David Gailey

Enfrentar as duras realidades de nossa economia atual pode ser um desafio.  Trabalhando em uma indústria onde cada centavo conta, é extremamente importante para os gerentes, engenheiros e soldadores examinar todos os processos para determinar onde estão as economias potenciais de custos e implementar as mudanças necessárias o mais rápido possível.  Olhando para o lado do equipamento de gás em aplicações de soldagem pode resultar em algumas economias significativas de custos com muito pouco investimento.  Além disso, fazer uma análise cuidadosa dos equipamentos de proteção de gás pode render algumas grandes recompensas.

Conheça seu processo

Antes de mais nada, conhecer intimamente o processo.  Qual a quantidade de gás necessária para produzir uma solda adequada?  Muitos processos de soldagem são extremamente desperdiçadores quando se trata de estabelecer as taxas de fluxo de gás de proteção.   O custo da blindagem do gás é um dos elementos mais caros em qualquer processo de soldagem. Quão difícil é para os soldadores estabelecer fluxos mais altos do que o necessário ou recomendado?  A maioria dos fabricantes de equipamentos oferece equipamentos de controle de fluxo ou acessórios que podem ser ajustados a um limite máximo, de modo que taxas de fluxo excessivas não possam ser usadas.

Além disso, a blindagem das pressões e fluxos de gás que são muito altos tornam o gás turbulento, atraindo óxidos e nitretos para a solda. A maioria dos soldadores, assim como os engenheiros de aplicação de soldagem, ainda não estão familiarizados com dispositivos de economia de gás inerte no mercado, como o Harris Inert Gas Guard^® (IGG) que pode economizar gás eliminando o surto de gás associado a cada puxão de gatilho.  Estes dispositivos existem há pelo menos 20 anos, mas parecem nunca receber muita atenção até que haja uma redução de custos ou uma retração econômica onde haja um esforço para eliminar o desperdício e expor os custos ocultos.

Como Funciona

Seu princípio de operação é muito simples; reduza a pressão da linha para eliminar o aumento de gás causado pela acumulação de pressão enquanto o processo está ocioso.  A maioria dos equipamentos de controle de fluxo utilizados com gases de proteção, seja de um cilindro ou de um sistema a granel, é projetada para operar a uma pressão nominal de entrada de cerca de 20 a 30 psig.  As aplicações que utilizam dióxido de carbono puro podem operar a pressões de até 50 psig.  Isto significa que toda vez que a tocha de solda é ativada, há uma pressão inicial de 20 a 30, ou 50 psig no bocal de solda.  Esta alta pressão estática faz com que uma grande quantidade de gás saia do bocal quando o gatilho da tocha é atingido.

Para obter uma imagem mais quantitativa disto, vamos supor o seguinte: 1) o processo de soldagem requer 35 scfh de argônio, 2) o medidor de fluxo instalado a montante e conectado à máquina de soldagem tem uma pressão de calibração de 20 psig.  Através de um difusor de gás típico, nestes ajustes, as vazões iniciais podem facilmente alcançar ou até mesmo exceder 180 scfh de argônio.  Embora a vazão caia rapidamente à medida que a pressão da linha decresce em direção às condições atmosféricas, isto ainda representa mais de 5 vezes a vazão necessária para a aplicação da soldagem.  Isto acontece a cada puxão do gatilho.  Não é raro que algumas aplicações tenham 200 a 300 puxões de gatilho por hora aumentando exponencialmente a quantidade de gás desperdiçado.

Obtenha os Números

Alguns cálculos são necessários para entender e perceber o quanto o potencial de economia de gás pode ser.  O Grupo de Produtos Harris introduziu um programa baseado na web para identificar parâmetros importantes e ajudar no cálculo da perda de gás de proteção.

O programa pode ser encontrado aqui. Os usuários precisarão coletar algumas informações antes de começar a usá-lo. O programa exige que o usuário informe o seguinte:

1. Diâmetro interno e o comprimento do tubo ou mangueira que vai do medidor de vazão ao alimentador de arame
2. Acúmulo de pressão estática; esta é tipicamente a pressão impressa no medidor de vazão de esfera e tubo.  Normalmente não será maior que 50 psig (para reguladores de vazão, pode ser necessário fazer uma medição física)
3. Qual é a pressão na linha enquanto o gás está fluindo; devemos assumir que esta pressão é muito baixa em torno de 3 ou 4 psig
4. Aproximadamente quantos gatilhos são puxados por hora no processo
5. O custo de 100 pés cúbicos de gás de proteção (na época desta redação, o argônio custava 21,33 dólares por 100 pés cúbicos de um fornecedor local)

O programa Harris fornece ao usuário uma estimativa da quantidade de gás desperdiçada para uma estação de soldagem.  Esta calculadora pode ser usada para cada estação para obter uma imagem mais clara da quantidade de gás que está sendo desperdiçada em toda a instalação.  Como exemplo, veja as seguintes variáveis abaixo com a economia anual estimada se for utilizado um economizador de gás Harris (#3000328).

• Comprimento da mangueira - 12 pés
• D.I. da mangueira - 3/16"
• Pressão da linha estática - 20 psig
• Pressão da linha de fluxo - 3 psig
• Número de puxões de gatilho por hora - 175
• Custo de 100 pés cúbicos de gás - $21,33
• Economia anual = $218,76
  
  Configuração típica com o regulador de fluxo Harris e o Inert Gas Guard instalado na saída.

O custo de varejo do economizador de gás Harris é significativamente menor do que a economia anual estimada e, para estes parâmetros, produzirá uma taxa média de retorno em torno de 115% por estação de soldagem durante três anos.  O programa da calculadora não leva em efeito vazamentos no sistema ou entradas variáveis que não são obtidas com precisão.  Os vazamentos de gás em uma grande instalação canalizada podem ser numerosos e mais vezes do que nunca passar despercebidos ou ignorados até que os custos de gás sejam avaliados e os esforços para controlar os custos sejam explorados.

Cuidado com os fabricantes que comercializam pequenos orifícios restritos em linha como protetores de economia de gás.  Estes dispositivos só resultam em uma queda de pressão através do orifício.  Durante condições estáticas, as pressões ainda subirão mais do que o necessário e haverá apenas uma quantidade simbólica de economia de gás alcançada.  Além disso, se estes dispositivos não forem instalados no local correto, então pode não haver nenhuma economia de gás apreciável.  A única maneira de eliminar efetivamente o surto de gás de proteção é introduzir um dispositivo regulador de pressão no sistema de gás.

Revisar Tudo

Depois de cuidar da necessidade imediata de economizar gás de proteção em cada estação de soldagem, os gerentes e engenheiros devem então voltar seus olhos para ver as deficiências em toda a instalação. Equipamentos de gás comprimido, tais como medidores de fluxo, reguladores, mangueiras, conexões rápidas, etc., que são comumente usados para controlar a pressão e o fluxo dos gases de proteção nos processos GMAW e GTAW, também podem ser uma fonte de vazamento de gás se não forem mantidos e substituídos em intervalos regulares.  Também devem existir procedimentos de manutenção preventiva para assegurar que o equipamento não seja utilizado além de sua vida útil esperada.  Entre em contato com o fabricante para saber com que freqüência o equipamento deve ser inspecionado e/ou substituído.

Por quanto tempo o equipamento de controle de pressão e fluxo de gás deve funcionar adequadamente em condições normais de serviço? O que é considerado um ambiente de serviço severo?  Quais testes devem ser incluídos nos gráficos de manutenção preventiva?  Estas são perguntas que os fabricantes são constantemente feitas pelos consumidores sobre o serviço e a expectativa de vida útil dos equipamentos de gás comprimido.  Infelizmente, as respostas são variadas e um tanto complicadas.

Considere o cliente "A".  Este cliente usa um cilindro de argônio por mês, pressurizando o medidor de vazão uma vez por semana para soldar por cerca de 20 minutos dentro de um edifício onde a temperatura, umidade e outros fatores ambientais são controlados.  Este regulador pode durar 10 anos ou mais sem necessidade de reforma ou substituição de quaisquer componentes principais.  De fato, o Grupo de Produtos Harris freqüentemente ouve de clientes que utilizam o mesmo regulador Harris desde a década de 1940 sem problemas, porém, estes são casos extremos.  Contraste com o cliente "B" que usa um regulador de fluxo de argônio/dióxido de carbono várias horas por dia em uma garrafa de óleo na costa do Golfo do Mississippi.  Devido ao ar salgado e ao ambiente agressivo dentro e ao redor de uma oilrig, este regulador pode precisar de uma grande reforma ou substituição em apenas três meses.  Como as aplicações para equipamentos de gás comprimido são tão variadas, a expectativa de vida útil é variada e proporcional ao serviço de gás e ao ambiente em que o dispositivo é utilizado.

Todos os sistemas de gás comprimido, incluindo tubulações, equipamentos, mangueiras e todas as conexões devem ser rotineiramente verificados quanto a vazamentos para garantir a integridade do sistema.  Para os medidores de vazão, reguladores, mangueiras e acessórios comercialmente disponíveis, os detectores de vazamento de líquido são mais eficientes na verificação de qualquer fuga de gás para a atmosfera.  Para tubulações, pode ser mais prático realizar um teste de linha estática com um manômetro em vários pontos para determinar se existem vazamentos.  O ponto mais importante é que estes sistemas de gás não podem ser ignorados e são freqüentemente a causa de custos excessivos de proteção do gás.  Os testes de vazamento em reguladores de gás e mangueiras devem ser feitos a cada instalação ou, pelo menos duas vezes por semana, enquanto os testes em gasodutos devem ser realizados uma vez por mês.

A economia de custos no gás de proteção pode ser alcançada se estas etapas forem implementadas e programas práticos de manutenção preventiva forem postos em prática.

David Gailey é o gerente de Produtos Especiais do The Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Ele está com a Harris há 27 anos e atuou como ex-presidente do Comitê de Aparelhos de Gás Industrial da CGA