres tipos de transferencia; arco corto, 
globular y largo (realmente no se produce el afilado del extremo del alambre 
como con alambre macizo) y la mayoría de ellos se pueden utilizar en todas las 
posiciones. 
Los diámetros superiores sueldan con transferencia con arco globular o cercano 
al arco largo cuando se utilizan con mezclas de argón y solo con arco globular 
cuando se utilizan con CO2. 
I.9.2.2 Gases de protección 
Como gases de protección se emplean generalmente dióxido de carbono o 
mezclas de argón con un 20-25% de dióxido de carbono. La mezcla con argón 
proporciona una reducción de humos, mejores características de transferencia y 
soldadura con mayor resistencia y limite elástico que las realizadas con CO2, 
siendo también mejor la estabilidad del arco y su soldabilidad, aproximándose la 
transferencia al tipo arco largo. 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 43 
 
El dióxido de carbono se utiliza con la mayoría de alambres tubulares en 
diámetros elevados 1,6mm y superiores, que generalmente se emplean en 
espesores gruesos y sobre superficies con suciedad y óxidos. 
Las mezclas de argón con CO2 se utilizan con la mayoría de los alambres 
tubulares de acero al carbono y de aceros inoxidables. Con estas mezclas se 
mejora la soldabilidad y se puede controlar mejor el baño de fusión. Los 
contenidos de CO2 varían desde 5 a 25% dependiendo del fabricante del 
alambre. 
I.9.2.3 Variables del proceso 
La influencia de las distintas variables es similar a otros procesos de arco. Así, 
con bajas intensidades, la transferencia es por gotas gruesas, que cortocircuitan 
el arco, lo inestabilizan y explotan, originando salpicaduras y defectos en la 
soldadura. A mayores intensidades, más penetración y velocidad de aportación. 
Los voltajes altos dan arcos largos que producen cordones anchos poco 
penetrados. Si se elevan mucho, la excesiva longitud del arco puede dar lugar a 
pérdidas de protección en el baño. En el caso de la extensión del electrodo, si se 
alarga en exceso pueden llegar a formarse arcos fríos con muchas proyecciones 
y pegaduras. La extensión varía entre 20 y 40mm en la variante protegida y entre 
20 y 50mm en la autoprotegida. 
I.9.2.4 Ventajas y limitaciones del proceso 
Las ventajas del proceso son: 
1.- Se pueden soldar materiales de muy diversas naturalezas. 
2.- El electrodo es continuo, por lo que no se pierde tiempo en cambiar los 
electrodos consumidos, tal y como ocurre en el proceso SMAW con electrodo 
revestido. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 44 
 
3.- Permite soldar en todas las posiciones. 
4.- Se puente contar con una mejor vista de la soldadura aplica puesto que el 
material de aporte es continuo. 
5.- En rendimiento del material de aporte es muy alto a comparación del proceso 
SMAW. 
Limitaciones del proceso son: 
1.- Se debe retirar la escoria. 
2.- Desprende una gran cantidad de humos. 
3.- Los electrodos tubulares suelen tener un precio mas elevado. 
4.- Portabilidad limitada del equipo. 
5.- Requiere de más equipamiento para su utilización. 
I.9.2.5 Aplicaciones 
El proceso de soldadura con alambre tubular se utiliza mucho en los astilleros. Su 
utilización principal es para el soldeo de aceros al carbono, aceros de baja 
aleación (sobre todo níquel) y los aceros inoxidables. 
 Este proceso se utiliza cuando se necesitan niveles de aportación muy elevados, 
ya que ofrece mayor tasa de deposición, y consecuentemente, mayor 
rendimiento y productividad. 
Las juntas y uniones principales que podemos encontrar en la estructura metálica 
de un puente vehicular practicadas con soldadura por alambre tubular son 
considerables. 
En general el proceso de soldadura por alambre tubular se emplean para el 
soldar; Patines inferiores/superiores, atiezadores, cartabones, ménsulas, topes 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 45 
 
antisísmicos, almas, diafragmas, etc., y todo tipo de uniones de refuerzos 
estructurales de un puente. 
 Algunas de las uniones más comunes en taller son: 
 Unión a tope de Patín Superior - Alma. 
 Unión a tope de patio inferior – Alma. 
 Unión a tope de atiesadores – Alma. 
 Unión de penetración completa de Patín – Patín superior. 
 Unión de penetración completa de Patín – Patín inferior. 
 Unión de penetración completa de Alma- Alma. 
I.9.3 Proceso SAW (Soldadura por arco Sumergido) 
El proceso SAW por sus siglas en ingle “Submerged Arc Welding”, juega un 
papel importante dentro de la fabricación de estructuras metálicas de puentes 
vehiculares, puesto que es un proceso automático y el cual permite generar 
grandes avances de producción y un buen control en la aplicación de soldadura 
sobre todo, en la aplicación de soldaduras de filete donde es usado comúnmente. 
Este proceso consiste en un alambre (electrodo) desnudo, continuamente 
alimentado, el cual produce el arco eléctrico con la pieza formando así el pozo de 
fusión, siendo ambos recubiertos por una camada de flujo granular fusible que 
protege al metal contra la contaminación atmosférica, además de otras funciones 
metalúrgicas. 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 46 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Al igual que en los demás procesos de soldadura por arco eléctrico, este es un 
proceso en el cual el calor es aportado es generado entre uno o más electrodos 
desnudos y la pieza de trabajo. 
 
 
 Fig.1.19. Proceso de Aplicación bajo el Proceso SAW. 
 Fig.1.20. Elementos y partes del Proceso de Fusión del SAW. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 47 
 
El arco eléctrico mencionado está sumergido en una capa de fundente granulado 
que lo cubre totalmente protegiendo el metal depositado durante la soldadura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Es un proceso de alta dilución, en el que aproximadamente se funde dos veces 
más metal base que electrodo. Corrientemente se utilizan intensidades de 200 a 
2000 amperes, aunque en los primeros días del proceso se emplearon 
intensidades hasta 5000 Amperes. En la actualidad estas intensidades 
extremadamente elevadas no son utilizadas generalmente por distintas razones, 
relacionadas principalmente con la metalurgia del depósito, y se prefiere 
depositar el metal en capas para aprovechar la ventaja de la normalización 
resultante del recalentamiento. 
Un proceso de arco abierto que trabaje con intensidades por encima de los 300 A 
debe utilizarse con precaución, porqueel arco es una intensa fuente de luz con 
elevado contenido de radiación infrarroja y ultravioleta. 
 
 Fig.1.21. Proceso SAW en la unión Alma-Patín de Viga para puente. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 48 
 
En la soldadura con arco sumergido no es visible el arco y tales precauciones 
son innecesarias. Por la misma causa el operario no puede ver el baño y juzgar 
el avance de la soldadura; debe confiar en que el ajuste sobre la unión 
permanece constante ó bien ajustar previa y cuidadosamente la trayectoria del 
cabezal de soldadura con respecto a la unión. 
La cantidad de polvo fundente fundido durante la soldadura es aproximadamente 
la misma en peso que la de alambre fundido, y se deja sobre el cordón de 
soldadura como una capa de escoria vítrea. 
 Bajo esta escoria el metal soldado tiene una superficie lisa, casi sin 
ondulaciones, debido al alto aporte de calor que produce un baño de soldadura 
grande que solidifica lentamente en contacto con la escoria relativamente fluida. 
Las soldaduras obtenidas por arco sumergido son notables por su apariencia 
limpia y contornos lisos. El polvo fundente no fundido durante la operación de 
soldadura se recupera para utilizarlo nuevamente, pero debe tenerse cuidado 
que no esté contaminado. 
 Cuando se hace la soldadura en superficies inclinadas o cerca de los cantos es 
necesario un estante o un dispositivo similar para soportar el fundente. 
I.9.3.1 Electrodo 
El material de relleno para la SAW generalmente es un alambre estándar, así 
como otras formas especiales. Este alambre tiene normalmente un espesor de 
entre 1,6 mm y 6 mm. En ciertas circunstancias, se pueden utilizar un alambre 
trenzado para dar al arco un movimiento oscilante. Esto ayuda a fundir la punta 
de la soldadura al metal base. 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 49 
 
 
 
 
 
 
I.9.3.2 Las variables clave del proceso SAW 
 Velocidad de alimentación (principal factor en el control de corriente de 
soldadura). 
 Arco de tensión. 
 Velocidad de desplazamiento. 
 Distancia del electrodo o contacto con la punta de trabajo. 
 Polaridad y el tipo de corriente (CA o CC) y balance variable de la corriente 
CA. 
I.9.3.3 Aplicaciones de materiales 
 Aceros al carbono (estructural y la construcción de barcos). 
 Aceros de baja aleación. 
 Aceros inoxidables. 
 Aleaciones de base níquel. 
 Aplicaciones de superficie (frente al desgaste, la acumulación, superposición 
y resistente a la corrosión de los aceros). 
 Tabla.1.2. Parámetros recomendados para alambres. 
Diámetro de 
alambre
Rango de 
Corriente (A)
Rango de 
tensión en (V)
1/16" (1.6 mm) 150-500 22-30
5/64" (2.0 mm) 175-600 24-32
3/32" (2.4 mm) 250-700 26-34
5/32" (4.0 mm) 400-1000 28-38
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 50 
 
I.9.3.4 Ventajas 
 Índices de deposición elevado (más 45 kg/h). 
 Factores de funcionamiento en las aplicaciones de mecanizado. 
 Penetración de la soldadura. 
 Soldaduras de alta velocidad en placas de acero de hasta 5 m/min. 
 La luz ultravioleta y el humo emitidos son mínimos comparados con el 
proceso de soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW). 
 Prácticamente no es necesaria una preparación previa de los bordes. 
 El proceso es adecuado para trabajos de interior o al aire libre. 
 Cordones con acabado uniforme. 
 Las soldaduras realizadas son robustas, uniformes, resistentes a la ductilidad 
y a la corrosión y tienen muy buen valor frente a impacto. 
 El arco siempre está cubierto bajo un manto de flux, por lo tanto no hay 
posibilidad de salpicaduras de soldadura y poco humo. 
 Del 50% al 90% del flujo es recuperable. 
I.9.3.5 Desventajas 
 Limitado a materiales férreos (acero o acero inoxidable) y algunas aleaciones 
de base níquel. 
 Normalmente limitada a las posiciones plana y horizontal 1F, 1G, y 2F. 
 Por lo general se limitan a cordones largos rectos, tubos de rotatorios o 
barcos. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 51 
 
 Requiere relativas molestias en el manejo del flujo. 
 Los fluxes y la escoria puede presentar un problema para la salud y la 
seguridad. 
 Requiere eliminar la escoria, entre la pre y la post operación. 
 Con este sistema generalmente se sueldan piezas a partir de los 5 mm de 
espesor. 
 Equipos muy costosos, así como la instalación que se puede convertir compleja. 
 
I.10 IMPORTANCIA DEL CONTROL DE CALIDAD EN PUENTES 
Un buen control de calidad asegura que el producto fabricado cumpla con todas 
las especificaciones y normas correspondientes, brindando seguridad a las 
personas que lo utilicen. Los puentes deben de contar con sus expedientes de 
calidad (Dossier de Calidad) para garantizar que son estructuras con trabajos de 
fabricación confiables para su uso vehicular. Para obtener mejores resultados en 
el control de calidad durante la fabricación, se tiene que adaptar un programa de 
Inspección el cual incluirá los diferentes controles e inspecciones que deben 
realizarse. Se inspeccionará la calidad de las uniones soldadas mediante los 
métodos: Visual, Líquidos Penetrantes, Partículas Magnéticas, Ultrasonido y 
Radiografía. Los resultados de estos ensayos deben encontrarse dentro de los 
criterios de aceptación y rechazo de la AWS D 1.5. 
Finalmente se analizará el control de reparaciones, si es que el caso así lo 
amerita, y luego se verificará que se realice una correcta liberación de los 
elementos fabricados. 
 Esta tesis puede ser utilizada como una guía para el control e inspección de 
puentes soldados que sean fabricados bajo el código AWS D1.5. 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 52 
 
La necesidad de mejorar el sistema vial en nuestro país con el fin de desarrollar 
la comunicación y la producción en zonas en las cuales el acceso es difícil, ha 
hecho que se comience a fabricar puentes que utilicen estructuras metálicas 
soldadas durante su proceso de fabricación. 
Un factor primordial para el funcionamiento correcto de cualquier organización es 
la calidad de sus productos y servicios. Actualmente existe una creciente toma de 
conciencia, en la cual todas las organizaciones tienen muy claro que para la 
obtención de buenos rendimientos económicos es necesario un mejoramiento 
continuo de la calidad. 
La manera de garantizar que se esta cumpliendo con todos los requisitos de 
fabricación es mediante la elaboración de un Programa de Puntos de Inspección, 
el mismo que debe cumplirse rigurosamente en todas las etapas de fabricación. 
La calificación de procedimientos de soldadura y la aplicación de ensayos no 
destructivos, así como también la correcta selección de los soldadores asegura la 
calidad estructural del proceso de soldadura. 
Inspección. 
El proceso de construcción del puente se basa en un plan o programa de 
inspección durante todas sus etapas de fabricación desde el recibo de la materia 
prima hasta la salida del producto terminado. 
El programa de inspección que se presenta a continuación está dividido de 
acuerdo a los controles que deben realizarse, respaldados en los códigos, 
especificaciones o documentos correspondientes según el proceso que se esté 
realizando y se detallan en la Tabla 1.3. 
 
 
Instituto Politécnico Nacional 
APLICACIÓN DEL PROCESO DE SOLDADURA EN PUENTES VEHICULARES 
 | 53 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tabla.1.3. Programa de Inspección y Control de Calidad de los procesos. 
ETAPA PROCESO PORCENTAJE
NORMA O 
DOCUMENTO 
100% ASTM
100% ASME
100% AWS D1.5 
100% AWS D1.5 
100% Proyecto 
100% Proyecto 
100% Proyecto 
100% AWS