FACULDADE TECNOLÓGICA DO ESTADO DE SÃO PAULO Mecânica – Modalidade Soldagem

Soldagem

Estimativa de Custos em Soldagem

Fernando Simões Marques Dezembro de 2009

1. INTRODUÇÃO:

A soldagem em sua amplitude, é usada um processo de fabricação onde também utiliza outras operações como corte, usinagem, conformação mecânica, montagem, tratamentos térmicos e superficiais. Na soldagem existe ainda as etapas de pré aquecimento, de remoção da raiz da solda e outras, onde estes não serão considerados.

Na prática é fundamental a adoção de um procedimento de soldagem mais sofisticado (e mais caro) onde se reduz custos e pode se eliminar algumas etapa no processo de fabricação.

Cálculo utilizado, antes da globalização:

preço = custo + lucro

Globalização ! revisão das posições quanto à formulação dos preços. O preço do produto é determinado pelo mercado mundial. Desta forma a equação passou a ser:

lucro = preço custo

De modo geral o custo total (CT) de uma operação de soldagem qualquer, pode ser desmembrado em diversas parcelas:

CMO é o custo da mão de obra; CC é o custo dos consumíveis; CE é o custo da energia elétrica;

CM é o custo de manutenção; CD é o custo de depreciação e CMC é o custo de outros materiais de consumo.

O fator de maior peso nos custos da soldagem é a mão de obra. Neste caso, o custo da mão de obra mais o custo dos consumíveis representam cerca de 93% do custo da operação.

2. CUSTO DE MÃO DE OBRA: O custo unitário pode ser calculado incluindo salários, encargos sociais e custos fixos da empresa.

CMO (R$) = (custo unitário) (R$/h) x tempo de soldagem (h)

O tempo de soldagem tem como base as mesmas considerações tomadas para se obter o custo unitário e portanto, nos dois casos pode ou não se incluir os tempos de parada do soldador para troca de eletrodos, retirada de escória, etc. 2

Num cálculo mais focalizado, o custo da mão de obra pode levar em conta apenas o trabalho do pessoal envolvido diretamente com a soldagem, incluindo montadores e soldadores.

3. CUSTO DO CONSUMÍVEL:

O custo dos consumíveis (C) é dado pela soma dos custos do metal de adição (CMA), do fluxo (CF) e do gás de proteção (CG), se usados.

Inicialmente deve se avaliar o custo do metal depositado (CMD), calculado pelo produto da massa de metal depositado pelo custo do eletrodo ou vareta:

CMD (R$) = massa do metal depositado (kg) x custo do eletrodo (R$/kg)

A massa do metal depositado (MMD) é calculada pelo produto da área da seção transversal da junta, do comprimento da solda e da densidade do material.

A área da seção transversal depende do tipo de chanfro utilizado.

MMD (kg) = A (cm2) x L (cm) x (kg/cmρ3)

Chanfro Área da Seção Transversal

V Simples(e h)2 x tan (/2) + d x eθ

V Duplo0,5 x [(e – h)2 x tan (/2)] + d xθ e

K0,5 x [(e h)2 x tan ] + d x eθ

Y0,25 x [(e h)2 x tan ] + d x eθ e = espessura da chapa, h = nariz, = ângulo da junta, d = fresta θ Densidades aproximadas de algumas ligas

LigaDensidade (g/cm3)

Aço carbono 7,8 Aço Inoxidável 8,0

Ligas de Cobre 8,6

Ligas de Níquel 8,6 Ligas de Alumínio 2,8 Ligas de Titânio 4,7

O custo do metal de adição também deve levar em conta a parte que é perdida na forma de respingos, pontas descartadas etc., estimada pela eficiência de deposição ().φ

É calculado dividindo se o preço do metal depositado pela eficiência de deposição do processo.

A eficiência de deposição depende do processo e dos parâmetros de soldagem.

CMA (R$) = 100 x CMD (R$)/ (%)φ

Processo (%)φ

Eletrodos Revestidos: Comprimento: 350mm

Arames: SAW

Arames tubulares: FCAW 80 85

Em alguns casos não se utiliza material de adição (p. ex.: soldagem de chapas finas).

Em outros, além do metal de adição, se usam, fluxos de soldagem (arco submerso) e/ou gases de proteção (MIG/MAG ou TIG).

O custo do fluxo (CF) pode ser estimado pela razão (massa de fluxo consumido)/(massa de metal depositado), RMF.

Esta pode ser obtida com os fornecedores, para cada tipo de fluxo, e normalmente varia entre 0,9 e 1,2.

CF (R$) = MMD (kg) x RMF x preço do fluxo (R$/kg)

CG(R$) =[vazão de gás(l/min) x tempo dearco aberto(s) x preço do gás (R$/m3)]/60.0 Finalmente, o custo dos consumíveis CC é dado por:

4. CUSTO DA ENERGIA ELÉTRICA:

CE (R$) = [PE (R$/kwh) x PES (kw) x T (h)] / (E x 1000) Onde: 4

PE é o preço da energia elétrica, PES é a potência elétrica de saída, T é o tempo de arco aberto, E é a eficiência elétrica do equipamento. A eficiência elétrica média dos equipamentos de soldagem é fornecida pelos fabricantes.,

Exemplo: a eficiência de um transformador é de cerca de 80%, enquanto um gerador apresenta eficiência de cerca de 65%.

A potência de saída é obtida pelo produto da tensão (V) pela corrente (A) de soldagem.

5. CUSTO DE DEPRECIAÇÃO:

Os equipamentos de uma empresa sofrem desgaste ao longo de sua vida útil e é necessário determinar o valor de reposição destes, isto é; sua depreciação.

CD(R$) = (Valor do investimento inicial Valor residual)/Vida útil

O valor residual é o valor de venda do equipamento ao término de sua vida útil, devido ao desgaste, inadequação ou obsolescência.

A taxa de Depreciação é estabelecidas pela Secretaria da Receita Federal (SRF).

Taxas máximas de depreciação (SRF) Tipos de Ativos Taxa anual (%) Vida Útil(anos)

Prédios e Construções 425 Móveis e Utensílios 1010

Máquinas e Equipamentos1010 Veículos e Ferramentas205

6. CUSTO DE MANUTENÇÃO:

O custo médio de manutenção (CMM) tem como base os custos de manutenção do equipamento num certo período de tempo, dividido pelo número de horas de operação deste equipamento no mesmo período.

CM(R$) = CMM(R$/h) x tempo de operação (h)

Este custo pode ser avaliado para cada equipamento em particular ou para todo um conjunto. 5

7. CUSTO COM OUTROS MATERIAIS:

Outros materiais de consumo incluem: bicos de contato, líquido anti respingos, eletrodos não consumíveis, materiais de segurança, etc.

O custo destes deve ser levado em consideração no custo total de soldagem. O custo destes outros materiais de consumo pode ser estimado em valores médios de forma semelhante à usada na avaliação do custo de manutenção.

8. CONSIDERAÇÕES:

A avaliação dos custos deve ser feita para cada etapa ou processo ou de uma maneira mais geral, com base em valores médios.

Observe se também que os custos da soldagem podem ser expressos em R$/peça soldada, R$/kg de solda depositada, R$/m de junta soldada ou ainda em R$/h de operação. Cabe ao usuário determinar e utilizar as unidades mais adequadas em cada caso.

EXEMPLO: 1.1. Geometria da Peça:

Altura máxima de reforço: 3mm

1º Passo: Área da seção de soldagem.

Área total = 165,7 + 41,3 + 90 + 32 + 16 = 345mm² 6

3º Passo: Calcular o peso do metal depositado.

PMD = V * ρ PMD = 3,45 105 * 0,00785 = 2708g (2,7kg) Peso do material removido na goivagem (considerando remoção de 4mm de solda):

4º Passo: Determinar a quantidade de consumível.

QC = (PMD * L) / ED QC = (2,8kg/m) / ED

SMAW = 1,8kg/m (Eletrodo)

Processo ED

5º Passo: Custo do metal depositado.

A Custo do consumível CC = QC * PC

B Custo do metal depositado CMD = PMD * CC(Total)

6º Passo: Tempo de soldagem

A Por metro TS = PMD / (TD * FO)

B Por Kg

TS por kg = TS por metro / PMD SMAW TS = 7 / 2,8 = 2,5 = 2h 30min/kg

A Por kg

B Por metro

8º Passo: Custo da energia elétrica CEE = 1,73 * E * I * TS * W / 1000 * EF

A Por metro

B Por kg

9º Passo: Depreciação do equipamento

A Depreciação média por mês

B Depreciação por metro de solda

DE = DM/PM sendo PM = NHT * PMD/TS 10

C Depreciação por kq de solda

A Por metro

B Por kg 1

11º Passo: Custo total da soldagem TOTAL = CMD + CMO + CEE + DE + CM

A Por metro

B Por kg

12º Passo: Numero de passes

NP = PMD / PP sendo PP = TD / 0,6 * VS 12

Este caso prático pode gerar um padrão para a obtenção de um orçamento mais preciso dos custos que envolvem a soldagem, item este que é a causa de muitos prejuízos na indústria devido a falta de métodos para se estudar o valor total do equipamento a ser fabricado e repassar com o mínimo de erros possíveis ao comprador, obtendo assim a margem esperada de lucro. também mostrou algumas diferenças entre os processos que devem ser levados em conta principalmente em termos de economia e eficiência, ressaltando dentre os processos o arco submerso (saw) que se mostrou para este tipo de junta o mais indicado pela sua eficácia e menor custo, justificando o investimento necessário para se ter uma máquina dessas, mesmo que não haja uma alta demanda de soldagem de grandes espessuras.

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