Costos de soldadura

Por: Javier Taffoni. Asistencia Técnica, ESAB - CONARCO.

Introducción

Por lo general es común que, quien deba efectuar el

presupuesto de un trabajo, se vea en un problema

al momento de calcular el costo que trae aparejado

el uso de consumibles de soldadura.

Este cálculo no es sencillo y se deben tener en

cuenta la sumatoria de varios factores, incluyendo

además las variantes que genera cada proceso de

soldadura (SMAW, GMAW, GTAW, SAW, etc).

No obstante lo que a simple vista parece

complicado, puede simplificarse fácilmente

mediante la ayuda de tablas y aplicando unas pocas

fórmulas de fácil resolución.

De esta forma, con información más genérica, se

pueden calcular los costos asociados a un proceso

determinado, pudiendo aplicar las alternativas de

diseño, proceso a utilizar, procedimiento, etc.

Reduciendo así, a su mínima expresión, los costos y

velocidades de procesamiento para obtener de esta

forma, las mejores posibilidades frente a un

mercado cada vez más competitivo.

Cálculo de costos

La clave de estos cálculos está en determinar, con la

precisión que demande el caso, la sección de la

junta a cubrir, que será la que nos permitirá

determinar la cantidad de material de aporte que

será necesario. Antes de desarrollar las fórmulas

necesarias es conveniente definir los términos

involucrados en las mismas estableciendo los

conceptos básicos que utilizaremos para comprimir

el desarrollo de éstas.

Definiciones

Velocidad de deposición

Es de esencial importancia conocer la velocidad con

que se deposita el material de soldadura en Kg/h.

Esta velocidad, llamada velocidad de deposición,

refleja el aporte de material que resultará después

de una hora de soldar en forma continua, sin cortar

el arco, denominada hora de arco encendido.

La velocidad de deposición depende

fundamentalmente de la intensidad de corriente

utilizada, la cual, en la mayoría de los procesos, esta

directamente relacionada con el diámetro del

electrodo o alambre utilizado. En el caso de la

soldadura TIG, donde la adición de material de

aporte es exterior al arco eléctrico establecido, esta

velocidad depende también de la velocidad de

translación que imprime el soldador al efectuar la

adición de material.

Se adjuntan las tablas de deposición para cada

proceso, donde se observa además, la importancia

del gas de protección utilizado en la soldadura

semiautomática (GMAW) y el Stick Out (longitud

libre de alambre), en proceso automático como es

el Arco Sumergido, SAW.

Rendimiento del material de aporte, o

eficiencia de deposición

Este se mide en %, y es la relación entre la cantidad

de material depositado, expresado en Kg, y el peso

del consumible en Kg, incluyendo los descartes

propios del proceso, (colil as de electrodos,

extremos de alambre no utilizado etc.).

En el proceso de arco manual ó SMAW, este

entendimiento puede oscilar entre 35 y 70%, y

dependerá del electrodo utilizado, ya que según el

tipo de revestimiento, este variará oscilando entre

los valores citados.

En el proceso TIG el descarte es mínimo, tendiendo

al 95% de eficiencia de deposición, pudiendo

acercarse este al 100 %, mediante técnicas como la

de soldar el descarte a la próxima varilla de aporte.

En el proceso semiautomático GMAW, el descarte

está principalmente determinado por las

salpicaduras y restos de alambre que quedan al

finalizar el rol o, por lo tanto la eficiencia será entre

90 a 95%.

En el proceso de arco sumergido, SAW, el

rendimiento ronda el 95 %, ya que la única pérdida

es el alambre que queda al finalizar el rollo.

Es importante aclarar que en este proceso no se

toma en cuenta el fundente, aunque debemos tener

en cuenta que se consume aproximadamente 1,5 Kg

de fundente por cada Kg de alambre, incluyendo

este valor las pérdidas por manipuleo y mal sistema

de recuperación.

Factor de operación

Es el tiempo de cada proceso expresado en %,

durante el cual el arco está encendido por cada

hora de trabajo.

En todo trabajo de soldadura existe una gran

cantidad de tiempo que se pierde en las tareas de

preparación de juntas, amolado, cambio de

electrodos, etc., las cuales prolongan

considerablemente el trabajo de soldadura.

En el proceso SMAW, este factor oscila entre un 20

% y un 45 %, dependiendo del tipo de trabajo a

realizar.

En el proceso TIG, los valores son similares al caso

anterior, pudiendo aumentar considerablemente si

el sistema está automatizado, como en el caso de la

soldadura Orbital.

En los procesos GMAW y SAW, el factor de

operación podrá acercarse al 95 %, según el grado

de automatización del sistema productivo, ya que

cuanto más rápido y seriado sea el trabajo de

preparación más subirá este índice.

Mano de obra

El costo de la mano de obra es el jornal horario

pagado al soldador y su/sus ayudante/s

relacionado/s con el trabajo y será expresado en

$/h.

Costos indirectos

Engloban todos los gastos indirectos, expresados en

$/h, que incidirán en el costo total del trabajo a

realizar.

Estos incluyen: la mano de obra indirecta,

amortización de los equipos, costo de materiales,

seguros, fletes y todos los elementos que agregan

costo al trabajo.

A cada uno de los costos asociados, se le asignara

una letra de referencia según se detalla a

continuación:

Cálculo del consumo de material de aporte

Este cálculo nos permite determinar la cantidad de

material necesario para llenar una junta, para ello

es necesario comenzar con el cálculo de la sección

transversal de la junta.

Cálculo de la sección

Es esencial que este cálculo sea preciso, ya que de

este dependerá la exactitud del resto de la

ecuación, variando la cantidad de material a

aportar. Esto podrá manejarse en función del largo

de soldadura que deba realizarse ya que, si la

cantidad lineal es grande, una diferencia

considerable en esta instancia generará una

diferencia de la cantidad de aporte directamente

proporcional a dicho error.

El valor de la sección S dependerá obviamente del

tipo de junta y bisel a utilizar, por lo que el cálculo

puede tornarse un tanto engorroso en los casos de

juntas complejas.

Cuando esto ocurra o se considere necesario se

puede dividir la sección en figuras geométricas

sencillas cuyas superficies, multiplicadas por la

densidad del material, permiten tabular el peso de

metal aportado por metro, en cada una de estas

secciones parciales, las cuales por sumatoria nos

permitirán obtener el peso total del material a

aportar.

A continuación se describe el cálculo de las

secciones más sencillas como son las juntas a tope y

de filete, tabulándose a continuación, los pesos en

Kg, por metro de junta para distintas dimensiones

de las figuras geométricas necesarias.

A tope sin bisel:

S = a x e

A tope con bisel en V:

El refuerzo de una soldadura a tope no debe

superar el 20 % de la superficie de la sección a

rellenar. En consecuencia:

Dicho refuerzo puede también tabularse si se

conocen su ancho y altura.

Generalmente, en una junta en V, se deja un talón,

igual a la luz b

Considerando dicho talón, puede demostrarse que:

A tope con bisel en X:

La diferencia entre el valor de S calculado para un

bisel en V y este último, radica en el valor de “a”

que es, en el primer caso, casi el doble del segundo.

A tope con bisel en U o en doble U

No es posible en estos casos dar una sola fórmula

para calcular la sección.

La misma debería ser dividida en figuras

geométricas simples (triángulos, rectángulos y

arcos), de fácil resolución, y sumar luego los valores

obtenidos.

Muchas veces sin embargo, se toman para estos

casos, las secciones para biseles en V y en X

respectivamente, disminuidas entre un 10 % y un 15

%.

Filete de un solo lado

Filete de ambos lados

Una vez calculada la sección se podrán calcular,

compatibilizando las unidades en que se expresa

cada término, los siguientes valores:

Peso del material aportado por metro de junta:

En el caso del proceso SAW el valor Pc corresponde

a la cantidad de alambre necesario y habrá que

adicionarle el fundente a utilizar, en la mayoría de

los casos se consume aproximadamente 1 Kg de

fundente por cada Kg de alambre, pero deberán

agregarse a este valor las pérdidas ocasionadas

durante el proceso, que son sumamente elevadas

(en su mayoría por manipuleo del fundente),

pudiendo tomarse como una relación aceptable un

consumo de 1,5 Kg de fundente por cada Kg de

alambre.

Tiempo requerido para efectuar el trabajo:

Fuente: Publicación de ESAB-CONARCO Año XXVII Nº 125 - Septiembre 2006