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SOLDADURA28Cortesía: Lincoln ElectricSimuladores: el presente de laeducación en soldaduraLaura Cruz CañónPeriodistaRealidadvirtual paraaprender asoldar.La capacitación de soldadores,que cumplan con los estándaresde calidad que exige el sectorindustrial, es una tarea querequiere tiempo y dinero. Losprogramas pedagógicos basadosen el uso de simuladores derealidad virtual se muestrancomo una buena opción deaprendizaje de este oficio,ya que sus resultados soncontundentes en reducción decostos y tiempo.Los grandes proyectos de infraestructura y de exploración minera han sido dos de los motores de la economíacolombiana durante los últimos años. Para avanzar enellos, las empresas que los lideran han buscado personalcalificado y certificado que cumpla con los estándaresde calidad que requieren dichos proyectos. Desafortunadamente, muchas de ellas han encontrado un déficit deprofesionales, especialmente, en el área de la soldadura,que les impide ser eficientes y competitivas. Un informepublicado por la Revista Metal Actual en 2009 señalabaque en esa época hacían falta 2.000 soldadores calificados y certificados que suplieran esta demanda.Ante este panorama, el sector se ha dado a la tarea deformar soldadores profesionales aptos para trabajarbajo los modelos de calidad que impone esta labor. Elproyecto de capacitación en soldadura del Sena, el Instituto de Soldadura WestArco, el Centro de CapacitaciónWWW.METALACTUAL.COM
SOLDADURADon Bosco, el Centro Tecnológico deSoldadura (CTS) de la empresa Lincoln Electric y el Instituto Tecnológico de Soldadura (Itesol) de la firmaMegrieweld Ltda son algunos de losestablecimientos que actualmenteofrecen capacitación en soldaduraen Colombia.Conscientes de esta situación, queno solo afecta a Colombia, sino quees en general un síntoma del sectormetalmecánico en Latinoamérica yen otros lugares del mundo, la industria ha buscado crear herramientas educativas que permitan que losfuturos soldadores adquieran los conocimientos necesarios para ser profesionales de calidad de forma másrápida y sin gastar una fortuna encapacitación de personal.Uno de los métodos educativos máseficientes y rentables para enseñar diferentes oficios y profesionescomo conducir un vehículo, volar unavión o manipular maquinaria pesada es la que ofrecen los programasde simulación o de realidad virtual,ya que están diseñados para recrearsituaciones idénticas a las que debeenfrentar un aprendiz en la vidacotidiana. Esta tecnología ya se usapara la capacitación y evaluación deestudiantes de soldadura con excelentes resultados y ahorros de dinero y tiempo, pues no son necesariosmateriales ni equipos, y el consumode energía es mucho menor.Una alternativa útilMediante la implementación de laformación en soldadura con realidadvirtual en los programas de formaciónWWW.METALACTUAL.COMCortesía: Lincoln ElectricSin embargo, el aprendizaje de esteoficio requiere grandes inversionesdinero y en tiempo para practicar.También exige personal docentecapacitado y grandes recursos en infraestructura, materiales y consumibles, entre otros. Esto se traduce enun aumento significativo de los costos para las empresas, con el agravante de que recuperar la inversiónhecha en capacitación no es posibleen el corto plazo.El sistema de simulaciónde Lincoln Electricpermite soldar en plano,vertical, horizontal ysobre cabeza y tanto elpedestal como la mesapueden acomodarse encualquier posición deforma rápida y práctica.tradicionales, está comprobado quelos estudiantes aprenden más rápidamente. Un estudio de 2010, hechopor la Universidad de Iowa en EstadosUnidos seleccionó 22 aprendices desoldadura. La mitad de ellos fueronentrenados de forma tradicional yla otra mitad utilizó el método convencional y el método de simulación.Los alumnos que solo trabajaron dela manera tradicional pudieron hacercorrectamente cuatro ejercicios desoldadura, mientras que el grupo deestudiantes que utilizó el programade simulación hizo ocho de formaadecuada.En términos económicos, capacitar aun solo aprendiz usando el equipo ylos materiales convencionales de soldadura costó US 2.680 mientras queun alumno entrenado con un software de simulación costó US 243.Esta investigación también mostróque el grupo de estudiantes quehizo uso de los simuladores aumentó en 41,6% su evaluación final conuna reducción de tiempo del 23%.Esto quiere decir que este sistemacapacita mejores soldadores en menor tiempo con un gasto inferior.La experiencia de aprender en ambientes de realidad virtual permiteque los estudiantes se familiaricencon los procedimientos, que aprendan la posición correcta para soldar,los ángulos adecuados de la pistola,las velocidades de desplazamiento,las técnicas de soldadura y medir yregistrar sus resultados en tiemporeal, todo esto sin usar material debase, gas de protección, electrodosde soldadura así como otras piezas yconsumibles.Este tipo de sistemas tampoco requieren la eliminación de humos desoldadura lo cual disminuye el impacto ambiental y por si fuera poco,en todo este proceso los alumnos están expuestos a riesgos físicos (quemaduras, descargas eléctricas, dañospor esquirlas), especialmente durante las primeras horas en que no están familiarizados con la maquinariay su funcionamiento.Igualmente, estos programas garantizan la formación en un ambientetotalmente seguro, lo cual minimizaaccidentes y por lo tanto eventualesgastos en seguros médicos.29
30SOLDADURALos simuladores disponiblesen el mercadoActualmente se encuentran diferentes tipos de simuladores de soldaduraalrededor del mundo que prometeneducar mejor y en menos tiempo alos aprendices de este oficio. Algunasempresas del sector metalmecánicoofrecen un sistema completo que incluye un hardware con piezas idénticas a las que se suelen utilizar en soldadura pero elaboradas de diferentestipos de plásticos o acrílicos, ademásde tener un software con múltiplesejercicios, posiciones, materiales, consumibles y ambientes que permitenpracticar de muchas formas.Existen también empresas del sectoreducativo que utilizan los simuladores de realidad virtual para impartirconocimiento práctico en diferentesdisciplinas y que recientemente hanincluido la soldadura dentro sus programas pedagógicos. Estos son algunos de los sistemas que ofrece elmercado. VRTEX 360: La empresa estadounidense Lincoln Electric desde hace10 años ha desarrollado un simulador que busca ser lo más parecidoposible a una máquina para soldarconvencional. Este equipo está disponible en Colombia desde el 2014y ya hay un simulador en funcionamiento en la seccional del Sena enRiohacha, Guajira.En varios ambientes de realidadvirtual que recrean talleres de mecánica, bases militares, o talleres desoldadura, entre otros, el simuladorCortesía: Lincoln ElectricLa tranquilidad que se brinda a losestudiantes disminuye sus niveles deansiedad y los empodera dentro desu lugar de trabajo. Otros aspectosimportantes es que con un solo sistema de simulación se pueden entrenar varios alumnos a la vez. Además,no es necesario emplear equipos reales, lo cual evita su deterioro por maluso del estudiante y los mantiene enconstante producción. Esto significamenores costos de mantenimiento,reparación y reposición de equipos.Este innovador software permite visualizary grabar el proceso de soldadura en tiemporeal y hacer correcciones sobre la marcha.La pantalla táctil también tiene la opción decongelar la imagen y moverla para evaluar elejercicio desde diferentes ángulos.introduce al usuario para que tengala sensación de estar en este mundo. El estudiante puede interactuarcon dichos ambientes recorriéndolos, escuchando los sonidos propiosde estos lugares y percibiendo loscambios que ocurren al momentode soldar como en la iluminacióndel lugar, en los colores, en las texturas del soldado, etc.El simulador de Lincoln Electriccuenta con el programa Windows 7 Professional, Procesador Intel Core i5 Quad. El software de simulación de soldadura incluye las locaciones virtuales; monitor táctil LCDde 17 pulgadas con altavoces incorporados; pedestal VR (realidadvirtual) y brazo que permite quela pieza de trabajo sea colocada enmúltiples posiciones de 0 a 90 grados; mesa ajustable para realizarposturas de soldado 2G (tuberíasverticales e inmóviles durante elsoldeo), 5G (tuberías horizontalese inmóviles) y 6G (tuberías inmóviles con sus ejes inclinados a 45 grados); pistola para practicar procesosGMAW (soldadura a gas y arco metálico) y FCAW (soldadura por arcocon núcleo fundente); vástago VR,que retrae el electrodo de la mismamanera en que este se funde en lasoldadura y, finalmente, la caretaque introduce al estudiante en unmundo virtual a través de un diseñocon visión 3D y sonido estéreo. Elequipo incluye varias juntas comojunta en plano, en T, con ranura ytubería de seis y dos pulgadas dediámetro y además puede configurarse en doce idiomas.¿Cómo funciona?El estudiante debe ingresar susdatos en el programa, seleccionarel tipo de probeta con la que va atrabajar y debe asegurarse que lapieza que aparece en la pantalladel equipo sea la misma que tendráen sus manos, que en este caso seráuna de las juntas que trae la máquina hechas en acrílico.Luego, el alumno tiene múltiplesopciones de metales como aceros,varios tipos de aluminios e inoxidables. Posteriormente, se seleccionael proceso de soldadura que se desea practicar de entre las opcionesposibles como alambre MIG, electrodo revestido o alambre tubulary, finalmente, se escoge un espesorde chapa.Después de lo anterior, el softwareexige ciertas especificaciones comola altura de la mesa, la posicióndel pedestal y del brazo, las cualesdeben realizarse manualmente, yluego introducir estos datos en elWWW.METALACTUAL.COM
SOLDADURAequipo. Los últimos pasos son seleccionar el ambientevirtual y el amperaje requerido. Como este software estádiseñado para enseñar y corregir errores, la simulaciónno dará inicio si alguno de los parámetros mencionadosanteriormente no es correcto.Una de las ventajas más importantes de este software esque cuenta con un sistema de evaluación que permite vercómo se realizó el proceso de soldadura, grabarlo y repetirlo las veces que sea necesario. También califica cadasoldadura, basado en cuan cercano estuvo el desempeñodel estudiante de la técnica especificada por el instructor,mide diferentes parámetros como posición de la junta,ángulo de trabajo, velocidad de avance, entre otros y loscalifica con una puntuación de 0 a 100 que puede verse enun gráfico que presenta los aciertos y discontinuidades.Los elementos positivos y negativos del proceso se aprecian claramente en la soldadura virtual que luego es sometida al test de doblez de cara y raíz para comprobarque esta no se rompa. El programa recoge toda esta información y emite un certificado en formato PDF quepuede guardarse en cualquier memoria extraíble. Virtual Welding – Fronius: La firma austriaca desarrollóun simulador que se enfoca en un proceso secuencialen el que el estudiante inicia con el tipo de soldaduramás común y elemental y el programa paulatinamenteva aumentando el nivel de complejidad de los ejerciciosal introducir nuevas técnicas y materiales. El softwarees autoexplicativo e intuitivo; tiene un instructor virtualque indica la velocidad adecuada de soldadura, la distancia de la pieza de trabajo, y el ángulo de incidenciacon respecto a la pinza de soldadura que debe cumplirse.Esta característica también se puede personalizar deacuerdo a los requerimientos del instructor. El simulador incluye una pantalla táctil que permite configurarel equipo en 22 idiomas diferentes; cuenta con piezasidénticas a las que se usan en la vida real con las que sepuede practicar soldadura en V (en monocapa y variascapas), cordón de garganta, unión de tubo a tubo y detubo a chapa y cordón ciego.Permite practicar posiciones de soldadura PA (chapas horizontales, soldadura plana o sobremesa), PB (soldadurahorizontal), PC (chapas verticales con eje de soldadurashorizontales), PD (soldadura bajo techo), PE (soldaduraen techo), PF (soldadura vertical con ambas chapas envertical) y PG (Conjunto inmóvil durante el soldeo) ; incluye una pinza de soldadura con dos tipos de electrodo:uno largo para perfeccionar el cebado y la versión cortapara aprender la soldadura propiamente dicha en la queel electrodo se funde virtualmente.También tiene una antorcha para soldadura con alambres MIG en la que se puede ajustar el arco voltaico deacuerdo a las necesidades del aprendiz. Incluye una careta con gafas VR y una ventana de control visual. El31
SOLDADURAPedestal VRPermite que la pieza de trabajo pueda sercolocada en múltiples posiciones con o sin lamesa ajustable, para simular apicaciones reales de sodadura.Careta VRIntroduce all estudiante en un mundo virtuala través de una careta especialmente diseñada con visión 3D y sonido estéreo.Pistola VRPermite a estudiante practicar su técnica enprocesos GMAW y FCAW.Vástago VRRetrae e electrodo de la manera en que unelectrodo se funde en la soldadura como unelectrodo real.Máquina VRInterfase de interacción entre el estudiante yel software.simulador de Fronius viene en dosversiones: una terminal fija de 92kilos y una móvil de 53.¿Cómo funciona?Este equipo, al estar enfocado enel proceso secuencial de aprendizaje, introduce al estudiante en laprimera fase de soldadura manualpor electrodo en la que el instructor virtual indica los parámetros aseguir para obtener una soldadurabien hecha. Esta primera etapa esde formación.Las señales de color que aparecenen la pantalla y el ruido de soldadura real transmiten al usuario elestado actual, así como las desviaciones y coincidencias correctas, loque permite efectuar cualquier corrección directa e inmediata dentrodel proceso. La segunda etapa quepropone el sistema es la de simulación; en ella el alumno practica enuna situación de soldadura real sinel apoyo del instructor virtual; elpropio estudiante es quien ajustalos parámetros de acuerdo a cadatipo de soldadura y es allí donde laexperiencia con la realidad virtuales indispensable pues se recreanespacios de soldadura, se puedenver los resultados del ejercicio entres dimensiones diferentes y evaluar el cordón de soldadura.Este programa también cuenta conun sistema de evaluación que determina la calidad de los ejerciciosy les asigna a cada uno una puntuación. La práctica puede versecuantas veces sea necesario ya quegraba las sesiones de entrenamiento y permite guardar los resultadosde las pruebas en el sistema o enuna memoria extraíble.En el mercado existen otras marcasde simuladores con característicassimilares a los equipos de LincolnElectric y Fronius pero con algunasdiferencias en el diseño, el tamañode los equipos y las posibilidadespara practicar diversas técnicas y posiciones de soldeo.Por ejemplo, la firma canadiense 123Certification Inc creó un simuladoren el que se puede escoger el tipode soldadura, la probeta, el amperaje entre otros parámetros pero noincluye accesorios como juntas detal forma que los ejercicios se realizan sobre la pantalla del simuladory no con una herramienta real. Porotro lado, solo puede configurarseen cuatro idiomas diferentes en loscuales no está incluido el español.Weldplus de Alemania tiene un simulador que incluye diferentes accesorios como probetas y pantallaCortesía: Lincoln Electric32táctil pero su característica principales que es más pequeño que los demás equipos. Esta máquina es similara la de la empresa española Simforque cuenta con un procesador pequeño. Los dos simuladores cuentancon casco de visón 3D y sonido estéreo y permiten realizar múltiples posiciones y tipos de soldadura comoelectrodo revestido, MIG y MAG.Entre las empresas educativas quehan ampliado su oferta para la capacitación de soldadores se encuentrala estadounidense Reality Works queofrece dos soluciones para aprendera soldar: el primero es un simuladorde realidad virtual similar a los equipos disponibles en el mercado en elque los estudiantes perfeccionan lashabilidades básicas en un ambienteseguro.Esta versión consta de un monitor,una CPU, una pistola de soldadura ydiferentes accesorios. No incluye casco así que el ejercicio solo se puedeobservar en la pantalla. La otra versión es un simulador de soldadura envivo en el que el estudiante obtieneinformación inmediata sobre el ángulo de trabajo, el ángulo de desplazamiento y la velocidad mientras realizaen vivo la soldadura. Este último soloconsta de un casco con visión 3D queWWW.METALACTUAL.COM
le muestra al alumno cómo está realizando su trabajo y unpar de guantes de protección. Este es el único caso en elque es indispensable realizar una soldadura con materiales y condiciones reales para que el software al interior delcasco obtenga la información pertinente sobre el ejercicio.En suma, ya que en la industria colombiana existe unafuerte demanda de formación en el campo de la soldadura, pues cada vez más se requieren profesionales calificados en esta área, los actuales métodos de formaciónde soldadores de realidad virtual ofrecen una soluciónque vale la pena considerar.Estos equipos rompen el paradigma de la capacitaciónen soldadura, ya que evitan el gasto en infraestructura,máquinas-herramientas y consumibles, ya no es necesariotener grandes instalaciones eléctricas o complejos sistemas de extracción de gases; ya no es necesario invertir enmaterial de prueba o piezas para realizar las practicas, oadquirir costosos consumibles. Tampoco, hay que detenerla producción para capacitar el personal ni exponer a losoperarios a los nocivos efectos de los gases industriales.Sin duda, estas herramientas ofrecen una alternativa yuna solución práctica a las necesidades de mano de obracalificada de la industria nacional, incluso las empresaspueden convertirse en talleres-escuela e invertir en el supropio recurso humano.Ventajas de la simulación para el aprendizajede la soldadura Es una herramienta con la que pueden interactuar alumno y profesor, pero que además permite que el aprendiz desarrolle habilidades propias y pueda autoevaluar sus resultados. Son dispositivos intuitivos, que no implican mayor dificultad parael usuario. Equipos diseñados con base en las máquinas reales de soldadura,que incorporan conectores, antorchar, máscaras y elementos desoldadura para que el alumno se familiarice con su uso. Hoy en día estas herramientas evalúan el grado de aprendizaje y laevolución del alumno, por lo que se le puede hacer seguimiento yllevar un registro histórico detallado del mismo, mediante una fichapersonal que puede ser guardada en la memoria del equipo y consultada en cualquier momento. Admiten todos los diferentes tipos de uniones y juntas posibles desoldadura, así como todas las posiciones de soldeo normalizadas. Incluso, se pueden programar para el aprendizaje o la práctica deprocedimientos concretos de ciertos sectores como la minería y loshidrocarburos. Recrean las condiciones y el ambiente del taller, para que el alumnose sienta inmerso en un rol especifico.Fuentes Raúl Parra Puentes. Director Nacional de Máquinas. Lincoln ElectricColombia. raul.parra@lincolnelectric.com.co www.fronius.com - www.weldplus.de - www.lincolnelectric.com www.simfor.es - www.123arc.com; www.realityworks.com - www.vrsim.netWWW.METALACTUAL.COM33
dadura pero elaboradas de diferentes tipos de plásticos o acrílicos, además de tener un software con múltiples ejercicios, posiciones, materiales, con-sumibles y ambientes que permiten practicar de muchas formas. Existen también empresas del sector educativo que utilizan los simulado-res de realidad virtual para impartir
