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Automazione del taglio
La domanda sul costo relativo al funzionamento di un processo a getto d'acqua è frequente, poiché non è semplice comprendere la differenza tra l'utilizzo di una tipica macchina per il taglio al plasma e una macchina da taglio a getto d'acqua. Esistono consumabili diversi, fabbisogni di potenza diversi, costi relativi all'acqua e, soprattutto, il costo dell'abrasivo. L'abrasivo al granato può rappresentare fino al 75 percento del costo operativo orario totale di un sistema di taglio a getto d'acqua. Quindi, per un cliente che valuta l'impiego di una macchina a getto d'acqua è importante comprendere i vantaggi e i costi di tale processo.
Per approfondire le implicazioni di questa domanda, diamo un'occhiata a sei diverse configurazioni di un sistema a getto d'acqua. Queste configurazioni includono:
Per ciascuna di queste configurazioni è necessario valutare i costi su base oraria relativi all'alimentazione, alle parti soggette a usura, all'acqua e all'abrasivo. Tali costi sono riportati nel grafico seguente. Ciascuno di questi costi rappresenta la portata massima di acqua e abrasivo per l'orifizio di maggiori dimensioni utilizzato da ciascuna pompa alla sua pressione massima.
Se si esaminano gli stessi dati e si considera ogni cifra come percentuale del costo complessivo, il risultato è il seguente:
Dobbiamo prendere in considerazione tutte le componenti operative per comprendere quali sono gli elementi che compongono i costi del taglio a getto d'acqua. Le varie componenti operative coinvolte nel taglio a getto d'acqua includono:
Il costo dell'acqua costituisce la percentuale minore dei costi complessivi. In questo esempio, si utilizza una media nazionale di $ 3,51 per 4.546 litri. Sono incluse sia portata idrica di taglio massimo che l'acqua di raffreddamento per l'impianto idraulico. Il costo varia tra $ 1.200 e $ 2.500 all'anno. In queste cifre non viene considerato alcun costo aggiuntivo per la rete fognaria quindi, a seconda della località, il costo potrebbe essere superiore.
La percentuale successiva dei costi riguarda l'alimentazione elettrica necessaria per azionare la pompa intensificatrice. Supponendo una media di 7,46 centesimi per KWh, il costo sarebbe compreso tra $ 3.700 e $ 9.400 all'anno. Ciò presuppone un funzionamento di 6 ore al giorno di una pompa tra 50 e 125 HP.
La successiva percentuale di maggiore entità è costituita dai costi delle parti soggette a usura. Ciò include i costi per la sostituzione dell'orifizio, dei tubi di concentrazione, delle guarnizioni della pompa e di varie altre parti della pompa, calcolati su base oraria. Tali costi saranno compresi tra $ 5 e $ 22 all'ora quindi, considerando gli stessi presupposti, il totale sarà compreso tra $ 7.700 e $ 32.000 all'anno.
La percentuale maggiore dei costi è dovuta all'abrasivo. Un tipico abrasivo al granato costerà da 22 a 30 centesimi per libbra, a seconda del tipo di abrasivo, del volume acquistato e dello sconto negoziato.
Esistono due tipi principali di granato: ricavato da roccia dura e di origine alluvionale. La roccia dura o il pietrisco è una roccia frantumata a una dimensione di maglia specifica da pezzi più grandi di roccia granato. Il granato ricavato dalla roccia dura è più affilato e quindi, in genere, taglia un po' più velocemente. Il granato di origine alluvionale viene estratto dalle spiagge e dai letti dei fiumi, già ridotto in sabbia dalle forze naturali. Pertanto, i suoi grani sono arrotondati e tagliano un po' più lentamente. Per questo motivo, l'abrasivo ricavato dalla roccia dura è più costoso di quello di origine alluvionale. Per una media, consideriamo un costo di 25 centesimi a libbra.
Dobbiamo tenere presente anche la portata dell'abrasivo. La maggior parte del taglio di lamiere utilizzerà una portata da 1 a 2,3 libbre al minuto. Pertanto, in media, per l'abrasivo si spenderà tra $ 18 e $ 36 all'ora. Presupponendo 6 ore di taglio al giorno, il costo per l'abrasivo varierà da $ 110 a $ 220 al giorno o da $ 550 a $ 1.100 a settimana, da $ 2.200 a $ 4.400 al mese, da $ 26.000 a $ 55.000 all'anno.
Ora, per tradurre queste cifre nell'ambito pratico, dobbiamo considerare le differenze nella velocità di taglio, quindi possiamo calcolare un costo per pollice o un costo per parte, molto più utile per confrontare un processo con il successivo. Per questo calcolo, prendiamo in considerazione una parte di 10 x 10 cm tagliata da una lastra di acciaio dolce di spessore pari a 2,5 cm per una lunghezza di taglio totale di 40 cm. Di seguito è indicato il costo per parte risultante.
I valori effettivi cambieranno a seconda del tipo di materiale e delle dimensioni della parte, ma il costo relativo rimarrà invariato. Il grafico riportato in precedenza è utile per illustrare il vantaggio di risparmio sui costi delle pompe a pressione più elevata: anche se il costo orario effettivo è maggiore, il costo per parte risultante è inferiore.
Tuttavia, dobbiamo ancora considerare un aspetto importante dei costi totali, che comporterà una differenza rilevante. Il grafico riportato in precedenza non include i costi di manodopera, spese generali o oneri. Una volta inclusa una tariffa oraria per questi fattori, possiamo calcolare la differenza di ROI (return on investment, ritorno sull'investimento) tra un tipo di pompa e l'altro, aspetto che aiuta a giustificare l'acquisto di pompe più costose.
Il grafico seguente mostra una tariffa oraria che rappresenta i costi di manodopera e le spese generali. La tariffa è distribuita sul numero totale di parti che potrebbero essere tagliate in un periodo determinato di tempo. Il grafico risultante riportato di seguito mostra come la maggiore velocità di taglio con le pompe a pressione più elevata influisce sul costo complessivo.
Naturalmente, i calcoli non devono fermarsi a questi aspetti. È necessario prendere in considerazione anche vari altri fattori determinanti, ad esempio l'aumento del numero di parti che possono essere tagliate in un giorno e il conseguente aumento del profitto ricavato da tali parti. Per arrivare a un calcolo del ROI finale dobbiamo anche tenere conto della differenza nel costo delle apparecchiature. Tuttavia, questo aspetto verrà illustrato in un articolo successivo.