La falta de conciencia sobre la necesidad de utilizar fundentes para soldaduras de producción nacional constituye un muro de contención en la sustitución de importaciones
SANTA CLARA, Villa Clara.— Cada año se emplean en Cuba alrededor de 600 toneladas de fundentes de todo tipo para soldadura. Gran parte de estos productos se importan, a pesar de la posibilidad de producirlos en nuestro país. ¿Por qué esta incoherencia en medio de circunstancias económicas que demandan sustituir importaciones, y generar cada vez más rubros exportables?
Desnudar el porqué de esta interrogante origina disímiles respuestas, aunque para el Doctor Rafael Quintana Puchol, la más exacta «es la falta de una conciencia de necesidad real. Si no existiera ninguna posibilidad de adquirirlos en el exterior, entonces, el proyecto cubano para obtener fundentes hubiera avanzado desde hace muchísimo tiempo».
A este científico villaclareño, del Centro de Investigaciones de Soldadura (CIS), de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas (UCLV), no lo desanima el hecho de que muchos resultados científicos sigan engavetados en una perenne incertidumbre. Al contrario, él persevera en su afán de introducir los fundentes cubanos en la industria nacional. Por ahora, al menos lo reconfortan los premios otorgados a él por la Academia de Ciencias de Cuba, los fórums de Ciencia y Técnica, el Ministerio de Educación Superior, las instituciones extranjeras, y su contribución destacada y permanente en los más de 1 500 trabajos expuestos en eventos y publicado en revistas internacionales y del país.
Los principales minerales metálicos y no metálicos empleados en el desarrollo de consumibles de soldadura son feldespato, que se puede encontrar en los yacimientos de Pico Tuerto, Sancti Spíritus; caolín, en la Isla de la Juventud; cromita, en Moa, y pirolusita, en Santiago de Cuba. Mientras, en Palenque, Villa Clara hay dolomita y calcita, este último también presente en las minas de El Purio.
La palabra fundente, ante todo, está asociada a un alambre con el que se integra un sistema metalúrgico bajo la acción de un arco eléctrico sometido a temperaturas superiores a los 5 000 grados centígrados, de magnitud similar a la corteza del Sol.
Estos consumibles se emplean para designar dos tipos de procesos tecnológicos industriales: la soldadura propiamente y la recuperación de piezas por relleno superficial de las mismas. Son aquellas sustancias que se agregan, entre otros objetivos, para proteger el baño de soldadura de la acción de los gases atmosféricos y darle estabilidad al arco eléctrico, para garantizar así la calidad de adherencia del cordón.
Igualmente, los fundentes, que cubren la varilla de acero empleada para la soldadura, permiten la extracción de los componentes nocivos o indeseables presentes en las materias primas. Este proceso ocurre durante la fundición de los metales de la varilla y de la zona de la pieza que se suelda, y de otras sustancias como ferroaleaciones incluidas en algunos fundentes.
Quintana Puchol, al frente de un grupo de investigación del CIS, explica que algunos tipos de estos se pueden lograr por el llamado proceso de aglomeración, en una paletizadora, a partir de una mezcla de polvos de minerales, de sustancias inorgánicas (sales) y de ferroaleaciones con vidrio líquido, que permite formar granos bastante regulares, calcinados posteriormente a temperaturas de 400 grados centígrados. De esta manera quedan listos los fundentes.
Otro método de obtención de estos materiales es por fusión, que consiste en derretir en un horno de arco eléctrico la liga de polvos. Después de ser homogeneizada, se vierte esa masa incandescente a 1 200 grados centígrados en una piscina de agua, donde por choque térmico se granula.
La mezcla de los constituyentes del fundente se realiza teniendo en cuenta la composición química y función metalúrgica de cada uno de estos para fijar en qué proporciones deben estar cada óxido, o sal, o ferroaleación, a fin de que cumplan en su conjunto las funciones termodinámicas y metalúrgicas que van a regir su comportamiento durante la soldadura a altas temperaturas.
En el CIS villaclareño se han desarrollado tanto fundentes fundidos como aglomerados. También de las ferroaleaciones obtenidas a partir de minerales metálicos cubanos, y de las escorias resultantes de estos procesos metalúrgicos, las cuales contribuyen a un mayor aprovechamiento racional de las posibilidades materiales y energéticas, sin provocar residuos sólidos.
Los antecedentes del desarrollo de electrodos macizos revestidos para la soldadura manual (SMAW) datan de hace algo más de un siglo, mientras que los consumibles (fundentes) destinados para la de carácter automático por arco sumergido (SAW), surgen en la palestra internacional, en su forma acabada, alrededor de los años 30 y 40 del siglo XX.
Según Quintana Puchol, este avance se debió a la necesidad de incrementar la productividad, la eficiencia y la calidad del proceso de soldadura manual, lo cual permitió su amplia aplicación en múltiples ramas de la industria antes y durante la Segunda Guerra Mundial, y especialmente en la producción de armamento.
Esa circunstancia y el progreso de los conocimientos tecnológicos y metalúrgicos, unido a las limitaciones de los electrodos macizos revestidos, indujeron el desarrollo de los fundentes fundidos y aglomerados, estos últimos integrados por una matriz y una carga.
En Cuba las investigaciones relacionadas con electrodos macizos revestidos comenzaron en los años 70 del siglo pasado y las de los alambres tubulares en los años 80. A finales de esta última década comienza el estudio de los fundentes aglomerados y en el primer lustro de los 90, el de los fundidos.
Lo anterior está asociado a la creación por esa fecha, con el Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), de una pequeña fábrica de desarrollo experimental destinada a la elaboración de múltiples tipos de electrodos para soldar en el Centro Universitario José Antonio Echeverría (CUJAE), la cual actualmente está clausurada.
Hasta ese momento las materias primas para confeccionar el revestimiento de las varillas se importaban y luego en el país se formulaban, proceso que consiste en mezclar los diferentes componentes para hacer el revestimiento que se pega al alambre por extrusión.
Por entonces se creó el CIS, primera y única institución que investiga cómo crear fundentes aglomerados y fundidos, la mayoría de los mencionados, con la utilización mayoritaria de recursos naturales existentes en el país.
Los referidos resultan imprescindibles para la soldadura automática que se realiza a través de una máquina que suministra simultánea e individualmente el fundente y el alambre electrodo, y deposita por sí sola el cordón de soldadura con la composición deseada en la superficie predestinada.
Entre los primeros fundentes obtenidos a inicios de la década de los 90 figura uno de tipo aglomerado, a partir de la escoria del cromo, muy abundante en Cuba. Poco después se desarrollaron, igualmente, mediante formulaciones de los feldespatos, la calcita, la zeolita, el talco del Escambray, la pirolusita, la cromita, las arenas negras de Sagua de Tánamo y el caolín.
Quintana Puchol precisa que resulta amplísima la existencia de materiales para producir los componentes indicados con anterioridad. Por ejemplo, el ferrovanadio, una de las ferroaleaciones más costosas y escasas en Cuba, extraída mediante pirometalurgia —lo que engloba procesos carbotérmicos y metalotérmicos— de los catalizadores envenenados con azufre, desechos industriales de la producción de ácido sulfúrico. También sirven los de la escoria de cubilote, polvo de aserraderos de mármoles. Estos tipos de desechos constituyen contaminantes agresivos al medio ambiente.
Entre los consumibles clásicos y más difundidos en Cuba, destinados a la soldadura por arco eléctrico, se encuentran los electrodos macizos revestidos para la soldadura manual, los fundentes para la soldadura automática y los alambres-electrodos tubulares con carga incluida para la soldadura semiautomática (FCAW).
Había que ver los rostros alegres y las felicitaciones mutuas de los científicos y de los obreros en aquel momento, hace ya un buen rato, que lograron
concretar varias toneladas de diferentes tipos de fundentes, a partir del empleo de un 70 y 80 por ciento de materias primas naturales.
Cuando Quintana Puchol rememora ese pasaje un semblante alegre asoma en él, quien ha dedicado gran parte de su vida a desentrañar y dominar los secretos de esa técnica.
—¿Dónde los produjeron por vez primera?
—Los equipos destinados a la confección de electrodos macizos y tubulares, de fundentes aglomerados y fundidos, fueron diseñados y construidos por el personal del CIS. La construcción de un horno de arco eléctrico abrió la vertiente de procesar por reducción carbotérmica cromita refractaria, arenas negras y catalizadores envenenados de vanadio y así obtener simultáneamente diferentes tipos de ferroaleaciones multicomponentes.
«Luego vino ya la producción a escala de planta piloto, y fueron utilizados con éxito en la recuperación de todo el tren de rodamiento de buldóceres en la fábrica santaclareña Reyes Canto y en la fabricación de balones de gas doméstico, en Matanzas. También en la fabricación de domos de calderas en Sagua la Grande, en la recuperación de transportadores helicoidales de minerales y de los centralizadores de las barrenas para perforar pozos profundos, por citar solo algunos ejemplos».
—¿A qué ramas se destinan?
—Fundamentalmente a las industrias azucarera, sideromecánica y metalúrgica, y se utilizan en la construcción de equipos pesados y de gran tamaño; sirven principalmente para las soldaduras de calderas, de aceros en la construcción, de rellenos de alta resistencia al desgaste, para materiales duros o que son sometidos a golpes…
«De esta manera se confirma la viabilidad de hacer con sello nacional esos materiales, aunque hasta estos días el CIS no ha podido introducir su producción a escala industrial».
—¿Hace falta una inversión muy grande para su producción industrial?
—No necesariamente. Se podría empezar por producciones pequeñas para, escalonadamente, ir copando el mercado nacional, y acabar con esta paradójica historia de los fundentes cubanos que siguen ahí, olvidados. No se trata de una utopía, pues una gran parte de los mismos se pueden obtener en Cuba a un costo muy por debajo del precio de importación, a partir de materias primas naturales y desechos industriales.
El CIS, perteneciente a la Facultad de Mecánica de la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas, se creó el 17 de julio de 1987, para asesorar las labores de soldadura de la Central Electronuclear de Juraguá.
Actualmente la institución cuenta con 21 trabajadores, de los cuales 14 son docentes, dos investigadores, siete técnicos de nivel universitario y cuatro apoyan la actividad investigativa. Más del 75 por ciento del colectivo, integrado por ingenieros mecánicos, especialistas en minerales, metalúrgicos, químicos, físicos, eléctricos y en control automático, son doctores y másteres en Ciencias Técnicas.
Cuatro grupos o departamentos conforman la estructura de esta institución: estudio y aplicación de materiales para soldar, tecnología y recuperación de piezas por soldadura, diagnóstico y pronóstico de fallos y mecatrónica aplicada. El grupo de materiales para soldar posee varios laboratorios de análisis químico por vía húmeda, por emisión atómica y por absorción atómica de rayos X.
Durante sus casi 25 años el centro ha asesorado varias investigaciones de Doctorado sobre el desarrollo de fundentes, de electrodos tubulares revestidos para centralizadores de barrenas de extracción profunda y para recuperación de disímiles piezas de alto valor agregado.
En el CIS ha progresado una estrategia de investigación enfocada en el estudio y pronóstico de fallas en calderas de vapor. En tal sentido han alcanzado gran importancia los trabajos sobre consumibles destinados a la soldadura subacuática mojada, que comenzaron en el segundo lustro de este siglo con diversos proyectos de colaboración conjunta con el laboratorio de Robótica y Simulación de Soldadura de la Universidad de Minas Gerais, en Brasil.
Estrechos vínculos de trabajo y colaboración mantiene también esta institución cubana con universidades y centros científicos de varios países de América Latina, entre los que se destacan el Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), la Universidad Federal de Río Grande del Sur (UFRGS), en Brasil, y el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas (IMM) de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, en México, con la que desarrolla labores dirigidas a la caracterización de materiales metálicos y no metálicos en procesos de soldadura de diferentes tipos de aceros.
Otras investigaciones dirigidas a la evaluación de electrodos tubulares y macizos experimentales SMAW, para el recargue, así como el desarrollo de electrodos tubulares para la soldadura subacuática mojada, constituyen proyectos que ha impulsado el CIS con las universidades federales de Uberlandia y de Minas de Gerais (UFMG), ambas en Brasil, país que podría convertirse en puntal del desarrollo de consumibles y procesos de soldadura en el continente latinoamericano debido al uso racional de sus recursos naturales y humanos y el perfeccionamiento del equipamiento.
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