Estudio de factibilidad técnica para la construcción de un prototipo de casco de celdas P-19 en Venalum

Contenido
Introducción
El Problema
La Empresa
Diseño Metodológico
Situación Actual
Análisis y Resultados
Conclusiones
Recomendaciones

Introducción
VENALUM es una empresa del estado venezolano, la cual se dedica al procesamiento, comercialización y venta de aluminio primario y sus aleaciones en diferentes formas y tamaños como son: Lingotes, Pailas, Cilindros, etc.; destinados a la exportación e importación.

En el área de reducción, se produce el aluminio primario mediante el proceso de reducción llevado a cabo en celdas electrolítica.

El conjunto de celdas electrolíticas está formado por tres tipos; Celdas P-19 que operan bajo Tecnología Reynolds, celdas operando bajo Tecnología Hydro Aluminum y celdas tipo V-350.

VENALUM se caracteriza por su misión con la optimización y continuas mejoras de los procesos productivos, la reducción de los costos y la capacidad de mejorar en materia de seguridad y ambiente. La División de Ingeniería Económica es la encargada de evaluar los múltiples factores que determinan el éxito o el fracaso de un proyecto, y tomar decisiones de acuerdo a los resultados obtenidos.

Al contar con procesos de mejoras se formula y buscan soluciones a problemas que afecten cualquier área de la empresa. Las respuestas a estas problemáticas muchas veces se abordan con adquisiciones o inversiones. Siguiendo los lineamientos de Ingeniería Económica el objetivo de este estudio es llevar a cabo un Estudio de Factibilidad Técnica, el cual permita definir la viabilidad de reemplazo de la estructura de los cascos que integra el conjunto de la celda P-19, por un nuevo diseño de dichos de cascos

El Problema
Las Celdas de Reducción Electrolíticas P-19 se encuentran divididas en dos (2) secciones: la superestructura y el Cátodo, el cual está constituido por un casco o cuba de acero que le da la forma y lo soporta; así como de un revestimiento donde se da el proceso de electrólisis.
Las celdas de Tecnología Reynolds P-19 ubicadas en los Complejos I y II de Venalum poseen 37 años de operación; la estructura del conjunto Casco-Plato-Cuna presenta aproximadamente 7 ciclos de operación con notorias deformaciones acumuladas producto de las condiciones térmicas y esfuerzos producidos por el revestimiento del casco; lo cual ha provocado la disminución de las propiedades mecánicas de sus componentes y fallas en su funcionamiento.
En vista de esta problemática, previamente mediante un estudio de ingeniería se diseñó un prototipo para reemplazar la estructura de los cascos para las celdas P-19, de acuerdo a las normas establecidas para su fabricación, se realizó un Estudio Técnico, el cual permitió determinar la viabilidad de llevar a cabo la construcción de dicho prototipo por los múltiples beneficios que esto aportara a la producción de la plata, e igualmente las mejoras desde el punto de vista operativo y ambiental.

El Problema
Objetivo General
 
Estudiar la factibilidad técnica para llevar a cabo la fabricación de un prototipo de Casco para Celdas Reductoras tipo P-19.
 
Objetivos específicos
 
1) Formular un análisis técnico para la construcción de prototipo.

3)Llevar a cabo un análisis de precios unitarios.

2) Interpretar los plano del prototipo de Casco de Celdas P-19.

4)Elaborar formato de memoria descriptiva del proyecto.

La Empresa
VENALUM está ubicada en la zona Industrial Matanzas en Ciudad Guayana, urbe creada por decreto presidencial el 2 de Julio de 1961 mediante fusión de Puerto Ordaz y San Félix.
Tipo de Mercado
 
La estructura de mercado de esta industria es del tipo Monopolio de Estado, por ser una de las dos industrias del aluminio existentes en el país, las cuales no compiten entre sí por pertenecer a la misma corporación.
 
Misión
 
VENALUM tiene por misión producir, vender y comercializar Aluminio y productos del Aluminio, de manera eficaz, eficiente, sustentable y de calidad para satisfacer las necesidades de transformación, en función a la capacidad instalada y tipos de productos, con el propósito de impulsar el desarrollo integral de la nación, generando bienestar en los trabajadores, trabajadoras, proveedores y clientes, avanzando en la cristalización de las bases de la sociedad socialista.

Visión
 
VENALUM será una entidad de trabajo capaz de garantizar la producción y transformación de aluminio de manera eficaz, eficiente, sustentable y de calidad en función a la capacidad instalada, en un ambiente de bienestar y compromiso social para cubrir las necesidades de uso, priorizando la demanda nacional, en base a la integración, fusión y consolidación socialista de toda la cadena productiva del aluminio, con el fin de lograr y mantener el desarrollo integral de la patria, generando la mayor suma de felicidad posible a la nación.
 

Diseño Metodológico
Tipo de Investigación

Es de tipo no-experimental debido a que se identificaron las variables relacionadas con el foco de estudio pero no fueron controladas, alteradas o manipuladas con el fin de obtener los resultados.
Es de tipo evaluativa debido a que se aplicó la metodología del estudio de factibilidad de VENALUM a fin de establecer la mejor condición de inversión para la empresa.
La investigación es de tipo documental, debido a que la información se obtuvo de la recopilación de datos y documentación de diversas fuentes ligadas al área de División y Tecnología de Reducción.

Población y Muestra
 
Para la elaboración de este estudio, se tomó en cuenta como población los Casos que pertenecen a la actual estructura de las celdas P-19, ya que el estudio de factibilidad técnica va dirigido al reemplazo de los mismos.

Por otra parte la muestra está representada por un Casco de dicha estructura, parte representativa de la población y centro de estudio.
 
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
 
Luego de haber determinado el alcance, tipo y diseño de la investigación, se establecieron las técnicas a utilizar para recopilar la información y datos necesarios, dentro de las cuales se pueden mencionar principalmente: entrevistas no estructuradas, revisión documental y web.

Diseño Metodológico
Procedimiento Metodológico

Se logró realizar el estudio por medio de las siguientes actividades:

Primeramente se realizó la investigación y descripción de la problemática que presenta el área de reducción de VENALUM, específicamente de las deformaciones generadas en los cascos de las celdas P-19 pertenecientes a ese departamento.
Se recopiló información bibliográfica sobre estudio de factibilidad técnica, igualmente de a cerca de los precios unitarios y memoria descriptiva.
Se revisaron diversos conjuntos de Informes de factibilidad técnica de años anteriores para analizar la metodología utilizada por la División de Ingeniería Económica adscrita a la Gerencia de Ingeniería Industrial de VENALUM.
Se realizó el análisis técnico establecer los lineamientos de construcción del prototipo.
Mediante la información obtenida del desglose e interpretación de los planos del prototipo, se llevó a cabo un análisis de precios unitarios.
Se realizó la elaboración de formato de memoria descriptiva de la construcción del prototipo.
De acuerdo a los resultados obtenidos del estudio se concluyó y realizaron recomendaciones donde se hizo énfasis en la necesidad de la construcción del prototipo.

Situación Actual
Diagnostico
 
Durante el proceso de electrolisis el casco de acero debe soportar tensiones mecánicas, térmicas y alteraciones químicas. La acción combinada de estas tensiones genera esfuerzos en el casco los cuales al incrementar continuamente con el tiempo han causado deformaciones permanentes en ellos. Debido a esto la resistencia del casco para soportar la carga de los materiales, revestimiento, metal y baño, se ve disminuida y las partes superiores de las caras o paredes comienzan a pandearse tomando la típica forma de óvalo.
Casco Deformado P-19
Fuente. VENALUM
Debido a que el casco o casco e encuentra expuesto a condiciones de servicio muy exigentes, siendo especialmente intensas las solicitaciones térmicas, lo cual crea deformaciones en la estructura del mismo, actualmente y desde el año 2006 se ha implementado, un proceso de enderezado al Casco una vez es desincorporado de operación, para llevarlo a una geometría admisible para su proceso de producción, en el cual se remueve el plato original para reemplazarlo por un plato modificado (todos los platos están unidos al casco mediante pernos, con la finalidad de darle mayor rigidez al casco para su puesta en operación posteriormente. Por no ser esta la solución definitiva a la problemática presente; previamente se realizó el diseño de una nueva estructura metálica del conjunto Casco-Plato-Cuna, tomando en cuenta que esta nueva estructura posea la rigidez necesaria para adecuarse mayoritariamente a las variables operacionales a las que está sometida constantemente y sin violar las restricciones geométricas existentes; incrementando la vida del casco y de la celda en operación.
 

Situación Actual
Diagrama Causa – Efecto

Situación Actual
Representación de Matriz FODA:

Análisis y Resultados
Estudio Técnico
 
El Estudio Técnico permitió verificar la viabilidad técnica de llevar a cabo la construcción del prototipo. Por medio de éste se cuantificó las necesidades de mano de obra y recursos materiales necesarios. Igualmente, con el estudio técnico se determinaron los requerimientos de equipos de fabricación, los beneficios que aporta la ejecución del proyecto a la empresa y el monto de la inversión correspondiente.
Este nuevo diseño tiene ciertos beneficios operativos con respecto a la estructura original, como por ejemplo:

•Permite un desempeño operativo con mayor nivel de líquido.

•En cuanto a la estructura del plato se consideró un nuevo arreglo, el cual tiene como finalidad mejorar la hermeticidad de la celda, así mismo; este nuevo diseño de plato mantiene una temperatura menor.

•Actualmente las Celdas P-19 operan con un nivel de corriente de 160-165, mientras que el nuevo diseño; se espera soporte un aumento del nivel de energía a 180-200 kA.

•Los costos asociados al mantenimiento del casco se verán disminuido por las mejoras mecánicas presentes en el prototipo.

•El nuevo diseño se espera soporte una variación o cambio del revestimiento catódico.
Oportunidad de mejoras que representaría la Construcción del Prototipo

VENALUM cuenta con procesos de mejoras continuas en cada una de sus áreas para logra el mejor y adecuado desempeño de la planta. Con la construcción del nuevo prototipo de casco para celda P-19 se espera, en términos generales; optimizar el desempeño operativo del conjunto Casco-Plato-Cuna de Celdas P-19 e igualmente mantener y alargar la vida operativa de dicho conjunto y por ende la de celda.

Análisis y Resultados
Representación de Matriz FODA Propuesta: