Cálculo y estimación de costos de soldadura

¿Cuáles son los principales parámetros para el Costeo de Soldadura?

Para preparar estimaciones y costos de fabricaciones soldadas por arco, se deben tener datos de cálculos técnicos para determinar los costos directos de soldadura en función de los siguientes factores de costos directos:

  1. Consumo de electrodos/alambre de relleno para encontrar el costo de los consumibles,
  2. Tiempo de arco para calcular el costo de las horas de los soldadores, y
  3. Consumo de corriente a considerar el costo de la electricidad.

Cálculo de costos para consumibles de soldadura/electrodo

El primer paso es determinar la cantidad de electrodos necesarios para completar la unidad de longitud de un determinado tipo de unión.

Una vez que se conoce esto, el tiempo de arco y el consumo de corriente se pueden determinar mediante un cálculo simple. Como ejemplo, podemos tomar una junta a tope en V simple de 10 mm de espesor y 1 m de longitud, como se muestra en la siguiente figura.

cálculo del volumen de soldadura a tope

Aquí, el área de la sección transversal, dividida en segmentos A, B, C D, se puede calcular mediante aritmética simple. Esta área multiplicada por ‘m’ da el volumen por metro de longitud, que se puede expresar en cm 3 .

La densidad del acero es de 7,8 g/cm 3 . Usando este factor, se puede calcular el peso del metal de soldadura requerido para llenar la junta.

Con el peso total calculado anteriormente, al multiplicar el costo de los consumibles de soldadura (varilla/alambre de relleno), podemos determinar el costo de los consumibles de soldadura.

Cálculo del volumen de soldadura para soldadura de filete

Las tablas estándar para el peso del metal de soldadura para juntas de soldadura de filete comunes se dan a continuación como referencia:

ngcb4 Cálculo y estimación de costos de soldadura

Hay varios métodos para depositar metal de soldadura de, digamos, cinco electrodos en una placa, utilizando el amperaje medio del rango actual y dejando un trozo de 50 mm de longitud, y determinando su peso.

El cálculo del volumen de soldadura de filete es bastante simple una vez que tiene todas las medidas. Primero, debe calcular el área de la soldadura de filete en función del tamaño de la garganta utilizando la fórmula que se proporciona a continuación.

Luego, multiplique dos medidas, es decir, el área y la densidad del material de soldadura, para obtener el volumen total o el peso de soldadura del material de soldadura requerido, como se explica a continuación.

ngcb4 Cálculo y estimación de costos de soldadura

Alternativamente, uno puede referirse al fabricante de electrodos para la cantidad de electrodos necesarios para depositar 1 kg de metal de soldadura, o el peso del metal de soldadura obtenido de cada electrodo.

Cálculo del volumen de soldadura para soldadura a tope

El volumen de soldadura para segmentos típicos de soldadura a tope se proporciona en la siguiente tabla como referencia.

peso de la soldadura en soldadura a tope

Cuando se realizan estos cálculos, incluso las pequeñas desviaciones de las dimensiones prescritas en la preparación del borde o el ajuste conducen a aumentos significativos en el volumen de metal de soldadura requerido para la unión.

Por ejemplo, un aumento de 3° en un ángulo incluido en la junta en V de 60° conduce a un aumento del 5% en la sección transversal. Lo mismo ocurre con el ajuste inexacto.

¿Qué es la eficiencia de deposición de electrodos?

En lugar de proporcionar la información mencionada anteriormente, los fabricantes de electrodos suelen mencionar la eficiencia de deposición (DE) del electrodo en los manuales de los fabricantes de electrodos.

La eficiencia de deposición o DE se define como la relación entre el depósito de soldadura y el peso del alambre central fundido, expresado como porcentaje.

Por ejemplo, si un electrodo tiene 90% DE, se obtendrán 90 g de metal de soldadura por cada 100 g de alambre central fundido en el arco.

La eficiencia de deposición depende significativamente del tipo de electrodo utilizado, y se encuentra entre el 80 y el 95% para los tipos comunes que no contienen polvo de hierro y no tienen proporciones apreciables de ferroaleaciones, debido a que se produce alguna pérdida de metal por salpicadura y evaporación en el arco.

Se obtienen valores superiores al 100% cuando se incorpora suficiente polvo de hierro en el recubrimiento de fundente.

Ejemplo de cálculo del peso del electrodo

Puede calcular el peso de, digamos, 400 mm de longitud de alambre de 4 mm de diámetro, que es la longitud del alambre de núcleo que se funde a partir de un electrodo de soldadura revestido, de 4 x 450 mm de largo, después de permitir una longitud de cabo de 50 mm.

Si este peso es AA , y el DE del electrodo es 90%, el peso del depósito de soldadura producido por el electrodo es AA x 0,90. Si el DE es 120%, el peso sería AA x 1,20.

Conociendo el peso del metal de soldadura requerido para llenar una junta y el peso del metal de soldadura depositado por un electrodo, el número total de electrodos requeridos para la junta se puede estimar usando aritmética simple.

Cálculo del tiempo del arco de soldadura

El tiempo de arco es el tiempo de soldadura puro requerido para fundir la cantidad de electrodos necesarios para completar una determinada unión. Para encontrar esto, se multiplica el número de electrodos necesarios para la unión por el tiempo de fusión por electrodo.

Por supuesto, el tiempo de fusión debe determinarse para cada tipo de electrodo utilizado y para cada diámetro de electrodo utilizado, porque cada uno de estos tiene un tiempo de fusión diferente. El tiempo de fusión por electrodo depende de la corriente de soldadura utilizada.

En un taller se utilizan corrientes de soldadura que varían ampliamente según las condiciones. Cuando se quiere trabajar con precisión, se recomienda realizar pruebas para determinar los tiempos de soldadura para cada tipo de electrodo y diámetro para las condiciones actuales utilizadas en el propio taller.

El tiempo de soldadura puro obtenido al multiplicar el número de electrodos por el tiempo de fusión por electrodo no incluye el tiempo requerido para la remoción de escoria, cambio de electrodos, preparación del trabajo y otras operaciones incidentales pero inevitables.

Para llegar al tiempo total de soldadura, que incluye todas las demás operaciones que requieren mucho tiempo, existen dos métodos posibles:

a) El método preciso consiste en realizar estudios de tiempos para conocer el gasto de tiempo incidental en la soldadura.

b) Un método menos preciso pero que satisface plenamente los requisitos del trabajo de estimación, tiene en cuenta el gasto de tiempo incidental multiplicando el tiempo de soldadura puro por el denominado factor de tiempo de soldadura.

Coste del consumo de corriente de soldadura

Esto se refiere al costo de la energía eléctrica utilizada para soldar. Las siguientes ecuaciones ayudan a calcular este costo:

  • Kilovatios de arco = (Amperios de soldadura x voltaje de arco)/ 1,000
  • Kilovatio de entrada = (kilovatios de arco)/(% de eficiencia a voltaje de arco)
  • Costo de energía por hora = Kilovatios de entrada x tarifa por kwh
  • Costo de energía/metro = Costo de energía por hora/metro de longitud de soldadura depositada en una hora de arco.
  • Costo de energía por electrodo = Costo de energía por hora/No. de electrodos consumidos en una hora de tiempo de arco

Cálculo del costo de mano de obra de soldadura

El costo de la mano de obra directa de la soldadura generalmente cubre los salarios del soldador y el ayudante que ayuda a preparar el trabajo, la limpieza previa, etc.

A partir del número de electrodos consumidos por un soldador durante un turno, se puede calcular el peso total del metal de soldadura depositado.

Los salarios diarios combinados del soldador y su ayudante divididos por el peso del metal de soldadura dan el costo de mano de obra por kg de metal de soldadura.

Costo general en soldadura

Overheads cover all the costs involved in shop management. They may include the costs of supervision, maintenance services, equipment depreciation and repair, cost of cleaning and lighting, etc.

Overheads may in some cases even include the total electric bill including welding power costs. For easy calculation, the relation between labor cost and overhead cost is determined and the resultant factor is used for calculating overhead costs. I

n an average shop, the overhead cost may be three to five times the labor cost.

Thus the final cost of 1 kg of weld-metal of an electrode consists of the following individual costs:

  1. Cost of electrode per kg of weld-metal
  2. Labour and overhead costs per kg of weld-metal
  3. Power cost per kg of weld-metal
  4. Equipment cost per kg of weld-metal.

Items 3 and 4 together normally amount to a maximum of 10% of the total costs.

En la mayoría de los casos, por lo tanto, es suficiente comparar el costo de los electrodos y la mano de obra y los costos generales involucrados en su uso para juzgar la economía de varios tipos de electrodos.

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