Calculadora de aporte de calor en soldadura: kJ/mm según voltaje, amperaje y velocidad
Calcula el aporte de calor y la energía del arco en kJ/mm, kJ/pulg y J/pulg según AWS D1.1, ASME IX o EN 1011-1, con voltaje y corriente promedio, un cordón cronometrado o el método de energía o potencia instantánea para soldadura pulsada. Revisa el rango del WPS, calcula la velocidad de avance para cumplirlo y estima el tiempo de enfriamiento t8/5.
Cómo funciona
Energía del arco (kJ/mm) = V × A × 60 ÷ (velocidad de avance en mm/min × 1000) · Con control de forma de onda: energía instantánea (kJ) ÷ longitud del cordón (mm), o potencia instantánea (kW) × tiempo de arco (s) ÷ longitud (mm) · Aporte de calor AWS D1.1 / ASME IX = energía del arco · Aporte de calor EN 1011-1: Q = k × energía del arco (k = 1.0 SAW; 0.8 SMAW, GMAW, FCAW; 0.6 GTAW, PAW) · kJ/pulg = kJ/mm × 25.4 · t8/5 (EN 1011-2): 3D = (6700 − 5T₀) Q [1/(500 − T₀) − 1/(800 − T₀)] F3; 2D = (4300 − 4.3T₀) 10⁵ Q²/d² [1/(500 − T₀)² − 1/(800 − T₀)²] F2
El aporte de calor es la energía que recibe cada milímetro de cordón. De él dependen el tamaño de la zona afectada por el calor, la velocidad de enfriamiento y la distorsión, y por eso un WPS le fija un rango. La cifra básica es la energía del arco: la potencia (volts × amperes) dividida entre la velocidad de avance. AWS D1.1 y ASME IX la llaman directamente aporte de calor. EN 1011-1 la multiplica por un factor de eficiencia térmica k, que representa la parte del arco que realmente entra a la placa: 1.0 en arco sumergido, 0.8 en electrodo revestido, MIG/MAG y alambre tubular, y 0.6 en TIG y plasma. En los procesos pulsados o con control de forma de onda, la corriente y el voltaje cambian miles de veces por segundo y las lecturas promedio no dan la potencia real. Para ellos, ASME IX QW-409.1, AWS D1.1 e ISO/TR 18491 usan la energía instantánea registrada en el cordón dividida entre su longitud, o la potencia instantánea por el tiempo de arco dividida entre la longitud. La calculadora acepta las cuatro formas de medir, convierte entre kJ/mm, kJ/pulg y J/pulg, compara el resultado con los límites del WPS y te da la velocidad de avance para quedar dentro. En acero también estima el tiempo de enfriamiento t8/5 entre 800 y 500 °C con las fórmulas de EN 1011-2.
Ejemplo resuelto
Luis suelda con MIG a 25 V y 200 A, avanzando a 300 mm/min. La energía del arco es 25 × 200 × 60 ÷ (300 × 1000) = 1.000 kJ/mm, o 25.4 kJ/pulg. Ese es el aporte de calor según AWS D1.1 y ASME IX. Con EN 1011-1 se multiplica por k = 0.8 y queda en 0.800 kJ/mm. Si usa un programa pulsado, lee el medidor de energía: 300 kJ en un cordón de 300 mm también dan 1.000 kJ/mm. Si el WPS permite como máximo 0.7 kJ/mm (base EN), tiene que subir la velocidad a 0.8 × 25 × 200 × 60 ÷ (0.7 × 1000) = 343 mm/min.
Fuentes: ASME BPVC Section IX, QW-409.1 — heat input (including waveform-controlled welding) · AWS D1.1 Structural Welding Code — Steel · ISO/TR 18491 — Evaluation of instantaneous energy and power for arc welding · Weld Australia — travel speed and heat input calculator
Preguntas frecuentes
¿Debo aplicar el factor de eficiencia térmica?
Depende de la norma. AWS D1.1 y ASME IX usan la energía del arco como aporte de calor, sin factor. EN 1011-1 y EN ISO 15614-1 multiplican la energía del arco por k: 1.0 en arco sumergido, 0.8 en electrodo revestido, MIG/MAG y alambre tubular, y 0.6 en TIG y plasma. Compara siempre con un límite calculado de la misma forma.
¿Cómo se calcula el aporte de calor en MIG pulsado?
Con el método instantáneo. ASME IX QW-409.1 y AWS D1.1 permiten calcularlo como energía total (J) ÷ longitud del cordón, o como potencia instantánea promedio (W) × tiempo de arco (s) ÷ longitud. El medidor debe tomar muchas muestras por pulso; con lecturas promedio de voltaje y corriente el error puede pasar del 10%.
¿Cómo convierto kJ/mm a kJ/pulg o J/pulg?
Multiplica los kJ/mm por 25.4 para obtener kJ/pulg, o por 25,400 para J/pulg. 1.0 kJ/mm equivale a 25.4 kJ/pulg o 25,400 J/pulg. Para regresar, divide los kJ/pulg entre 25.4.
¿Qué sube o baja el aporte de calor?
Más voltaje o corriente lo suben y avanzar más rápido lo baja. La velocidad de avance es la palanca más directa: al duplicarla, el aporte se reduce a la mitad. Hacer zigzag reduce la velocidad a lo largo de la junta y sube el aporte; por eso la velocidad se mide sobre el eje de la soldadura.
¿Qué es el t8/5 y por qué importa?
Es el tiempo que tardan la soldadura y la zona afectada en enfriarse de 800 a 500 °C, el rango en que el acero se transforma. Un t8/5 corto deja estructuras duras y propensas a fisurarse; uno largo engrosa el grano y baja la tenacidad. EN 1011-2 lo estima con el aporte de calor, el precalentamiento, el espesor y la forma de la unión.
¿Por qué los procedimientos limitan el aporte de calor?
Demasiado calor engrosa el grano y ablanda la zona afectada; muy poco puede dejar estructuras duras y frágiles. Cuando se exige tenacidad, ASME IX considera variable esencial suplementaria cualquier aumento del aporte de calor sobre el PQR, así que debes quedarte en el valor calificado o por debajo.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.