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INSTITUTO DE SOLDADURA WEST ARCO
NOVIEMBRE DE 2012
MEDELLÍN
1. CONCEPTOS PARA LA
ESTIMACIÓN DE COSTOS EN LA
FABRICACIÓN DE UNIONES
SOLDADAS
Expone: Ing. Andrés Rengifo
Inspector CWI 12093151
Educador CWE 1209023E Asesor Técnico Especializado y Capacitador
Nacional
Soldaduras West Arco
arengifo@westarco.com
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JUNTA
JUNTA SOLDADA
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PROCESOS QUE CUBRE EL ANÁLISIS DE COSTOS
Proceso SMAW
Proceso GMAW
Proceso FCAW
Proceso GTAW
Proceso SAW
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CONCEPTOS BÁSICOS PARA EVALUAR COSTOS
COSTOS DE MATERIALES
COSTOS DE MANO DE OBRA
COSTOS DE ENERGÍA
COSTOS DE ADMINISTRACIÓN
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DEFINICIONES BÁSICAS
1. EFICIENCIA DE DEPOSICIÓN
(“Rendimiento del Material de Aporte”)
2. VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN
3. FACTOR DE OPERACIÓN
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CONCEPTOS BÁSICOS PARA EVALUAR COSTOS
COSTOS DE MATERIALES
Diseño de la junta.
Eficiencia de deposición.
Precio del metal de aporte.
Precio de otros materiales.
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SMAW
GTAW
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GMAW FCAW
SAW
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PROCESO METAL DE
APORTE
GAS DE PROTECCIÓN FUNDENTE CONSUMIBLES
SMAW Electrodo
Revestido
NN NN -
GMAW
Alambre Sólido
ó Metal-Cored
Necesario
NN
Toberas, boquillas,
aisladores, guayas
GTAW Opcional Necesario [Ar] NN Electrodo de tungsteno
y los de la pistola
FCAW
Alambre
Tubular
Con y Sin
NN
Toberas, boquillas,
aisladores, guayas
SAW
Alambre Sólido
ó Metal-Cored
NN
Necesario
Toberas, boquillas
ALGUNOS MATERIALES INHERENTES AL PROCESO DE SOLDADURA
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LA ANTORCHA DE TIG
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CARACTERÍSTICAS ÚTILES DE LA UNIÓN
A = Área transversal del depósito de soldadura,
sin refuerzo ó con refuerzo (m2) [tablas]
L = Longitud a soldar (m)
V = Volumen del metal depositado (m3)
V (m3) = A (m2) x L (m)
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CARACTERÍSTICAS ÚTILES DE LA UNIÓN
= Densidad del metal de aporte (kg/m3) NOTA: Para el acero es 7917 kg/m3
(0.286 lb/pulg3)
MD = Cantidad de metal depositado (kg)
MD (kg) = V (m3 ) x (kg/m3)
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METAL DE
SOLDADURA
DEPOSITADO
JUNTA A TOPE
METAL DE APORTE
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Grupo de Aleación
lb/in3 kg/m3
Acero al Carbono 0.286 7917
Acero Inoxidable 0.29 8027
Aleaciones de Cobre 0.31 8581
Aleaciones de Níquel 0.31 8581
Aleaciones de Aluminio 0.10 2768
Aleaciones de Magnesio 0.065 1799
Aleaciones de Titanio 0.17 4706
Tabla 8.9 Densidades aproximadas para algunas
Aleaciones Comunes de Ingeniería
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JUNTAS PRECALIFICADAS
JUNTAS PRECALIFICADAS PARA ALAMBRE E 71T1
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DISEÑOS DE JUNTAS PARA SMAW
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DISEÑOS DE JUNTAS PARA SMAW
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DISEÑOS DE JUNTAS PARA SMAW
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PESO DEL METAL DEPOSITADO EN SOLDADURAS DE FILETE
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METAL DEPOSITADO PARA SOLDADURAS DE FILETE
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PESO DEL METAL DEPOSITADO POR UNIDAD DE LONGITUD
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PESO DEL METAL DEPOSITADO POR UNIDAD DE LONGITUD
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PESO DEL METAL DEPOSITADO POR UNIDAD DE LONGITUD
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PESO DEL METAL DEPOSITADO POR UNIDAD DE LONGITUD
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PESO DEL METAL DEPOSITADO POR UNIDAD DE LONGITUD
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1. EFICIENCIA DE DEPOSICIÓN
Es la fracción total del consumible que se incorpora como metal depositado en la junta. Se designa como ED.
Depende exclusivamente del proceso que se esté utilizando.
El cálculo se realiza de forma experimental.
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Cómo determinar la
eficiencia de deposición?
Se pesa el consumible a utilizar
Se pesan las platinas sobre las cuales se va a depositar
el metal de soldadura.
Se establecen los parámetros a utilizar (amperaje,
voltaje)
Se deposita el metal de soldadura sobre las platinas y se
registra el tiempo durante el cual está encendido el arco.
Se pesan nuevamente las platinas (con el metal de
soldadura) y se pesa el consumible sobrante.
Se determina la relación por diferencia de peso.
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PROCESO DE SOLDADURA EFICIENCIA DE DEPOSICIÓN,
ED (%)
SMAW, Electrodos de 14” (356 mm) 55 a 65
SMAW, Electrodos de 18” (457 mm) 60 a 70
GTAW 99-100
GMAW, Alambre Sólido 90 a 97
GMAW, Alambre Metal Cored 92 a 98
FCAW 82 a 89
SAW 90 a 100
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COMPARATIVO EXPERIMENTAL
EFICIENCIA DE DEPOSICIÓN
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COMPARATIVO EFICIENCIA DE DEPOSICIÓN
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PESO TOTAL DEL METAL DE APORTE
ED = Eficiencia de deposición (%)
(rendimiento) [ tablas ]
WTMA = Peso total del metal de aporte (kg)
WTMA (kg) = MD (kg)
ED (%/100)
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DETERMINACIÓN COSTO DEL
METAL DE APORTE
PMA = Precio del metal de aporte ($/kg)
CMA = Costo del metal de aporte ($)
CMA ($) = WTMA (kg) x PMA ($/kg)
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2. VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN
Es la cantidad de material de aporte
depositado por unidad de tiempo. Este puede ser obtenido experimentalmente. Se identifica como VD.
Esta variable depende de:
Velocidad de avance del electrodo.
Intensidad de la corriente.
Diámetro del alambre o del electrodo.
Tipo de gas protector.
Longitud libre del alambre (Stick Out)
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Extensión del Electrodo
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VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN
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VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN PARA SMAW
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VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN PARA GMAW
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VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN PARA FCAW CON
PROTECCIÓN EXTERNA
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VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN PARA FCAW
AUTOPROTEGIDO
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VELOCIDAD DE DEPOSICIÓN PARA SAW
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TIEMPO DE ARCO ENCENDIDO
("TIEMPO DE LABOR")
tarco = Tiempo de arco encendido (h)
tarco (h) = WTMA (kg) x ED (%/100)
VD (kg/h)
tarco (h) = MD (kg)
VD (kg/h)
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3. FACTOR DE OPERACIÓN
Es el porcentaje (%) de tiempo en horas,
que está encendido el arco por cada hora de trabajo. Se identifica como FO.
El resto del tiempo es utilizado en tareas secundarias como:
Preparación de la junta.
Limpieza de los cordones depositados.
Pulido.
Cambio de electrodo.
Presentación, etc.
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FACTOR DE OPERACIÓN
MÉTODO DE SOLDEO FO ( % ) Manual 5 - 30
Semiautomático 10 - 60
Mecanizado 40 - 90
Automático 50 - 95
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FACTOR DE OPERACIÓN
PROCESO DE SOLDADURA FACTOR DE OPERACIÓN, FO (%)
SMAW 5 - 30
GMAW 10 - 60
FCAW 10 - 60
GTAW 5 - 20
SAW 50 - 100
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Factores de Operación Típicos
Los factores de operación típicos para los
principales procesos de soldeo son:
SMAW: 30%
FCAW : 60%
GMAW: 60%
SAW: 85%
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FACTOR DE OPERACIÓN
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TIEMPO TOTAL DE PRODUCCIÓN DE SOLDADURA
(TIEMPO DE SOLDEO)
tsoldeo = Tiempo de Soldeo (h)
tsoldeo (h) = WTMA (kg) x ED (%/100)
VD (kg/h) x FO (%/100)
tsoldeo (h) = FO (%/100)
t arco (h)
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DETERMINACIÓN COSTO DEL
GAS DE PROTECCIÓN
(GMAW, FCAW Y GTAW)
VD = Velocidad de deposición (kg/h),
[tablas]
FO = Factor de operación (%), [tablas]
FGP = Flujo del gas de protección (m3/h),
[tablas]
PGP = Precio del gas de protección ($/m3)
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CONSUMOS TÍPICOS DE
GAS DE PROTECCIÓN
CONSUMO, pies3/h : CFH
GMAW = 25 a 35 [12-17 L/min]
FCAW: menor 1/16" = 30-40 [14-19 L/min]
mayor 5/64" = 40-45 [19-21 L/min]
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CONSUMOS TÍPICOS DE
GAS DE PROTECCIÓN
PROCESO DE SOLDADURA FLUJO DE GAS [m3/h]
GMAW 0.8 a 1.2
FCAW 1.0 a 1.4
GTAW 0.5 a 1.0
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TIPO DE
GAS
UNIDAD DE
MEDIDA
CANTIDAD
COMERCIAL
COSTO EN
Mezcla m³ 7 m³ $/m³
CO2 kg 25 kg $/kg
δCO2=1.96 kg/m³ δAr=1.78 kg/m³
δHe=0.18 kg/m³ δO2=1.43 kg/m³
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DETERMINACIÓN COSTO DEL
GAS DE PROTECCIÓN
CTGP = Costo Total del Gas de Protección ($)
CTGP ($) = PGP ($/m3) x WTMA (kg) x FG (m3/h) x ED (%)
VD (kg/h) FO (%)
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DETERMINACIÓN COSTO DEL FUNDENTE
FF = Flujo de fundente (kgf /h)
r = Relación de fundente – alambre [FABRICANTE]
NOTA: Puede oscilar entre 1.2 a 1.6
r = FF (kgf /h)
VD (kg/h)
PF = Precio del Fundente ($/kg )
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DETERMINACIÓN COSTO DEL
FUNDENTE
CTF = Costo Total del Fundente ($)
CTF ($) = PF ($/kg) x WTMA (kg) x FF (kgf /h) x ED (%)
VD (kg/h) FO (%)
CTF ($) = PF ($/kg) x WTMA (kg) x r x ED (%)
FO (%)
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DETERMINACIÓN COSTO DE LA
ENERGÍA ELÉCTRICA
PEE = Precio de la energía eléctrica ($/Kw-h)
U = Voltaje utilizado durante el soldeo (v)
I = Amperaje utilizado durante el soldeo (A)
CTEE = Costo de la energía eléctrica ($)
CTEE ($) = PEE ($/Kw-h) x U (v) x I (A) x WTMA (kg) x ED (%)
1000 (w/Kw) VD (kg/h)
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DETERMINACIÓN COSTO DE
LA MANO DE OBRA
PMO = Precio de la mano de obra por hora ($/h)
CMO = Costo de la mano de obra ($)
CMO ($) = PMO ($/h) x WTMA (kg) x ED (%)
VD (kg/h) FO (%)
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COSTOS INDIRECTOS
Se incluyen los costos no relacionados directamente con la ejecución de la unión soldada:
Supervisión
Inspección
Mantenimiento
Depreciación de equipos
Servicios
Combustibles
Fletes
Otros costos de administración
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DETERMINACIÓN DE
COSTOS INDIRECTOS
CI = Costos indirectos ($/h)
CIT = Costos indirectos totales ($)
CIT ($) = CI ($/h) x WTMA (kg) x 1
VD (kg/h) FO (%)
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DETERMINACIÓN DEL
COSTO TOTAL DE LA FABRICACIÓN POR
SOLDADURA, CTFS ($)
CTMA ($)
CTGP ($)
CTF ($)
CTEE ($)
CMO ($)
CIT ($)
CTFS ($)
+
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TABLAS DE CÁLCULO RÁPIDO
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TABLAS DE CÁLCULO RÁPIDO
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TABLAS DE CÁLCULO RÁPIDO