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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