Costos operativos del corte por plasma automatizado

Cómo calcular el costo de operación y el punto de referencia para mejoras

Publicado en 29/01/2016
Publicado por Hypertherm

En las operaciones mecanizadas más habituales de corte por plasma hay cuatro grandes costos más allá de la inversión inicial de capital: energía, gas, consumibles y mano de obra.

Costo de la energía

Gráfico que muestra el costo operativo del plasma en su mejor y peor caso

En las operaciones más habituales de corte por plasma hay cuatro grandes costos: energía, gas, consumibles y mano de obra.

Consumo energético = consumo energético x tiempo de arco encendido x $/kWh

El mayor consumidor de energía en un sistema de corte es la alimentación eléctrica de CC. La mayor parte de la energía consumida por el sistema se pone directamente a trabajar en el material en un arco de alta densidad energética muy caliente. Para obtener una idea aproximada del consumo de energía de un sistema de plasma, multiplique el amperaje de salida por el promedio de voltaje de operación. Para calcular el consumo de kilovatios de entrada, multiplique por un factor de eficiencia de alimentación de energía de alrededor del 85%. Por ejemplo, un sistema de plasma a 200 A tiene un voltaje de operación promedio de aproximadamente 140 V. Esto significa que la fuente de energía consume 28 kVA, así que el consumo de entrada se calcula como 28 kVA x 0.85 = 23.8 kW.

Para llegar al consumo diario o anual de energía, multiplique por el tiempo de funcionamiento o el tiempo de arco encendido promedio en un día. El tiempo de arco encendido es la cantidad de tiempo realmente dedicado al corte durante un intervalo de tiempo dado. Este puede ser medido por un contador de perforación y de tiempo de arco encendido o calculando a partir de distancias y velocidades de programación y la producción diaria. El tiempo de arco encendido variará según el tipo y el espesor del material, el tamaño de las piezas cortadas, el manejo del material, la velocidad de la máquina, la velocidad del control de altura de la antorcha y muchos otros factores.

Costo del gas

Los sistemas de plasma utilizan oxígeno, aire, nitrógeno, argón-hidrógeno y otros gases.

Costo del gas = consumo x tiempo de arco encendido x $/100 pies3

La tasa de consumo varía según el tamaño del sistema de plasma y diversas condiciones de funcionamiento. En general, el manual de operaciones proporcionará las tasas de consumo en pies3/h para un determinado tamaño de boquilla y presión de funcionamiento o ajuste del flujómetro. Por ejemplo, un sistema de plasma oxígeno a 200 A consume 70 pies3/h de oxígeno durante el corte. Para determinar el costo operativo, multiplique las tasas de consumo de gas plasma por el tiempo de arco encendido y el costo del gas.

El mismo sistema puede utilizar 300 pies3/h de protección de aire. El aire comprimido del taller generalmente se considera gratuito aparte de los costos de mantenimiento asociados a mantenerlo limpio. El agua de corte o la protección de agua también son económicos, pero los gases de protección como el nitrógeno, CO2y otras mezclas pueden ser costosos y deben ser calculados como se indica arriba.

Consumibles

El costo de los consumibles se puede rastrear en forma semanal, mensual o anual. Estos costos varían ampliamente, dependiendo no solo del costo de las piezas, sino del rendimiento y la duración de las piezas, los cuales dependen de muchos factores. La duración de los consumibles y de la antorcha de plasma varía según la aplicación, los parámetros de funcionamiento, la duración de los cortes, el número de perforaciones, la habilidad del operador, etc. La mejor manera de recopilar y empezar a controlar los costos de los consumibles es manteniendo registros diarios de la duración de las piezas medidos en cantidad de perforaciones y horas arco.

Costo de los consumibles = tasa de consumo x tiempo de arco encendido x costo de las piezas

Con el tiempo, en un entorno de producción, es posible hacer un seguimiento de cerca del número de perforaciones y el total de horas arco para un conjunto dado de piezas en un trabajo de corte dado. Si una antorcha de plasma es operada y mantenida de forma correcta, el costo anual de las antorchas, los dispositivos de remolinos de gas, protecciones, capuchones de retención y otras piezas debería ser bajo en comparación con el costo de la boquilla y el electrodo. Pero la realidad en muchos talleres es que el costo total de los consumibles es el doble del costo de la boquilla y el electrodo.

Costos de mano de obra

El costo de mano de obra puede calcularse usando la siguiente ecuación:

Costo de mano de obra = total de horas/año x tarifa por hora del taller x cant. de personas

La mayoría de los talleres tienen un operador y un ayudante por máquina por turno. Dependiendo de la calidad de los cortes de la máquina, puede haber varios trabajadores en operaciones secundarias o ninguno.

Obviamente, la mano de obra es el principal costo operativo del corte por plasma. Para obtener el máximo rendimiento de la operación de corte por plasma, el fabricante debe utilizar la mano de obra con prudencia. Eso no quiere decir que cada operador tenga que operar tres mesas de plasma. Una mejor solución es capacitar y pagarle a un buen operador que pueda mantener la máquina en marcha y producir buenas piezas.

Recomendaciones

Estas son algunas recomendaciones para optimizar los costos y la productividad de su sistema de corte.

  • Maximizar el tiempo de operación de la máquina—Un sistema de corte debería estar cortando. El mantenimiento preventivo es primordial para evitar el costoso tiempo muerto por reparaciones. Soluciones de manejo de materiales, tales como varias mesas de corte, puentes grúa y manipuladores de placas, pueden minimizar la carga y descarga manual y mantener al operador centrado en el proceso de corte. Los parámetros de avance de la máquina también importan. Si los controles de altura de la antorcha o velocidad de recorrido de la máquina son lentos, la máquina pasa más tiempo posicionando la antorcha que cortando el metal.

  • Minimizar las operaciones secundarias— El control de los costos de las operaciones secundarias se logra al optimizar la calidad de corte. Hacer esto requiere no solo una máquina bien cuidada, sino también un operador bien entrenado. Un operador altamente calificado produce más piezas cortadas de mayor calidad con menos material de residuo y menos correcciones en la línea. Obtener una buena calidad de corte del proceso PAC requiere un control cuidadoso de los parámetros del proceso y atención al detalle.

  • Controlar el costo de los consumibles- Controlar el costo de los consumibles, al igual que controlar la calidad de corte, recae sobre el equipo y el operador. Un buen operador obtiene el máximo rendimiento de un conjunto de piezas y previene fallas catastróficas.
Publicado en 29/01/2016
Publicado por Hypertherm