UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAPOSGRADO Y MAESTRÍA EN MANTENIMIENTOS DE PLANTAS INDUSTRIALESDiseño y Metalurgia de la SoldaduraProf. Ing. Alexis Tejedor De León, PhDwww.AlexisTejedor.org

COMO ECONOMIZAR ENERGÍA ELÉCTRICA EN LA SOLDADURA

En virtud del eminente aumento en los costos de la energía eléctrica, se torna necesario maximizar la utilización de la misma. Independientemente de esta situación, la economía de la energía eléctrica o la utilización eficiente de la energía eléctrica, debe ser una preocupación cons-tante de todos aquellos que realizan cualquier tipo de soldadura, pues de lo contrario, los costos involucrados en su empresa se verán afectados significativamente.

En muchos países, es común tener en cuenta estos cuidados y es fundamental en el mo-mento de adquirir cualquier tipo de equipo destinado a la soldadura. No solamente el precio se debe tomar en consideración, sino que también:

EFICIENCIA ELÉCTRICA DEL EQUIPO – SEGURIDAD – CICLO DE TRABAJO

GARANTÍA – RECURSOS – TRIFÁSICO O BIFÁSICO – COSTOS DEL MANTENI-MIENTO.

En este documento vamos a referirnos solamente a la soldadura por arco eléctrico, la cual utiliza energía proveniente de la red de distribución eléctrica, procesos que corresponden a nivel mundial por más del 70% de las soldaduras realizadas en la industria metal – mecánica.

En la soldadura eléctrica, el calor utilizado para la fusión del metal proviene de la energía de la red eléctrica, en la cual la fuente de soldadura está conectada. Ese calor se genera por la co-rriente y la tensión en el arco eléctrico, ya que la soldadura no es nada más que el corto circuito entre dos polos.

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Porta electrodo Fuente de

energía

ElectrodoConexión al electrodo

Conexión a la piezaMetal base

Prendedor

La energía eléctrica retirada de la red se modifica – por diferentes medios – para que se obtenga en la salida de la fuente, la cantidad de corriente (A) y de Tensión (V) necesarios para el proceso de soldadura en sí.

Durante esa modificación, la relación de la Potencia de Salida (Kw) para la de Entrada (Kw), ocurren pérdidas generadas por la resistencia interna y de las características de la fuente de soldadura y otras pérdidas que ocurren, por ejemplo, por instalaciones incorrectas del equipo como un todo.

Las pérdidas son más intensas en las fuentes que presentan Baja Eficiencia Eléctrica, como es el caso de las Fuentes Bifásicas.

Muchos “camarones” se realizan, según nuestra opinión, solamente desde el punto de vis-ta comercial, dejando de lado los aspectos técnicos y este olvido le puede costar muy caro para su operación.

Un ejemplo clásico del desperdicio y de la pérdida de energía eléctrica, son los pequeños Transformadores, que se venden para uso, principalmente en talleres de ebanisterías o aquellos dedicados a actividades de mantenimiento.

El usuario compra esos transformadores por su bajo costo de venta en el mercado, pero se olvida de considerar los puntos arriba mencionados.

Muchos transformadores, no poseen el interruptor para desconectar el equipo cuando no se esté utilizando y no ofrecen ningún tipo de protección térmica o eléctrica que pueda proteger tanto al soldador o a su patrinomio. También son Bifásicos – en función de la tecnología – lo que aumenta aún más el consumo de energía eléctrica y que cuando no se está soldando quedan co-nectados y consumiendo energía. Es como si dejásemos la llave de la pluma abierta al salir de casa.

En las aplicaciones industriales, donde se utilizan Procesos de Soldadura que presentan mayor demanda de energía debido a la Potencia de Soldadura necesaria, las Fuentes de Soldadura son usualmente Trifásicas – en virtud de la tecnología y de los procesos –y pueden también gene-rar grandes desperdicios de Energía Eléctrica con el aumento excesivo en los costos de produc-ción, si no son adquiridas adecuadamente o por presentar baja eficiencia eléctrica.

La Fuente de Soldadura ideal es aquella que presenta una relación 1:1, o sea, se obtiene en la Salida de la Fuente la misma Energía/Potencia que se retira de la red eléctrica. Sería una efi -ciencia eléctrica del 100%.

Como eso no es posible – siempre existen pérdidas de energía causada por la resistencia interna de la Fuente – existen en el mercado de equipos de soldadura, fuentes que presentan ma-yor o menor eficiencia eléctrica, y esto es fundamental a la hora de adquirir el producto.

Algunas Fuentes de Soldadura, incluso las industriales, presentan eficiencias eléctricas abajo del 60%, lo que a grosso modo equivaldría a decir, que su empresa está desperdiciando 40% de la Energía Eléctrica, la cual no fue consumida dentro del proceso productivo.

Al final del mes, su empresa pagará ese desperdicio o incluso, puede representar un exce-so que puede comprometer la demanda contratada con la concesionaria de la energía eléctrica.

Consumo de Energía en Vacío (máquina conectada sin estar soldando). La fuente de sol-dadura cuando no está soldando, consume energía eléctrica por el sistema de ventilación y ali -

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mentación de los controles internos. Esa energía se denomina Consumo en Vacío. Existen fuentes que por tener el ventilador conectado directo genera un consumo mayor que Kw. ¿Qué represen-taría para su empresa 10 – 50 ó 200 equipos como esos conectados?

Existen otros factores que generan desperdicio de energía eléctrica y costos elevados de mantenimiento, causados por el equipo de soldadura, tales como: la alta impedancia en los circui-tos, los harmónicos en la red eléctrica, utilización incorrecta del equipo o proceso, fuente de sol-dadura super o sub dimensionada, y otros.

¿Por qué la diferencia en la eficiencia eléctrica y mayor consumo entre las fuentes de sol-dadura?

El primer motivo es el proyecto. Algunas empresas desarrollan y fabrican la fuente de sol-dadura para operar en el límite o utilizan tecnología y materiales para VENDER el producto. O sea, se torna un asunto comercial. Diversas empresas los fabrican sin la utilización de criterios normativos, sacrifican seguridad, eficiencia y otros criterios importantes para su utilización. Los que los torna, obviamente, baratos.

En las fuentes de soldadura para utilización industrial, no es muy diferente el asunto, pues muchas, presentan baja eficiencia eléctrica, falta de seguridad y baja calidad, desde el proyecto hasta su fabricación. Costo inicial bajo, se transforma en desperdicio futuro.

Una comparación de la calidad entre esos equipos puede ser realizada por la garantía ofre-cida por los fabricantes. Mientras algunos ofrecen 6 meses o un año de garantía contra defecto o fallas de fabricación, otros ofrecen hasta 3 años de garantía total. Por lo tanto, esta es una justifi-cación bastante fuerte en la diferencia de Calidad y en los Precios de Venta.

Otro motivo sería el comercial. La necesidad, por diversas razones, de VENDER, genera una competencia donde, aliado al motivo Proyecto, a veces, se compromete e imposibilita la fa-bricación de fuentes de soldadura y otros componentes del proceso, que presenten Tecnología agregada al Producto y que puedan ofrecer al usuario beneficios tales como: economía en ener-gía, mayor eficiencia en el proceso, facilidad en el mantenimiento y otros; los que afectan directa-mente los costos de la producción, competitividad de la industria y apoyos a programas de cali -dad y, en el presente caso, al de economía de la energía eléctrica.

Entonces, ¿qué sería lo ideal?

En primer lugar, adquirir equipos proyectados y fabricados según normas que reglamen-ten la fabricación de equipos eléctricos y otros, tales como la NEMA - CSA - UL - ABNT – en-tre otras, que ofrezcan al usuario / comprador Seguridad en la utilización del producto; al opera-dor y al patrimonio. Mejor eficiencia –minimizando los gastos y pérdidas con energía eléctrica. Operar de acuerdo con el Ciclo de Trabajo especificado por el producto – para atender los requi -sitos de servicio y aplicación. Garantía en la calidad del producto – justificando la inversión del comprador. Repetitividad en el rendimiento –garantizando los parámetros y la calidad durante el trabajo. Menor costos de mantenimiento – muchos equipos presentan costos iniciales bajos y pre-cios elevados en las piezas de reposición.

Cálculo de la Eficiencia de la Energía

Al adquirir una fuente de soldadura, pregúntele al vendedor sobre la eficiencia del equipo. Solicite la eficiencia bajo diferentes parámetros de trabajo (Amperios x Voltios). Pregunte tam-bién cuál es el consumo de la fuente cuando la fuente está conectada y no está soldando. Para cal -

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cular los costos de la energía, contacte la concesionaria de energía local o verifique por sus cuen-tas pagadas mensualmente cuánto está pagando de energía (Kw/hora ).

Trate de saber de la existencia de multas o no, cuando se pasa de la demanda o si existen costos diferenciados en horarios picos de consumo.

Para calcular la Eficiencia de Energía de la fuente de soldadura utilice la siguiente fórmu-la:

Potencia en la Salida (Kw) = [Amperios en la salida X Voltios en la salida ] / 1000

Potencia en la Entrada (Kw ) = Potencia en la salida / Eficiencia eléctrica de la fuente

Para calcular los costos de la energía para la fuente de soldadura utilice la siguiente for-mula:

Costo = [Potencia en la Entrada Kw X Tiempo de soldadura] + [Consumo en Vacío X Tiempo en Vacío ] = [Kw/hora + Kw/hora] X Costo de la Energía en Kw/hora

Obs. El consumo en vacío es cuando la fuente de soldadura está energizada, pero no se es-tá soldando. La economía de la energía eléctrica y eficiencia son importantes a pesar de que la fuente de soldadura permanezca 75% del tiempo en vacío (sin soldar, pero conectada).

Importante: Algunas fuentes de energía poseen un sistema de ventilación automático, o sea, el ventilador funciona solamente cuando necesario. Este sistema permite una economía en la energía eléctrica y minimiza la entrada de contaminantes hacia el interior de la máquina, lo cual reduce el nivel de ruido en el ambiente, la periodicidad del mantenimiento y los riesgos de daños internos en la fuente.

Recuerde considerar en los cálculos los costos la cantidad de equipos en operación en su empresa. Con la economía en la energía eléctrica y adquiriendo fuentes de soldadura con eficien-cias superiores al 75%, y la recuperación de la inversión se garantiza y varía en el orden de 2 a 5 años (solamente con la economía de la energía eléctrica)

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