¿Ha probado la soldadura por resistencia? Debería.

La imagen de un ingeniero electrónico o un pirata informático inclinado usando un soldador en una placa de circuito es un clásico cliché visual de la televisión y las películas (Figura 1)

Figura 1: un ingeniero electrónico trabajando en una placa de circuito con un soldador es una imagen que se utiliza a menudo y es considerablemente cierta. (Fuente de la imagen: Radio Shack of Bozeman)

Hay una buena razón para ello: soldar es la técnica dominante para hacer conexiones electrónicas y la única forma práctica para conectar eléctrica y mecánicamente la mayoría de los componentes electrónicos a una placa. También existen técnicas, como el plegado y el enrollamiento de alambres, pero son para, bueno, alambres.

No es difícil aprender a soldar correctamente, pero se necesita práctica y paciencia para poder hacer una buena unión soldada con un buen rendimiento eléctrico y mecánico, en lugar de una “fría”. Esta última puede inducirlo a creer que tiene una conexión viable cuando en realidad no es así.

En la mayoría de estas imágenes de soldaduras, el ingeniero está usando un soldador tipo lápiz básico. Tiene sentido, ya que la mayoría de los usuarios utilizan el soldador tipo lápiz cuando comienzan con la electrónica. Sin embargo, muchos entusiastas del bricolaje y la mayoría de los profesionales eventualmente pasan a usar una unidad con temperatura controlada que permite configurar la temperatura deseada de la punta, una característica útil para soldar componentes y terminales con diferentes masas o niveles de sensibilidad térmicos.

Cuando se realiza adecuadamente, una unión soldada bien hecha es fiable, no caben dudas al respecto. Para muchos ingenieros, crear una unión soldada bien hecha, junto con el humo y el olor del flujo de fusión (necesario para evitar la oxidación), es una mezcla de maestría y satisfacción personal, evidentemente a una pequeña escala.

Entonces, ¿por qué se denomina “soldador”? La respuesta es histórica: soldar como tecnología de unión de metales es anterior a la electrónica. Antes de que estuvieran disponibles nuestras prácticas unidades calentadas eléctricamente, un soldador era solo eso: un hierro que se calentaba en el fuego, luego se retiraba y funcionaba cerca de un minuto antes de que se enfriara (Figura 2).

Figura 2: El término “soldador” proviene de una herramienta histórica que se calentaba en el fuego y luego se usaba para soldar dos piezas de metal. (Fuente de la imagen: Pinterest)

Experimentadores e investigadores (los “creadores” de su tiempo) utilizaban estos hierros, además de fontaneros, hojalateros y otros artesanos. Los usuarios profesionales tenían varios de estos hierros calentándose a la vez en el fuego para tener siempre listo uno caliente. Controlar este grupo de hierros demandaba cuidado y tiempo, y ese reto originó la frase “tener muchos fierros en la lumbre”.

Cuando se desarrollaron las antorchas de gas portátiles, el soldador “en el fuego” se modernizó a uno que podía calentarse directamente por la llama (Figura 3). Si cree que tiene dificultades a la hora de soldar, solo recuerde que la tripulación que colocó el primer cable telegráfico transatlántico en la década de 1850 utilizó herramientas como estas para empalmar y soldar correctamente los gruesos cables submarinos, todo eso mientras estaba en un barco en alta mar.

Figura 3: el desarrollo de calentadores de gas condujo a soldadores con capacidad de “autocalentamiento”. (Fuente de la imagen: Steve's Antique Technology/StevenJohnson.com)

La disponibilidad de electricidad pronto dio lugar a soldadores tipo lápiz con elementos de calentamiento integral y la obsolescencia de los hierros calentados externamente. A pesar de que actualmente se utiliza en general la tecnología de soldadura de reflujo o de onda para soldar las placas de circuito en un entorno de producción, todavía existe la necesidad de soldar manualmente reelaboraciones, componentes especiales o unir cables a conectores.

Algunas personas insisten en que, dado que los ingenieros electrónicos de ahora pasan la mayor parte del tiempo en el teclado, no necesitan saber cómo soldar. A pesar de esa suposición, la realidad es que para muchos ingenieros electrónicos prácticos la soldadura a mano todavía es una herramienta útil e importante. Más allá de que el soldador tradicional tipo lápiz puede hacer el trabajo, ya sea una unidad básica sin regulación o una más avanzada con control de temperatura, tiene sus limitaciones y deficiencias con respecto a la precisión de la colocación y el riesgo de ocasionar daños por el calor a los componentes o materiales adyacentes, como los receptáculos plásticos.

Convertir la disipación en una ventaja

Afortunadamente, existe una técnica para soldar alternativa, fácil y práctica denominada soldadura por resistencia que ha estado disponible durante décadas y que ofrece muchos beneficios. Se basa en el conocido principio del autocalentamiento eléctrico para crear un “punto caliente” muy localizado que está lo suficientemente caliente para derretir la soldadura y así crear una conexión fiable de alta calidad. Se utiliza el mismo tipo de soldadura que en los soldadores tipo lápiz. Un sistema de soldadura por resistencia típico es la unidad estilo pinza de carga ligera modelo n.° 10502 de American Beauty Tools que se muestra en la Figura 4.

Figura 4: el modelo 10502 es una unidad de soldadura por resistencia de baja potencia que ofrece control de energía y un terminal con pinzas de exactitud milimétrica para una colocación precisa. (Fuente de la imagen: American Beauty Tools)

Esta unidad puede descargar hasta 250 vatios a 2.8 voltios de CA a la conexión que se va a soldar. El funcionamiento es simple: la corriente del sistema se aplica a la junta mediante un par de pinzas en la pieza de mano y los extremos de las pinzas se colocan para “montarse a horcajadas” sobre la conexión que se va a realizar. El operario pisa un pedal, la corriente fluye entre los extremos, la junta se calienta, el operario realiza la soldadura, deja que se funda y quita el pie del pedal.

Toda la secuencia lleva solo unos segundos, mientras que es casi nula la posibilidad de que el calor dañe o derrita los materiales o componentes adyacentes. Como el voltaje aplicado en los extremos es bajo, del orden de unos pocos voltios, no hay peligro de que se produzca una descarga en el usuario ni que se dañen los componentes circundantes.

La pieza de mano con la pinza son una parte clave de la flexibilidad, el rendimiento y la comodidad del sistema. Esta es la razón: la punta de un soldador tipo lápiz debe tocar la junta que se va a soldar con la suficiente área de contacto térmica para transferir el calor necesario a la junta para derretir la soldadura. Esto puede ser un desafío en espacios estrechos o con componentes pequeños. En cambio, las pinzas del sistema de soldadura por resistencia dirigen el flujo de la corriente, que puede localizarse de manera más precisa y eficiente en lugares estrechos.

Los proveedores ofrecen estas pinzas en múltiples tamaños para emplear en diferentes espacios y situaciones de soldadura. Los extremos de las pinzas se pueden ajustar para facilitar el acceso a partes muy estrechas o cerca de las esquinas. Por ejemplo, la pieza de mano modelo 105133 de American Beauty Tools tiene 6 pulgadas (in)/15.24 centímetros (cm) de largo y presenta electrodos con puntas cónicas de níquel-cromo (“nicromo”) con un diámetro de 0.04 in./0.10 cm. Los electrodos tienen una abertura de 0.375 in/0.95 cm entre ellos y se pueden flexionar o marcar con una muesca fácilmente lo que permite al usuario personalizar la pieza para aplicaciones específicas (Figura 5).

Figura 5: La pieza de mano modelo n.º 105133 cuenta con electrodos de nicromo con un espacio de 0.375 in/0.95 cm que se pueden ajustar fácilmente para tener un mejor acceso a lugares estrechos. (Fuente de la imagen: American Beauty Tools)

Conclusión

La soldadura por resistencia es mucho más que solo una alternativa al enfoque tradicional de la herramienta para soldar tipo lápiz. En cambio, ofrece claras ventajas. Concentra el calor en una zona muy localizada, facilita el acceso a lugares estrechos, reduce el tiempo de soldadura, minimiza la posibilidad de producir daños por el calor, utiliza una pieza de mano más ligera para reducir la fatiga del operario, disminuye el consumo de energía, ya que no está “encendida” a menos que esté soldando de verdad y los electrodos no se desgastan ni requieren una rehumectación ni limpieza constantes.

Si no utilizó la soldadura por resistencia, entonces, como dice el dicho, “Inténtelo. Le gustará”.

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Técnicas de soldadura recomendadas

https://www.digikey.com/en/articles/recommended-soldering-techniques

Referencias de videos de American Beauty Tools

1. “Componentes de agujeros pasantes soldados a una PCB mediante un equipo de soldadura por resistencia”.
2. “Soldadura por resistencia de varios cables a las terminales de soldadura de un conjunto de interruptores de tomas múltiples”.
3. “Soldadura por resistencia de un jack de audio multipolo y un ensamblaje de cables”.
4. “Terminaciones de cables a un microinterruptor con soldadura por resistencia”.
5. “Reemplazo de electrodos: pieza de mano con micropinzas 105133”