Evaluación técnico-económica para la adquisición, instalación y puesta en marcha de una máquina de soldadura

RESUMEN

El presente trabajo de investigación se
llevó a cabo en CVG VENALUM, específicamente en el
Departamento de Varillas y Refractarios. El estudio fue realizado
empleando el diseño de investigación no
experimental, del tipo descriptivo, evaluativo y de campo; se
planteó como objetivo general realizar una
evaluación técnico-económica para la
adquisición, instalación y puesta en marcha de una
máquina de soldadura por fricción. El resultado de
este estudio determino que es factible técnica y
económicamente adquirir una nueva máquina de
soldadura por fricción, dicha maquina optimizará el
proceso operativo, las condiciones de trabajo y permitirá
la disminución de los costos operativos del Departamento
de Varillas y Refractarios.

Palabras Claves:
técnico-económico, máquina de soldadura,
fricción, CVG VENALUM, varillas
anódicas.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día las organizaciones o empresas
están sujeto a muchas variables para su
crecimiento y desarrollo "exitoso", dentro de esta variables
podemos mencionar, el nivel de compromiso de la
Gerencia, la administración eficiente de todos los
recursos que la conforman, la capacidad innovadora de la
organización utilizando nuevas tecnologías, el uso
de técnicas y métodos eficaces para medir y mejorar
el proceso productivo, el optimismo o motivación de los
empleados y personal obrero.

CVG VENALUM C.A., con 34 años de haber sido
fundada se ha caracterizado por ser la principal empresa del
país destinada a producir y comercializar aluminio
primario o en aleaciones, satisfaciendo las expectativas y
necesidades de sus clientes nacionales e internacionales a
través de la alta gestión de calidad de sus
procesos y productos.

Para su proceso de producción, la planta cuenta
con diversas áreas que desempeñan un papel
fundamental en el funcionamiento de la misma; dentro de estas
áreas se encuentra Planta Carbón, cuyo objetivo es
fabricar los ánodos cocidos, complemento fundamental en el
proceso electrolítico. Para llevar a cabo con su objetivo
Planta de Carbón cuenta con cuatro Superintendencia como
lo son: Molienda y Compactación, Hornos de Cocción,
Envarillado y Servicios a Carbón, en esta última se
encuentra el Departamento de Varillas y Refractarios, que a
través de su taller está encargada de asegurar la
disponibilidad y acondicionamiento de las varillas
anódicas utilizadas en el proceso de envarillado de
ánodos del área de Carbón, así como
el acondicionamiento refractario de los hornos de cocción,
hornos de inducción, tapas, crisoles rociadores y crisoles
de fundición, a fin de mantener su
continuidad operativa y evitar interrupciones en el
proceso productivo de envarillado de ánodos y
hornos de cocción.

Actualmente la reparación de las varillas
anódicas por parte del Departamento de Varillas y
Refractarios (cambio de punta(s) cuya longitud es menor a ) ha
disminuido considerablemente, siendo esta cantidad un
promedio 49 (periodo 2007 – 2009). La causa de este
declive en la reparación de varillas con este
tipo de problemas es debido a múltiples factores
relacionados con la máquina Friction Welder;
entre los que se pueden mencionar: tiempo de vida útil de
la máquina, poca disponibilidad de repuestos y por
consiguiente la difícil mantenibilidad del equipo. En
atención a esta situación se conformó un
equipo multidisciplinario para evaluar la factibilidad para la
adquisición de una máquina de soldadura
automática por fricción que apoye en estas
gestiones de reparación de varillas
anódicas.

El proyecto se estructuro como se describe a
continuación:

El Capítulo I, abarca el problema objeto de
investigación, objetivo tanto general como
específicos, justificación, alcance de la
investigación, delimitación y
limitaciones.

El Capítulo II, muestra las generalidades de la
empresa, visión, misión, objetivos, estructura,
proceso productivo y políticas.

El Capítulo III, contiene los fundamentos
teóricos claves y base para el desarrollo del
estudio.

El Capítulo IV, indica la metodología
utilizada en el estudio, el tipo de investigación, la
población y muestra utilizada; así como la
técnica manejada para la recolección de datos y los
pasos realizados para ejecución del mismo.

El Capítulo V, consta de la
descripción de la reparación de varillas
anódicas, así como un diagnóstico de
la situación actual. El capítulo VI, presenta los
análisis y resultados obtenidos.

CAPITULO I

EL
PROBLEMA

En el presente capitulo se plantea la descripción
del problema, justificación, importancia, alcance y
objetivos que se desean obtener en el desarrollo de la
investigación. Además se hace referencia a las
posibles limitaciones que se puedan presentar durante la
realización del mismo.

1.1 Planteamiento del Problema

La Industria Venezolana de Aluminio (VENALUM),
perteneciente a la Corporación Venezolana de Guayana
(CVG), es una de las mayores plantas productoras de aluminio en
Latinoamérica, por su capacidad instalada de

. Se dedica a la producción y
comercialización de Aluminio con altos estándares
de calidad ( de pureza).

CVG VENALUM para garantizar la producción de
Aluminio y sus aleaciones en condiciones de eficiencia y
productividad cuenta con tres áreas fundamentales:
Carbón, Reducción, Colada, las cuales junto a las
demás unidades de apoyo son la fuerza motora para llevar a
cabo las diferentes operaciones necesarias para obtener el
Aluminio líquido que es transformado en lingotes de , , y
cilindros de extrusión en diferentes diámetros,
además de comercializar Aluminio liquido a empresas de la
zona.

Una de las áreas de apoyo encontradas en CVG
VENALUM es el Taller de Varillas perteneciente al Departamento de
Varillas y Refractarios el cual es el responsable de la
reparación y acondicionamiento de las varillas
anódicas provenientes del proceso de reducción
electrolítica esto, con el fin de reinsertar las varillas
al proceso de envarillado de ánodos.

La varilla anódica junto al ánodo cocido
juega un papel fundamental en el proceso electrolítico
para la obtención del aluminio, el ensamblaje de estos dos
componentes forman lo que se conoce como ánodo
envarillado, el cual dura en promedio 21 días en las
celdas electrolíticas. En la siguiente tabla se puede
apreciar los defectos encontrados en las varillas
anódicas, además de la clasificación que le
da el taller de Varillas y Refractarios, con la cual agiliza el
proceso de reparación de las mismas en las estaciones de
trabajo que la conforman. (Ver Tabla 1)

Tabla 1: Defectos de la Varillas
Anódicas, Clasificación y Grupos

Fuente: Departamento de Varillas y
Refractarios

Según datos del Departamento de
Varillas y Refractarios la mayoría de
varillas "procesadas" en su taller presenta problemas o
defectos en las puntas (grupo: B1, B2 y C);
representando estas en promedio el 94% anual del total de
varillas entre los años 2007 – 2009, último
periodo conocido en la cual CVG VENALUM operaba a su
máxima capacidad instalada de planta.

La sustitución de puntas de yugos es un proceso
que consiste en retirar mediante corte la(s) punta(s)
dañadas del yugo y sustituirlas mediante la soldadura por
fricción por puntas nueva.

Para la reparación de la varillas anódicas
con defectos de cambio de puntas, el Departamento de Varillas y
Refractarios cuenta dentro de su instalación con una
máquina de soldadura por fricción modelo V200
AI Welder, La maquina Friction Welder con una
vida útil de 10 años según lo previsto por
la compañía fabricante del equipo, hoy en
día tiene 27 años de haber sido adquirida por CVG
VENALUM. En 1995 la maquina fue instalada y puesta en marcha en
el taller de varillas y refractarios, lo que nos indica que para
la fecha la misma tiene 17 años en funcionamiento y que
además ha excedido su tiempo de vida útil. La
obsolescencia de esta máquina, sumado a la dificultad de
adquirir los repuestos ha traído como consecuencia que el
rendimiento de la maquina se vea afectado, originalmente la
Friction Welder tenía un rendimiento de 104
puntas en un turno de trabajo de 8 hoy por hoy su rendimiento se
encuentra en 49 .

Un tercer hecho importante de mencionar es que la
Friction Welder dentro de su característica, solo
tiene la capacidad de soldar puntas menores a, lo
cual es una limitante más sumado a lo ya antes mencionado
en el párrafo anterior. Esta nueva limitante tiene como
consecuencia que la empresa se vea en la obligación de
adquirir la contratación de un servicio foráneo
para la reparación de varillas defectuosas con puntas
mayores a (Grupo C).

Aunado a esto encontramos que en los últimos
años se ha notado un crecimiento sostenido en la cantidad
de varillas reparadas por problemas en sus puntas. Dicho
incremento ha afectado la capacidad de respuesta del Departamento
de Varillas y Refractarios, principalmente por los
inconvenientes presentados en el funcionamiento de la
máquina de soldar puntas de yugos.

Hoy en día, es importante mencionar que la
empresa no se encuentra en funcionamiento al , debido a problemas
operativos registrados durante el primer trimestre del año
2012, hecho que trajo como consecuencia que más del del
parque de varillas de la empresa se halla dañado y
estén almacenada , presentando estas en su mayoría
problemas en sus puntas.

El que exista poca disponibilidad de varillas
anódicas por parte del Departamento de Varillas hacia
envarillado debido a las causas ya antes mencionadas, trae como
consecuencia la baja producción de ánodos
envarillado, lujo que no se puede dar CVG VENALUM aún
más cuando hoy en día está planteado la
incorporación de celdas hasta alcanzar la máxima
capacidad operativa de la planta.

1.2
Objetivos

1.2.1 Objetivo general

Realizar una evaluación
técnica-económica para la adquisición,
instalación y puesta en marcha de una máquina de
soldadura automática por fricción de varillas
anódicas en CVG VENALUM.

1.2.2 Objetivos Específicos

1. Diagnosticar la situación actual
del Departamento de Varillas y Refractarios,
evaluando aspectos como:

· Mano de obra.

· Insumos y equipos.

· Materia prima.

· Procedimientos de
trabajo.

· Producción /
servicio.

2. Evaluar las condiciones de operación de la
máquina de soldar puntas con la que cuenta actualmente la
empresa.

3. Determinar los costos por contratación de
servicio foráneo para la reparación de varillas
anódicas.

4. Caracterizar el equipo de soldadura a
considerar.

5. Evaluar económicamente las alternativas
técnica que se plantean en el presente estudio
considerando la adquisición, instalación, puesta en
marcha y los servicios industriales correspondiente entre
otros.

6. Plantear la alternativa más factible y
rentable para la empresa, desde el punto de vista
técnico-económico que arroje el presente
estudio.

1.3
Justificación

Esta investigación se argumenta en la
situación actual en que se encuentra funcionando la
máquina Friction Welder del Departamento de
Varillas y Refractarios de CVG VENALUM la cual ha disminuido su
nivel de producción a través de los años,
debido a la distintas fallas que viene presentando el sus
diferentes sistemas (Mecánico, Eléctrico,
Hidráulico, etc.) y que además se trata de un
equipo con un tiempo de vida útil cumplido y que solo
brinda la posibilidad de reparación de puntas de yugos
menores de 180mm, limitante que sigue haciendo al
Departamento de Varillas y Refractarios (CVG VENALUM) dependiente
de contrataciones externas a costos elevados para la
reparación de varillas con puntas mayores a
180mm.

En términos de la producción de la planta
los hechos antes mencionado podrían no garantizar en
oportunidad y cantidad el suministro de varillas anódicas
reparadas que se requiera en tiempo real, en este sentido se
colocaría en riesgo el cumplimiento de las metas de
producción debido a la falta de suministro de las varillas
anódicas al área de envarillado.

Es por ello que la Gerencia de Ingeniería
Industrial se encarga como unidad responsable, de la
evaluación de los proyectos desde el punto de vista
técnico y económico, el cual es de gran importancia
para así garantizar la calidad y continuidad de las
operaciones, así como la optimización de los
costos, invirtiendo de la mejor forma los recurso
disponibles.

1.4
Alcance

El presente trabajo contempla un estudio
preliminar para la adquisición, instalación y
puesta en marcha de un nuevo equipo de soldadura
automática por fricción que permita no solo soldar
puntas menores a sino además puntas con un rango mayor,
logrando a través de esto reducir los costos
de equipo y materiales, así como también los costos
por contratación de servicio externo para la
reparación de varillas. Permitiendo así mejorar el
proceso y cubrir notablemente la demanda de varillas por parte de
envarillado.

1.5
Delimitación

La evaluación técnico-económica es
un estudio que estará centrado en una inversión
capitalizable d el Departamento de Varillas y Refractarios la
cual está adscrito a la Gerencia de Carbón de la
empresa CVG VENALUM.

1.6
Limitaciones

Las limitaciones e inconvenientes que pudieran presentar
para la realización de esta investigación
son:

· Debido a las políticas de seguridad de
la empresa, se recogerá la información durante el
turno normal (de 7:00 am hasta las 3:00 pm), el cual es el
permitido para los pasantes y tesistas.

· Escasa información acerca
del control de fallas, tiempos de parada de la maquina
Friction Welder.

CAPITULO II

GENERALIDADES DE
LA EMPRESA

2.1 Reseña Histórica de la
Empresa

La Industria Venezolana de Aluminio, C.A. (CVG VENALUM),
se constituyó el 29 de agosto de 1973, con el
objeto de producir aluminio primario en diversas formas con fines
de exportación. Convirtiéndose en una empresa
mixta, con una capacidad de y un capital mixto de 34.000 millones
de bolívares; donde el fue suscrito por seis empresas
japonesas y el restante de la Corporación Venezolana de
Guayana.

Posteriormente, la propuesta fue considerada por el
Ejecutivo Nacional y para Octubre de 1974 CVG VENALUM
amplía su capacidad a y se negocia con los
socios japoneses, no sólo el incremento del capital
social, sino también un cambio estructural que favorece a
Venezuela, tomando CVG posesión del de las acciones,
mientras que la participación japonesa se reduce al
.

La primera línea de celdas fue puesta en marcha
el 27 enero de 1975 y terminada en diciembre de 1978 y la
última línea de las primeras cuatro (04) se
comenzó el 27 de octubre de ese mismo año. En 1977
se inicia el funcionamiento de la planta de cátodos y el
muelle de carga y descarga sobre el margen del Río Orinoco
para atracar barcos de hasta 30.000 toneladas. El 27 de enero de
1978 arranca la celda 302 de la Sala 3, Línea II. Al
día siguiente se produce aluminio por primera vez en CVG
VENALUM.

El alcance de expansión de CVG VENALUM apunta a
ampliar sus operaciones con la construcción de las VI y
VII Líneas de reducción, una Planta de
Carbón, una Sala de Colada, una Planta de
Extrusión, un Sistema de manejo y Almacenamiento de
Materia Prima, la ampliación de la capacidad del Muelle,
Gestión ambiental, Servicios Industriales, instalaciones
auxiliares, edificaciones anexas y desarrollo del urbanismo
industrial completo.

2.2
Ubicación Geográfica

CVG VENALUM está ubicada en la Av. Fuerzas
Armadas, Zona Industrial Matanzas, Ciudad Guayana
– Estado Bolívar, Venezuela. La escogencia de la
zona de Guayana, se debe a los privilegios y virtudes de esta
región: (Ver Figura 1)

· Integrada por los Estados Bolívar, Delta
Amacuro y Amazonas, esta zona geográfica ubicada al sur
del Rio Orinoco y cuya porción de ocupa exactamente la
mitad de Venezuela, reúne innumerables
recursos naturales.

· El agua constituye el recurso básico por
excelencia en la región Guayana, teniendo grandes
vertientes como lo son los Ríos Orinoco, Caroní,
Paraguas y Cuyuní, entre otros.

· La presa „?Raúl Leoni?? en
Gurí, con una capacidad generadora de 10 millones de , es
una de las plantas hidroeléctricas de mayor potencia
instalada en el mundo, y su energía es requerida por
las empresas de Guayana, para la producción
de acero, alúmina, aluminio, mineral de hierro y ferro
silicio.

· La navegación a través del Rio
Orinoco en barcos de gran calado en una distancia aproximada de
184 millas náuticas ( ) hasta el Mar Caribe.

Figura 1: Ubicación
Geográfica de la Empresa

Fuente: Manual de Inducción
de CVG VENALUM

2.3 Espacio
Físico

CVG VENALUM posee un área total de distribuida
entre infraestructuras industriales, edificios administrativos,
áreas verdes, carreteras y un gran terreno en el cual se
tiene planeado realizar la VI y VII línea de
producción. (Ver Tabla 2).

Tabla 2: Divisiones de la
Empresa

Fuente: Manual de Inducción
de CVG VENALUM

2.4
Descripción de la Empresa

La industria del aluminio CVG VENALUM se encarga de la
producción del aluminio, utilizando como materia prima la
alúmina, criolita y aditivos químicos (fluoruro de
calcio, litio y magnesio). Este proceso de producir aluminio se
realiza en celdas electrolíticas. Dentro del proceso de
producción de la planta industrial, existen mecanismos de
alimentación que desempeñan un papel fundamental en
el funcionamiento de la misma, los cuales son: la Planta de
Carbón, Planta de Colada, Planta de Reducción e
instalaciones auxiliares.

En la actualidad CVG VENALUM está formado por
tres complejos de celdas: Complejo I, Complejo II y V
Línea. Los Complejos I y II están conformados por
celdas P-19 de tecnología Americana Reynolds, cada una con
dos líneas de 180 celdas y la V línea conformada
por celdas de tecnología Noruega Hydro aluminium con una
línea de 180 celdas electrolíticas para finalmente
constituir un total de 900 celdas de reducción sin incluir
las 5 celdas prototipo V-350 de tecnología Venezolana,
ubicadas en V línea y fue un proyecto concebido por
ingenieros de CVG VENALUM quienes basándose en las
tecnologías existentes y desarrollo de los modelos
electromagnéticos, térmicos, mecánico
estructurales, así como los sistemas automatizados,
lograron diseñar esta celda que supera los índices
de productividad conocidos.

2.4.1 Estructura Organizativa

La estructura organizativa de CVG VENALUM es de tipo
lineal y de asesoría, donde las líneas de autoridad
y responsabilidad se encuentran bien definidas como se puede ver
en la Figura 2.

Figura 2: Estructura Organizativa
General de CVG VENALUM

Fuente: Manual de Inducción
de CVG VENALUM

2.4.2 Áreas de
Producción

CVG VENALUM consta de 3 plantas básicas para la
obtención de sus distintos productos.

2.4.2.1 Planta de Carbón

En la Planta de Carbón y sus instalaciones se
fabrican los ánodos que hacen posible el proceso
electrolítico. En el Área de Molienda y
Compactación se construyen los bloques de ánodos
verdes a partir de coque de petróleo,
alquitrán y remanentes de ánodos consumidos.
Los ánodos son colocados en hornos de cocción, con
la finalidad de mejorar su dureza y conductividad
eléctrica. Luego el ánodo es acoplado a una barra
conductora de electricidad en la Sala de Envarillado. (Ver Figura
3)

Figura 3: Vista de la Planta de
Carbón. CVG VENALUM C.A

Fuente: Intranet
http://venalumi

2.4.2.2 Reducción

En las celdas se lleva a cabo el proceso de
reducción electrolítica que hace posible la
transformación de la alúmina en aluminio. El
área de Reducción está compuesta por
Complejo I, II, y V Línea para un total de 900 celdas, 720
de tecnología Reynolds y 180 de tecnología Hydro
Aluminun. Asimismo, en V Línea existen 5 celdas
experimentales V-350, un proyecto desarrollado por ingenieros
venezolanos al servicio de la empresa. La capacidad nominal de
estas plantas es de . El funcionamiento de las celdas
electrolíticas, así como la regulación y
distribución del flujo de corriente eléctrica, son
supervisados por un sistema computarizado que ejerce control
sobre el voltaje, la rotura de costra, la alimentación de
alúmina y el estado general de las celdas. (Ver Figura
4).

Figura 4: Celda de
Reducción Electrolítica. CVG VENALUM C.A

Fuente: Intranet
http://venalumi

2.4.2.3 Colada

El aluminio líquido obtenido en las salas de
celdas es trasegado y trasladado en crisoles al área de
Colada, donde se elaboran los productos terminados. El aluminio
se vierte en hornos de retención y se le agregan, si es
requerido por los clientes, los aleantes que necesitan algunos
productos. Cada horno de retención determina la colada de
una forma específica: lingotes de 10 con
capacidad nominal de , lingotes de con capacidad de 250.000
t/año, lingotes de con capacidad de , cilindros con
capacidad para y metal líquido. Concluido este proceso el
aluminio está listo para la venta a los mercados
nacionales e internacionales. (Ver Figura 5).

Figura 5: Sala de Colada. CVG
VENALUM C.A.

Fuente: Intranet
http://venalumi

En la Figura 6 se muestra de manera ilustrativa los
procesos descritos anteriormente.

EL PRESENTE TEXTO ES SOLO UNA SELECCION DEL TRABAJO
ORIGINAL.
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