Ao ler o título deste artigo: máquinas de solda inversora x de transformador, pode parecer que estávamos muito entediados em uma tarde de domingo e começamos a pensar na solução para um problema que já foi resolvido.
Mas a verdade é que até agora existe uma dúvida constante entre os soldadores profissionais sobre os prós e contras destes dois sistemas. Um sistema existe há décadas e o outro se parece com o novo galo no curral.
Uma questão constante
Basicamente, esse debate entre máquinas de solda inversoras e de transformador é uma questão de manter a tradição ou aderir à inovação. Como as máquinas de solda de transformadores existem desde sempre, alguns especialistas acreditam que devemos continuar a usá-las, caso contrário, seria dizer adeus à confiabilidade.
Por outro lado, alguns usuários veem as máquinas de solda inversoras como a solução para todos os seus problemas. Eles estão maravilhados com todos os recursos que esses dispositivos oferecem com o apertar de um botão. Na verdade, os modelos mais novos oferecem alguns recursos que podem melhorar os resultados a ponto de um operador médio produzir soldas semelhantes a dois trabalhadores altamente qualificados.
Em algum momento, os fabricantes de equipamentos de soldagem tentaram construir uma máquina que reunisse as vantagens de cada tecnologia, tanto transformadores quanto inversores. Eles tentaram unir o melhor dos dois mundos, mas falharam. O produto final era muito complicado e muito caro. Isso nos deixa hoje ainda em busca da resposta perfeita para nosso entusiasmado debate entre máquinas de solda inversoras e de transformador.
Podemos dizer que as inversoras estão assumindo o mercado de máquinas de solda hoje? Pois veja bem: de todo o catálogo atual da Miller Welds (com centenas de máquinas) apenas 4 são transformadores. A tendência é clara, mas ainda há espaço para as conhecidas máquinas transformadoras.
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O que são máquinas de solda de transformador
As máquinas de solda de transformador são os equipamentos de soldagem tradicionais desde a sua criação, há cem anos. Eles são considerados o burro de carga da indústria. Essas máquinas de solda são tipicamente de serviço pesado, requerem eletricidade da rede elétrica e são amplamente utilizadas para aplicações de soldagem industrial pesada ou como equipamento estabilizado em oficinas de soldagem.
A tecnologia do transformador pega uma corrente de alta voltagem e baixa amperagem e a inverte em uma corrente de baixa voltagem e alta amperagem. Dessa forma, uma entrada AC de alta tensão (como 110 V, 220 V, 380 V etc.) com uma corrente de baixa amperagem (como 30 A, 40 A, 60 A etc.) torna-se 17 V – 45 V a 200 A – 600 A.
Um pouco de história
A soldagem é uma atividade industrial desde o século XIX. No início, apenas a soldagem a gás poderia ser feita. As primeiras máquinas de solda do tipo transformador foram inventadas na década de 1920, quando descobriram que os transformadores também poderiam ser usados para produzir um arco de solda. Desde então, as máquinas de solda de transformador passaram por uma série de melhorias no controle do arco. Esta pesquisa e desenvolvimento também trouxe a necessidade de criar eletrodos de soldagem a arco revestidos, que ainda usamos hoje.
A Primeira Guerra Mundial foi um ponto de inflexão para a soldagem, devido à necessidade de produzir navios e tanques, construídos quase inteiramente em metal. Antes unir duas chapas de metal só era possível por rebitagem e soldagem a gás.
No período entre 1920 e 1930, as máquinas de solda de transformador tornaram-se populares devido à extensão do tecido elétrico. O Empire Building, cuja construção começou em 1930 utilizando apenas máquinas de solda de transformador, é um exemplo do que se pode conseguir com as máquinas de transformador.
Os anos após a Segunda Guerra Mundial trouxeram muito desenvolvimento para a soldagem, devido à necessidade de fabricação e construção. Surpreendentemente, por cerca de 50 anos, a tecnologia usada para soldagem não mudou. Isso nos mostra a durabilidade e confiabilidade ao longo dos anos das máquinas de solda de transformadores.
O que são máquinas de solda inversoras
Por outro lado, temos a promissora máquina de solda inversora. As inversoras são máquinas que utilizam tecnologia moderna para melhorar a eficiência. Na verdade, a maioria também é baseada em transformador, mas usa eletrônica de estado sólido para reduzir seu tamanho e aumentar sua potência.
As máquinas de solda inversoras trabalham aumentando a frequência de entrada de energia de 50 Hz para algo entre 20.000 e 100.000 Hz. Eles usam interruptores eletrônicos, que ligam e desligam até 1 milhão de vezes por segundo. Essa alta frequência energiza o núcleo 100.000 vezes por segundo, em vez de 60 vezes por segundo, como é típico para unidades transformadoras, permitindo que o inversor aumente significativamente a frequência AC.
Eles normalmente incluem funções digitais (via hardware e software) para controlar a estabilidade do arco, fluxo de gás de proteção, frequência, amperagem inicial e final, largura do cone do arco, equilíbrio AC, perfil do cordão, recuo do fio, indutância, bem como outras variáveis de soldagem.
As inversoras são máquinas de solda compactas, leves, versáteis e eficientes. Elas geralmente podem lidar com vários processos de soldagem, com a ajuda de componentes eletrônicos e software. Elas também podem soldar uma variedade de materiais, incluindo aço inoxidável e aço carbono.
Uma história diferente
As inversoras começaram devido ao surgimento de aplicativos eletrônicos e relacionados a software, tão comuns na década de 1980. Essa década foi um tanto experimental para máquinas de solda inversoras, que começaram a ser fortemente comercializadas na década de 1990.
No entanto, seu começo não foi tão fácil. As inversoras causaram muitos problemas aos fabricantes no início, quando alguns deles se queimaram no meio de uma negociação. Foi difícil tirar essa memória e aumentar a confiança dos investidores. Além disso, os primeiros modelos eram muito caros, devido aos componentes eletrônicos e fabricação especializada. Por muitos anos, as perspectivas eram sombrias para as máquinas de solda inversoras. Essa história começou a mudar nos anos 2000.
Desde então, os fabricantes encontraram maneiras de continuar a melhorar as máquina de solda inversoras. Através da adição de eletrônicos e software de estado sólido, eles aumentaram o número de funções que esses dispositivos são capazes. Alguns avanços em segurança (VDR) e proteção contra o meio ambiente foram adicionados para produzir equipamentos mais resistentes, capazes de funcionar sem problemas nas piores condições de trabalho.
O que é o IGBT
Não podemos falar sobre os fundamentos das máquinas de solda inversora sem mencionar o IGBT. Esta sigla significa Transistores Bipolares de Porta Isolada (Inglês). Eles são uma tecnologia de três terminais baseada em semicondutores usada para substituição de energia elétrica de alta eficiência. Eles são usados para sintetizar formas de onda complexas.
Os IGBTs não estavam presentes no início da produção de máquinas de solda inversoras. Naquela época, elas usavam sistemas MOSFET, mas estes não eram eficientes o suficiente para lidar com altas tensões, levando a falhas precoces em muitas unidades. Os IGBTs vieram para ficar e hoje estão presentes não só em equipamentos de soldagem, mas também em todos os tipos de dispositivos eletrônicos.
Inversoras vs de transformador: Vida útil do equipamento
Se alguém faz a mesma coisa há mais de 100 anos, com certeza é um especialista no assunto. Bem, os fabricantes de soldagem vêm construindo máquinas de solda de transformador há mais de 100 anos. Durante todo esse tempo as máquinas de solda de transformador passaram por uma série de atualizações e melhorias que resultaram em um equipamento muito robusto e durável.
Muitas máquinas de solda de transformador duram várias décadas. Unidades com cerca de 50 anos, ainda em uso, podem ser encontradas em algumas fábricas. Se você está pensando em deixar equipamentos para seus filhos ou netos, uma máquina de solda de transformador pode ser a certa para você.
Obviamente, como as máquinas de solda de transformador existem há 100 anos e as inversoras há apenas 30, a comparação é um pouco injusta.
Uma coisa que ainda trabalha contra a durabilidade das máquinas de solda inversoras são as condições ambientais encontradas ao ar livre. Alguns fatores como umidade, poeira, etc. podem afetar os componentes internos da máquina, aumentando a probabilidade de falha e reduzindo sua vida útil.
Nos últimos anos, houve uma vida útil mais longa para os equipamentos de solda inversores. Ainda assim, só o tempo dirá se eles serão capazes de vencer as máquinas de solda de transformador “todo-o-terreno” e duráveis. Sim, os transformadores ganham neste ponto.
Inversoras vs de transformador: Confiabilidade
Se você perguntar a alguém qual é o recurso que eles mais valorizam em seu carro, a confiabilidade é a resposta dada com mais frequência. Já com as máquinas de solda não é diferente.
Agora, a confiabilidade tem uma importância maior dependendo do uso que você vai dar a essa máquina de solda. Você tem um hobby ou por acaso gostaria de soldar algo possivelmente? Ou você possui uma oficina de metal que solda dia após dia? Como você pode ver, a confiabilidade que você precisa do equipamento varia.
Em termos gerais queremos poder usar o equipamento sempre que precisarmos. Portanto, a confiabilidade é um fator importante, sem dúvida. Nesta área, as máquinas de solda de transformador existem há 100 anos. Eles foram atualizados e aprimorados pelos fabricantes, para o produto que temos hoje. Muitas oficinas possuem máquinas de solda de transformador que realizam a soldagem dia após dia, sem paradas, e com manutenção básica. Esse poderia ser o significado de confiabilidade.
Como as máquinas de solda inversoras estão no mercado há apenas 30 anos, podemos dizer que ainda é um produto em desenvolvimento. Temos visto um aumento na confiabilidade deste equipamento ao longo dos anos. Mas é muito cedo para dizer que eles venceram os transformadores neste ponto.
As máquinas de solda de de transformador vencem esta rodada.
Inversora vs de transformador: Multifunções
Aqui está um claro vencedor: máquinas de solda inversoras. Os equipamentos de solda de transformador fornecem funções úteis essenciais por meio de métodos mecânicos, mas são superados em número por inversoras devido à eletrônica e ao software que eles contêm.
Em uma máquina de solda inversora básica, você pode ter vários processos de soldagem disponíveis. Apenas como exemplo: uma inversora AC TIG pode gerar diferentes formas de onda, como triângulo, quadrado e liso, enquanto os transformadores são limitados a uma onda senoidal simples. Outra possibilidade nas inversoras é a possibilidade de realizar TIG pulsado, ideal na soldagem de metais finos.
Falando em processos, em uma máquina de solda inversora razoavelmente pequena e portátil, você pode ter AC/DC TIG, MMA, MIG e fluxado disponíveis com entradas de tensão dupla. Mais ou menos como um canivete suíço, certo?
Como já falamos, esse artigo tem uma campeã, as inversoras.
Inversora vs de transformador: Custos
Os custos nunca são fáceis de definir. Ao calcular os custos neste debate entre inversoras vs de transformador, devemos dividi-los em pelo menos 3 aspectos:
- O custo de aquisição do equipamento
- Os custos relacionados ao uso do equipamento
- Os custos relacionados à manutenção, reparos e paradas
O custo de aquisição do equipamento é uma lacuna que vem fechando nos últimos 20 anos. Como dissemos antes, quando foram lançados recentemente, as máquinas de solda inversoras eram muito caras. Com o tempo, os componentes eletrônicos usados para fabricá-las caíram de preço, resultando em equipamentos mais baratos e com mais funções. Hoje pode-se dizer que o custo de aquisição de qualquer um dos sistemas é quase o mesmo.
Os custos relacionados ao uso do equipamento apontam para o consumo de energia. Como as inversoras são mais eficientes, a maioria dos especialistas concorda com uma economia de energia de cerca de 10 a 20%. Quando falamos de manufatura industrial, esse percentual aparentemente pequeno pode representar milhares de dólares.
Manutenção, reparos e tempo de inatividade são custos discutíveis. Por um lado, é fato que os equipamentos de solda de transformador quase não precisam de manutenção e ainda assim podem durar muito tempo em canteiros de obras difíceis, enquanto as inversoras são propensos a falhas se enfrentarem condições difíceis.
Também é verdade que as máquinas de solda inversoras utilizam componentes eletrônicos caros que, quando falham, geram reparos com custo alto, devido a peças de reposição e mão de obra especializada. Porém, se a inversora for bem administrada e mantida em condições ideais, as chances de o equipamento precisar de reparos são muito baixas.
Levando em consideração todos esses 3 pontos, vemos claramente que as máquinas de solda inversoras ganham pelo lado do custo.
Inversora vs de transformador: Outras Diferenças
Até agora, consideramos 4 diferenças principais neste debate entre inversoras x de transformadores. Mas há mais pontos a serem discutidos. Vamos agora revisar como esses dois sistemas diferem um do outro em termos de desempenho, ambiente de soldagem e eficiência.
Inversora vs de transformador: Desempenho
O desempenho de uma máquina de solda está relacionado com o quão bem ela faz seu trabalho. O objetivo principal de uma máquina de solda é manter um arco estável. Ao longo dos anos, o desenvolvimento das máquinas de solda de transformador atingiu um ponto em que podemos dizer que elas fornecem um arco razoavelmente estável. No entanto, não podem alterar o arco em tempo real, portanto, são propensos a flutuações de tensão de arco, explosão de arco, etc.
Esta situação é ainda mais difícil se a máquina de solda estiver conectada a uma fonte de energia “suja” ou instável. Às vezes, ao soldar ao ar livre, a máquina de solda pode precisar ser conectada a um gerador. Nesse caso, a tensão de saída pode flutuar. Tradicionalmente, os equipamentos de solda de transformador trabalham bem em tal ambiente.
As inversoras mais novas incluem Correção do Fator de Potência, ou PFC, um recurso que compensa automaticamente os surtos e fornece a tensão adequada para ela. As máquinas de solda inversoras compatíveis com gerador também incluem capacitores de alta tensão para evitar danos causados por correntes instáveis.
Nesse mesmo aspecto, as inversoras possuem o IGBT que contém um microcontrolador interno que controla (sendo exatamente isso que um microcontrolador faz) sobre o arco em tempo real. Dessa forma, uma tensão constante e confiável é fornecida ao arco, o que, aliás, permite que a máquina execute mais funções.
Aqui a operação pós-soldagem também é levada em consideração. Muitos profissionais acham que, quando são usados equipamentos inversores, a limpeza é menor, a penetração é mais uniforme e o perfil do cordão é mais consistente.
Novamente, neste ponto, as inversoras levam o troféu.
Inversora vs de transformador: Ambiente de soldagem
Quando falamos em testar qualquer equipamento no ambiente, pensamos imediatamente nas condições mais adversas possíveis, assim como os fabricantes de automóveis testam seus veículos no deserto e em outros terrenos muito difíceis.
Durante décadas, as máquinas de solda de transformador suportaram as piores condições e tiveram um bom desempenho. Sinceramente, não podemos dizer o mesmo das inversoras, que são mais vulneráveis à umidade, vento, poeira e manuseio incorreto por parte dos operadores.
Vamos dar a medalha aqui para máquinas de solda de transformador. Eles merecem isso.
Inversora vs de transformador: Eficiência
Neste ponto eu não apostaria em máquinas de solda de transformador. Deixe-me explicar o porquê.
As inversoras usam em média metade dos amperes que os transformadores precisam para obter a mesma quantidade de volts. Apenas afirmando isso, podemos ver a vantagem das máquinas de solda inversoras.
Hoje, a maioria das máquinas de solda inversoras é capaz de funcionar com alimentação AC/DC e dupla voltagem, o que significa que você pode usar uma fonte de alimentação de 110 V/220 V. Isso permite que sejam usados em qualquer lugar, como em casas, onde em muitos países a corrente é de apenas 110 V .
Além disso, o ciclo de trabalho deve ser levado em consideração quando se fala em eficiência. A maioria das máquinas de solda inversoras tem uma saída máxima de ciclo de trabalho de 60%, enquanto esse valor é limitado a 20-30% para os equipamentos de transformador.
O calor gerado pela operação desempenha um papel importante aqui. Embora seja verdade que as inversoras esquentam mais rápido que as máquinas de solda de transformador, elas possuem componentes internos para espalhar esse calor e como são menores, esfriam mais rápido. Portanto, as inversoras estão prontos para funcionar novamente em um curto período de tempo.
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Então, quais são as melhores, inversoras ou de transformadores?
Não há uma resposta direta e firme para essa pergunta porque, como você leu, cada sistema tem seus prós e contras. Portanto, a resposta real só pode ser fornecida por você, com base no que você faz. A tabela a seguir pode ajudá-lo a decidir, dependendo de suas circunstâncias.
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