Custos operacionais do corte a plasma automatizado

Como calcular o custo de operação e comparar para melhorar

Publicado em 29/01/2016
Publicado por Hypertherm

Em operações comuns de corte a plasma mecanizado, há quatro custos principais além do investimento de capital inicial: alimentação, gás, consumíveis e mão-de-obra.

Custos com energia

Gráfico ilustrativo do melhor e do pior caso de custo da operação a plasma

Em operações comuns de corte a plasma, há quatro custos principais: alimentação, gás, consumíveis e mão-de-obra.

Custo da alimentação = consumo de energia x tempo de arco ativo x $/kWh

O principal consumidor de energia em uma máquina de corte é a fonte de alimentação de CC. A maioria da energia consumida pelo sistema é colocada diretamente para trabalhar sobre o material em um arco muito quente e denso em energia. Para ter uma ideia superficial do consumo de energia de um sistema a plasma, multiplique a saída de corrente pela tensão média de operação. Para calcular os kW de entrada consumidos, multiplique por um fator de eficiência da fonte de alimentação de aproximadamente 85%. Por exemplo, um sistema a plasma de 200 A apresenta uma tensão operacional média de cerca de 140 V. Isso significa que a fonte de alimentação proporciona 28 kVA. Assim, a entrada consumida é calculada como 28 kVA x 0,85 = 23,8 kW.

Para obter o consumo de energia diário ou anual, multiplique pelo tempo de atividade ou de arco ativo em um dia. O tempo de arco ativo é a quantidade de tempo realmente gasto cortando durante um determinado intervalo de tempo. Isso pode ser medido por um contador de tempo de perfuração e de arco ativo, ou calculado a partir da programação das distâncias e velocidades e a produção diária. O tempo de arco ativo varia com o tipo e a espessura do material, tamanho das peças cortadas, manuseio do material, velocidade da máquina, velocidade do controle de altura da tocha e de muitos outros fatores.

Custos com o gás

Sistemas a plasma usam oxigênio, ar, nitrogênio, argônio-hidrogênio e outros gases.

Custo do gás = consumo x tempo de arco ativo x $/100 pés3

A taxa de consumo varia com o porte do sistema a plasma e as diversas condições da operação. Geralmente, as operações manuais fornecerão as taxas de consumo em pés3/h para um determinado tamanho de bico e pressão de operação ou ajuste de tubo de fluxo. Por exemplo, um sistema de 200 A de plasma a oxigênio consome 70 pés3/h de oxigênio durante o corte. Para descobrir o custo de operação, multiplique as taxas de consumo do gás de plasma pelo tempo de arco ativo e pelo custo do gás.

O mesmo sistema pode usar 300 pés3/h de ar de proteção. O ar de compressor geralmente é considerado isento de outros custos de manutenção para ser mantido limpo. Os cortes ou proteções de água também não são caros, mas os gases de proteção como o nitrogênio, CO2e combinações podem ser caros e devem ser calculados, conforme mostrado acima.

Consumíveis

Os custos com consumíveis podem ser acompanhados semanal, mensal ou anualmente. Esses custos variam amplamente, dependendo não apenas do custo das peças, mas do desempenho e da vida útil das peças, que dependem de muitos fatores. A vida útil dos consumíveis e da tocha a plasma varia com a aplicação, parâmetros operacionais, duração dos cortes, número de perfurações, habilidade do operador etc. A melhor forma de capturar e começar a controlar os custos de consumíveis é manter registros diários da vida útil das peças medidos em número de perfurações e horas-arco.

Custo de consumíveis = taxa de consumo x tempo de arco ativo x custo da peça

Com o tempo, em uma ambiente de produção, é possível acompanhar de perto o número de perfurações e o total de horas-arco em um determinado conjunto de peças em um certo trabalho de corte. Se uma tocha a plasma for operada e mantida corretamente, o custo anual das tochas, dos dispositivos de distribuição de gás, bocal, capas e outras peças deve ser baixo em comparação com os custos com bico e eletrodo. Mas a realidade em muitas oficinas é que o custo total com consumíveis é o dobro do custo com bico e eletrodo.

Custos de mão-de-obra

Os custos de mão-de-obra podem ser calculados usando a seguinte equação:

Custo de mão-de-obra = total de horas/ano x taxa por hora da oficina x número de pessoas

Muitas oficinas têm um operador e um ajudante por máquina a cada turno. Dependendo da qualidade dos cortes da máquina, pode haver diversos trabalhadores em operações secundárias ou nenhum.

Obviamente, a mão-de-obra é o maior custo operacional para o corte a plasma. Para obter o máximo de sua operação de corte a plasma, o fabricante deve empregar a mão-de-obra com sabedoria. Isso não significa que cada operador precisa operar três mesas de plasma. Uma solução melhor é pagar e treinar um bom operador que possa manter a máquina funcionando e produzindo peças boas.

Recomendações

Aqui estão algumas recomendações para otimizar seus custos com máquinas de corte e aumentar a produtividade.

  • Maximize o tempo de atividade da máquina— Uma máquina de corte deve estar cortando. A manutenção preventiva é essencial para evitar os onerosos tempos de paralisação para reparos. Soluções de manuseio de material, como diversas estruturas de corte, gruas e manuseadores de chapa podem minimizar o carregamento e descarregamento manual e manter o operador concentrado no processo de corte. Os parâmetros de movimento da máquina também são importantes. Se a velocidade de transversão da máquina ou os controles de altura da tocha forem lentos, a máquina gasta mais tempo posicionando a tocha do que cortando metal.

  • Minimize operações secundárias— O controle dos custos das operações secundárias é obtido por meio da otimização da qualidade do corte. Para isso, é necessário não só uma máquina bem mantida, mas também um operador bem treinado. O operador altamente habilidoso produz mais peças cortadas de qualidade mais alta, com menos material de recorte e menos retrabalho ao longo da linha de produção. Obter boa qualidade de corte com o processo PAC exige controle cuidadoso sobre os parâmetros do processo e atenção a detalhes.

  • Controlar os custos de consumíveis— Controlar os custos de consumíveis, assim como controlar a qualidade de corte, é responsabilidade dividida entre equipamento e operador. Um bom operador extrairá o máximo de um conjunto de peças e evitará falhas catastróficas.
Publicado em 29/01/2016
Publicado por Hypertherm