Evaluación operativa, centro de manejo de materiales, horno fusión

RESUMEN El presente estudio consistió en
la realización de una Evaluación operativa de un
centro de manejo de materiales del área de
preparación y distribución del metal en la Sala de
Colada de CVG VENALUM con la finalidad de determinar si es
necesaria la implementación de un horno de fusión.
Para este estudio inicialmente se requirió de un
diagnostico de la situación actual de generación de
chatarra presente en la sala de colada, luego se analizaron los
niveles históricos del año 2005 al 2009 de
generación de aluminio, procesamiento de chatarra y el
porcentaje de refusión de la misma tanto en los hornos de
retención como en el en horno basculante, posteriormente
se diseño un método basado en regresión
lineal para determinar proyecciones aproximadas de toneladas de
chatarra que se generaran en función a valores futuros de
producción de aluminio, considerando el aumento de
producción que se tendrá con la puesta en marcha de
la tercera mesa de colada de cilindros para extrusión. Por
último de acuerdo a cada uno de los resultados obtenidos
anteriormente se procede a evaluar una alternativa de
adquisición de un horno de fusión el cual debe
satisfacer las necesidades de refusión de chatarra en la
Sala de Colada. La metodología utilizada para desarrollar
la investigación fue de tipo descriptiva.

Introduccion

Actualmente, la mayoría de las empresas tanto a
nivel nacional como internacional están en busca de
mejorar la calidad de su sistema productivo, se enfocan en la
aplicación de una serie de estrategias, las cuales
permiten mejorar la capacidad de sus procesos productivos y
equipos, y de esta manera alcanzar los objetivos
propuestos.

La Industria Venezolana de Aluminio CVG VENALUM la cual
se encuentra adscrita al Ministerio de Industrias Básicas
y Minería del Gobierno de la Republica Bolivariana de
Venezuela, se encarga de la producción del aluminio,
utilizando como materia prima la alúmina, criolita y
aditivos químicos (fluoruro de calcio, litio y magnesio) y
de su comercialización a nivel nacional e
internacional.

La empresa está conformada por una serie de
gerencias, dentro de las cuales cabe mencionar, la Gerencia de
Colada cuya finalidad es la planificación de
producción y la fabricación de aluminio solido, en
forma de lingotes de 22 y 10kg, pailas de 680 kg y cilindros para
extrusión. Y la Gerencia de Proyecto la cual lleva acabo
la planificación hasta su ejecución de proyectos
que busquen optimizar los procesos productivos de la
empresa.

Actualmente la Gerencia de Proyecto está en la
etapa de desarrollo de un proyecto denominado CENTRO DE MANEJO DE
MATERIALES ASOCIADOS A LA DISTRIBUCION Y PREPARACION DE ALUMINIO
LIQUIDO EN LA SALA DE COLADA debido a que la capacidad de
refusión de chatarra en la sala no se adecúa a los
niveles de generación actuales, además de que este
proceso se realiza en hornos de retención y en un horno
basculante con el que se cuenta. Dentro del proceso de
producción se ha instalado la tercera mesa de cilindros
para extrusión con la cual se tiene proyectado aumentar la
producción de cilindros en 190000 tn. Este aumento de
producción generara también el aumento de chatarra
a procesar en Colada. El objetivo de este nuevo proyecto es
entonces instalar un horno de fusión calentado a gas
natural, el cual procesara junto con el horno basculante toda la
chatarra generada, permitiendo que el resto de los hornos sean
utilizados solo para retención y no para
fundir.

En este sentido, el siguiente trabajo de
investigación presenta una evaluación operativa
sobre el procesamiento de la chatarra en la Sala de Colada de CVG
VENALUM, además de una alternativa sobre el horno de
fusión necesario para refundir las toneladas de chatarra
generadas actualmente y las que se tendrán con la puesta
en operación de la tercera mesa de colada de cilindros
para extrusión.

Dicha investigación está estructurada en
VI capítulos, los cuales se presentan de la siguiente
manera: En el capítulo I se expone el planteamiento del
problema, el capítulo II contiene el marco referencial de
CVG VENALUM, capítulo III se expone las bases
teóricas, capítulo IV en este se presenta el marco
metodológico, Capitulo V situación actual y
Capítulo VI análisis y resultados. Finalmente se
presentan las conclusiones, recomendaciones y anexos.

El
problema

1.1 Planteamiento del problema La empresa CVG
VENALUM integrante de las empresas básicas del Estado
Venezolano, es la mayor productora de aluminio primario a nivel
nacional, alcanzando altos niveles de ventas y reconocimiento
internacional.

Básicamente su proceso productivo inicia en dos
secciones, planta de carbón y planta de reducción,
finalizando en la planta de colada, donde el aluminio
líquido obtenido en las salas de celdas es trasegado y
trasladado en crisoles al área de Colada para ser vertido
en hornos de retención y dependiendo del requerimiento del
cliente, son agregados aleantes, teniendo como producto final
cilindros de extrusión, lingotes de 10kg, 22 kg y pailas
de 680 kg.

En la parte del procesamiento del aluminio
líquido, mientras se encuentra almacenado temporalmente en
los hornos de retención, es introducido a éstos, en
función de su composición química, cierta
cantidad de chatarra ya sea interna o externa que es generada en
distintos puntos del proceso para su refusión y
utilización. La chatarra externa que es procesada en la
planta de Colada, se genera en los derrames de celdas, derrames
en la calle, varillas anódicas y de envarillado; mientras
que la chatarra interna es generada por lingotes defectuosos,
cilindros defectuosos, viruta en sierra, despuntes de cilindros,
chatarra extraída de escoria y aluminio proveniente de las
celdas con alto porcentaje de hierro.

CVG VENALUM dentro de sus avances tecnológicos y
de producción, instaló la tercera línea de
producción de cilindros de tecnología WAGSTAFG, a
la cual se le han realizado diversas pruebas, estimando su inicio
de operaciones para Marzo del 2011 y de ésta manera poder
atender la demanda en el mercado. Cabe destacar que la capacidad
con la que cuenta la Sala de Colada para la refusión de
chatarra interna y externa está al límite de los
niveles de generación (16.605 toneladas en el año
2009), debido a que este proceso se realiza en 8 hornos de
retención y 1 horno basculante, limitando la velocidad de
fusión y del proceso en general; con la puesta en
operación de esta tercera mesa de colada, los niveles de
producción de cilindros de extrusión aumentaran en
un 476.82% en comparación con la producción de
cilindros del año 2009, la cual se ubico en 39847,3215tm y
por consiguiente aumentará también los niveles de
chatarra, llegando a colapsar el proceso de refusión en
los hornos de retención.

Ante tal situación, la Gerencia de Proyectos en
respuesta a la problemática que se generará en la
Sala de Colada, plantea el desarrollo del Proyecto: Centro de
manejo de materiales asociados a la distribución y
preparación de aluminio líquido en la Sala de
Colada.

En base a este proyecto es necesario realizar un estudio
para determinar la situación actual de generación y
procesamiento de chatarra interna y externa en el área de
Colada para la evaluación operativa sobre la
adquisición de un horno con capacidad de refusión
necesaria para los niveles de producción de chatarra y
tiempos de procesamiento del material.

1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo general
Efectuar una evaluación operativa en base a la
generación y procesamiento de la chatarra, necesaria para
la implementación de un horno de fusión en el
centro de manejo de materiales del área de
distribución y preparación del metal en la Sala de
Colada de CVG VENALUM, Zona Industrial Matanzas, Puerto
Ordaz-Edo. Bolívar.

1.2.2 Objetivos específicos 1. Evaluar la
situación actual del proceso de preparación, colada
y solidificación del aluminio líquido,
específicamente, localizar los puntos de generación
de chatarra interna y externa y detallar el procesamiento de la
misma.

2. Analizar los datos históricos sobre los
niveles de producción de aluminio, niveles de
producción de chatarra interna y externa, y el porcentaje
de refusión.

3. Diseñar un método basado en el
análisis de regresión lineal para determinar las
proyecciones de producción de chatarra interna y
externa.

4. Evaluar una alternativa para la adquisición de
horno que satisfaga las necesidades presentes y futuras de
refusión de chatarra en el área de
Colada.

1.3 Justificación La evaluación
operativa de un centro de manejo y preparación de
materiales en el área de colada, específicamente,
de un horno tipo fijo para el procesamiento de chatarra interna y
externa, plantea la solución ante la problemática
actual de baja capacidad de refusión presente en el
área de Colada, y que aumentará con la puesta en
marcha de la tercera línea de producción de
cilindros; ya que este proceso se realiza en hornos no
diseñados para esa finalidad (hornos de
retención).

Implementar un horno de fusión en el proceso de
preparación y moldeado del aluminio líquido en el
área de Colada de CVG VENALUM, permitirá reducir
las pérdidas de aluminio por fusión y el aumento de
la productividad en hornos y unidades de producción, al no
tener que usar los hornos de retención para fundir la
chatarra interna y externa de aluminio.

Este informe presenta un método de
análisis de regresión lineal para cálculos
futuros de generación de chatarra. Igualmente, muestra los
detalles operacionales del horno necesario para la
refusión de la chatarra, y los beneficios productivos que
generará; por tanto, se convierte en una herramienta que
servirá de apoyo para el proyecto CENTRO DE MANEJO DE
MATERIALES ASOCIADOS A LA DISTRIBUCION Y PREPARACION DE ALUMINIO
LIQUIDO EN LA SALA DE COLADA que desarrollará la Gerencia
de Proyectos.

1.4 Alcance de la Investigación La
presente investigación se lleva a cabo en el área
de Colada de CVG VENALUM, Ubicada en la Zona Industrial Matanzas,
Puerto Ordaz, Estado Bolívar; específicamente en la
Superintendencia de Distribución y Preparación del
Metal, Superintendencia de Productos Verticales y
Superintendencia de Productos Horizontales, adscritas a la
Gerencia de Colada. El informe consiste en el estudio de la
situación actual de generación y procesamiento de
la chatarra, además de la evaluación operativa de
un horno para la refusión de la chatarra interna y
externa.

Cabe destacar que para la realización de la
Práctica Profesional, se contará con un tiempo de
trabajo de 16 semanas, iniciando el día 15 de Noviembre de
2010 y culminando el día 04 de Marzo de 2010.

1.5 Limitaciones de la Investigación Una
de las limitaciones para este proyecto, es que todos los
cálculos serán realizados a partir de datos
comprendidos entre el año 2005 y 2009, ya que la
información referente al año 2010, no está
completa, al no haber finalizado el año. Además de
que esta información (niveles de producción de
aluminio liquido, procesamiento y generación de chatarra)
no representan los valores normales y/o estándares de
producción, ya que estos procesos productivos se vieron
afectados por la situación nacional de recorte de
energía eléctrica lo que conllevó a la
desincorporación temporal de cierto número de
celdas del área de Reducción, disminuyendo
así, el suministro de aluminio primario al área de
Colada, impidiendo realizar de forma optima el procesamiento de
la alúmina en las celdas de reducción y por
consiguiente la disminución de producción en el
área de Colada de CVG VENALUM.

Marco
referencial

Generalidades de la Empresa 2.1. Razón
social y Nombre comercial La industria Venezolana de Aluminio
C.A. (CVG VENALUM), adscrita al Ministerio de Industrias
Básicas y Minería (MIBAM), y a La
Corporación Venezolana de Guayana (CVG), es de capital
mixto y por su condición jurídica es una
Compañía Anónima.

2.2 Reseña histórica de la Empresa
La industria Venezolana del Aluminio CA. (CVG VENALUM), se
constituyó el 29 de Agosto de 1.973, con el objeto de
producir aluminio primario. Convirtiéndose en una empresa
mixta, con una capacidad de 150.000 TM/ Año y un capital
mixto de 34.000 millones de bolívares.

Fue inaugurada, oficialmente, el 10 de Junio de 1.978.
Actualmente es una empresa con 80% de capital venezolano,
representado por La Corporación Venezolana de Guayana y un
20% de capital extranjero, suscrito por el consorcio
Japonés integrado por Showa Denko K.K., Kobe Steel LTD.,
Sumitomo Chemical Company Ltd., Mitsubishi Aluminium Companyi
Ltd,. Marubeni Corporation.

Cuenta con cinco líneas de producción y
sus principales productos son: lingotes de 680 Kg., que
comercializa a partir del año 2000, lingote de 22 Kg.,
cilindros para extrusión y aluminio liquido que suministra
a varias transformadoras de la zona (Sural y
Pianmeca).

CVG VENALUM está ubicada en La Zona Industrial
Matanzas en Ciudad Guayana, urbe creada por decreto presidencial
el 02 de Julio de 1.961 mediante fusión de Puerto Ordaz y
San Félix. La escogencia de la región Guayana, como
sede en la gran industria del aluminio, se debe a que se
encuentra rodeada por los ríos más caudalosos del
país: Orinoco, Caroní, Paraguas y Cuyuní,
entre otros. La presa "Simón Bolívar" en
Gurí, es una de las plantas hidroeléctricas de
mayor potencia instalada en el mundo y su energía es
requerida para la producción de aluminio.

La posibilidad de navegación a través del
Río Orinoco en barcos de gran calado en una distancia
aproximada de 184 millas náuticas (314Km), hasta el Mar
Caribe y de allí a todos los puertos del mundo, aumenta
las posibilidades de comercialización de los productos.
Estos privilegios y virtudes habidos en la región de
Guayana, determinan su notable independencia en materias de
insumos y un alto grado de integración vertical en el
proceso de producción de aluminio.

Figura N° 1: Ubicación de la
Empresa

Fuente: Manual de Inducción de CVG.
VENALUM Desde su inauguración, CVG VENALUM se ha
convertido, paulatinamente en uno de los pilares fundamentales de
la economía venezolana, siendo a su vez en su tipo, una de
las plantas más grandes de Latinoamérica, con una
capacidad instalada de 430.000 TM por año.

Esta importante empresa, además de superar su
capacidad instalada en producción de 430 Mil Toneladas al
año por cuatro años consecutivos, 2002 –
2005, ha dado un vuelco significativo a su política de
comercialización destinando un mayor porcentaje de venta a
los clientes nacionales, apuntando con ello al
impulso.

Asimismo, cuenta con la Certificación de la Norma
ISO 9001– 2000, con sus áreas medulares de
producción: Colada, Reducción y Carbón, lo
que la posiciona como una industria que satisface los
requerimientos de sus clientes.

En una nueva etapa de la República Bolivariana de
Venezuela, caracterizada principalmente por el proceso de cambio
revolucionario que apunta hacia el desarrollo de una
economía productiva, alcanzar la justicia social,
construir la democracia Bolivariana, fortalecer la
soberanía Nacional y promover un mundo multipolar, CVG
VENALUM como ente adscrito al Estado Venezolano tiene la
misión de contribuir en la concreción de dichas
estrategias y apalancar las iniciativas trazadas hacia la
construcción del Socialismo del Siglo XXI, en áreas
de fomentar una mejor calidad de vida para todos.

2.3 Descripción de la Empresa La empresa
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.

Sector Productivo La industria del aluminio CVG.
VENALUM, es una empresa de sector productivo secundario, ya que
esta se encarga de transformar la alúmina (materia prima)
en aluminio, el cual es procesado en diferentes formas:
cilindros, pailas, lingotes, etc., de acuerdo a los pedidos
realizados por sus clientes.

Proceso productivo Los procesos productivos de CVG
VENALUM son los siguientes:

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. La Planta de Pasta Catódica
produce la mezcla de alquitrán y antracita que sirve para
revestir las celdas, que una vez cumplida su vida útil, se
limpian, se reparan y reacondicionan con bloques de
cátodos y pasta catódica.

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 esta compuesta por Complejo I,
II, y V Línea para un total de 900 celdas, 720 de
tecnología Reynolds y 180 de tecnología Hydro
Aluminium. 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 430.000 t/año. 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. El proceso de reducción consiste en separar el
Oxígeno de la Alúmina para producir aluminio en
estado líquido, estando inmerso en un baño
electrolítico bajo los efectos de una corriente
eléctrica directa suministrada por una fuente externa, la
cual circula desde un ánodo o polo positivo hacia un
cátodo o polo negativo. El oxígeno se combina con
el carbono contenido en el ánodo y forma gas
carbónico el cual se libera, mientras que el aluminio se
precipita y se deposita en el cátodo en estado
líquido. Obteniendo como resultado aluminio en estado
líquido.

Sala de Celdas La sala de celdas es el lugar donde las
celdas están conectadas en circuitos en serie. CVG VENALUM
está formada por cinco líneas de producción,
180 celdas por línea, lo cual da un total de 900
celdas.

Adicionalmente tiene cinco celdas del tipo V-350, las
cuales están localizadas al final de la quinta
línea.

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 kg. con capacidad
nominal de 20.100 t/año., lingotes de 22kg. con capacidad
de 250.000 t/año, lingotes de 680kg. con capacidad de
100.000 t/año, cilindros con capacidad para 85.000
t/año, y metal liquido. Concluido este proceso el aluminio
esta listo para la venta a los mercados nacionales e
internacionales.

Colada cuenta con 13 hornos de retención y uno de
fusión-retención, dos líneas de
producción de cilindros para extrusión así
como dos sierras de cortes. Además, en la línea de
producción de cilindros, existen dos hornos, uno de
homogeneizado (tipo Bach) y el otro de homogeneizado continuo.
Como resultado al Proyecto de aumento de la producción de
cilindros, se encuentra en etapa inicial el arranque de la unidad
vertical N° 3 la cual cuenta con una nueva planta de
homogeneizado continuo y corte de cilindros.

A continuación se presenta una imagen del Proceso
Productivo:

Figura N° 2: Proceso productivo de CVG
VENALUM Fuente: CVG VENALUM, 2010 2.4 Espacio
Fisico La empresa cuenta con un area suficiente para su
infraestructura actual y para desarrollar mas su capacidad en el
futuro.

A continuación se presenta un cuadro de las
divisiones de la Empresa:

Tabla N° 1: Divisiones de la
Empresa

2.5 Objetivos de CVG VENALUM

2.6 Misión CVG VENALUM tiene por
misión producir y comercializar aluminio de forma
productiva, rentable y sustentable para generar bienestar y
compromiso social en las comunidades, los trabajadores, los
accionistas, los clientes y los proveedores para así
contribuir a fomentar el desarrollo endógeno de la
República Bolivariana de Venezuela.

2.7 Visión CVG VENALUM será la
empresa líder en productividad y calidad en la
producción sustentable de aluminio con trabajadores
formados y capacitados en un ambiente de bienestar y compromiso
social que promueven la diversificación productiva y la
soberanía tecnológica, fomentando el desarrollo
endógeno y la economía popular de la
República Bolivariana de Venezuela.

2.8 Política de calidad > Productividad
y Rentabilidad La Empresa deberá orientar su
gestión a garantizar la máxima productividad y
rentabilidad en armonía con el avance técnico de la
industria y la situación del mercado del aluminio,
explotando las oportunidades de sinergia de acción que
identifiquen los diferentes ámbitos de
competencia.

> Comercial En materia de comercialización, la
empresa deberá emprender acciones para garantizar el
máximo valor agregado de la cesta de productos,
conciliando la excelencia técnico-económica con el
máximo retorno de mercado.

> Calidad y Ambiente CVG VENALUM, con la
participación de sus trabajadores y proveedores, produce,
comercializa aluminio y mejora de forma continua su sistema de
gestión, comprometiéndose a:

o Garantizar los requerimientos del cliente.

o Prevenir la contaminación asociada a las
emisiones atmosféricas, efluentes líquidos y
desechos.

o Cumplir la legislación y otros requisitos que
suscriba la empresa, en materia de calidad y ambiente.

> Social CVG VENALUM como empresa del Estado
venezolano a fin de contribuir con el desarrollo de la
economía nacional, impulsará proyectos de
carácter socioeconómicos generadores de empleo y
bienestar social para la región, que elevan la calidad de
vida de la comunidad que la circunda.

> Desarrollo CVG VENALUM deberá impulsar el
desarrollo integral y sostenido del sector del aluminio,
orientando su acción como una extensión regional
del Estado en Pro de la reactivación, desarrollo y
consolidación de la cadena transformadora nacional y del
parque metalmecánica conexo.

2.9 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, actualmente fue
restaurada y aprobada por la Corporación Venezolana de
Guayana el 28 de Febrero del 2003, debido a la disolución
de la Industria Aluminio de Venezuela

Figura N° 3: Estructura
Organizativa General Fuente: Intranet de CVG VENALUM, 2010
2.9.1 Gerencia de Colada Es una unidad lineo-funcional
adscrita a Ia Gerencia General de Planta, su misi6n es garantizar
el cumplimiento de las metas de producci6n de conformidad con los
planes de producci6n y despacho establecidos, a fin de lograr Ia
obtenci6n del producto terminado y despacho del metal liquido
y solido para Ia venta, en condiciones de calidad,
oportunidad y costas competitivos, mediante el
mejoramiento continuo de los procesos humano social, tecnicos y
administrativos, asf como tambien Ia protecci6n del media
ambiente Adscrita a esta gerencia se encuentra la
superintendencia Distribución y Preparación de
Metal, la cual vela por el suministro de metal liquido preparado
a las unidades de producción, así como el despacho
de aluminio liquido a clientes internos y externos, a fin de
satisfacer los requerimientos de los clientes, en función
de los programas establecidos, composición química
y condiciones de entrega en conformidad con los parámetros
de calidad, oportunidad y costos requeridos; en dicha unidad se
obtiene toda la información y datos sobre la
generación, distribución e incorporación de
la chatarra al proceso productivo.

Figura
N° 4: Estructura organizativa de la gerencia de
colada.

Fuente: Intranet CVG VENALUM, 2010 2.9.2
Gerencia de Proyectos Al igual que la gerencia de colada es
una unidad lineo-funcional, pero adscrita a la presidencia y su
misión es garantizar la planificación, desarrollo,
evaluación y ejecución de los proyectos de obras e
infraestructura civil, mecánica, eléctrica, de
instrumentación y ambiental de la empresa, formuladas por
las diferentes Unidades Organizativas; así como, la
instalación y mejora de los equipos y sistemas
industriales cuando sea requerido, a fin de disponer de una
infraestructura adecuada para el funcionamiento de las
operaciones y optimizar la ejecución de sus procesos, en
términos de oportunidad y menor costos, de acuerdo con
las, normas técnicas, ambientales, legales y
procedimientos establecidos.

En base a que el trabajo se realiza en la
búsqueda de establecer una alternativa de un horno de
fusión para el Centro de Manejo de Materiales Asociados a
la Distribución y Preparación de Aluminio liquido
en la Sala de Colada, esta investigación esta bajo la
tutoría de la división de Proyectos
Estratégicos, la cual está adscrita a la Gerencia
Proyectos y se encarga de asegurar la gestión para el
desarrollo de ingeniería básica y detalle, la
ingeniería de costos, los paquetes de construcción,
así como la correspondiente evaluación
técnica económica de los proyectos
estratégicos del portafolio de la empresa, de acuerdo a
las especificaciones técnicas y metodología
establecida, normativas legales y procedimientos vigentes y
dentro del tiempo y en los términos de calidad
establecidos, con el fin de contribuir con el incremento de vida
útil y el valor de la empresa.

Figura
N° 5: Estructura organizativa de la gerencia de
proyectos.

Fuente: Intranet CVG VENALUM, 2010

Marco
teorico

3.1 El Aluminio El aluminio es el tercer elemento
más común encontrado en la corteza terrestre. Los
compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y
se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la
vegetación y de los animales. El aluminio puro es un metal
suave, blanco y de peso ligero. Al ser mezclado con otros
materiales como: silicón, cromo, tungsteno, manganeso,
níquel, zinc, cobre, magnesio, titanio, circonio, hierro,
litio, estaño y boro, se producen una serie de aleaciones
con propiedades específicas que se pueden aplicar para
propósitos diferentes.

El aluminio puede ser fuerte, ligero, dúctil y
maleable. Es un excelente conductor del calor y de la
electricidad; el valor de su densidad es de 2.7 y las
temperaturas de fusión y ebullición son de
660º C y 2.467º C, respectivamente. No se altera en
contacto con el aire ni se descompone en presencia de agua,
debido a que su superficie queda recubierta por una fina capa de
óxido que lo protege del medio. Sin embargo, su
reactividad con otros elementos es elevada: al entrar en contacto
con oxígeno produce una reacción de
combustión que origina una gran cantidad de calor, y al
combinarse con halógenos y azufre da lugar a la
formación de haluros y sulfuros.

3.1.1 Constantes Físicas y Químicas del
Aluminio

Una de las mayores ventajas del aluminio es que puede
ser reciclado una y otra vez sin perder su calidad ni sus
propiedades. Se emplea como elemento de aleación en los
aceros de nitruración, que suelen contener 1%
aproximadamente de aluminio. También se usa en algunos
aceros resistentes al calor. El aluminio es un elemento
desoxidante muy enérgico y es frecuente añadir
300gr por tonelada de acero para desoxidarlo y afinar el
grano.

3.1.2 Obtención de Aluminio La
producción de aluminio consiste de 3 pasos:
extracción de bauxita, producción de alúmina
y electrólisis de aluminio. Con un porcentaje de 8%, el
aluminio es el 3er metal más abundante en la superficie de
la tierra. La materia prima para la producción de
aluminio, bauxita, está compuesta principalmente por uno o
más componentes de hidróxido de aluminio,
además de silica, hierro y óxido de titanio como
las principales impurezas.

Extracción de Bauxita.

La bauxita es extraída principalmente por
métodos de mina abierta, los cuales tienen un impacto en
el ambiente. Los principales aspectos ecológicos a
considerar están relacionados con la limpieza del suelo,
impacto en la flora y fauna local y la erosión del suelo.
Cuatro toneladas de bauxita son requeridas para producir dos
toneladas de alúmina, las cuales producirán una
tonelada de aluminio en una reductora.

Figura
N° 6 : extraccion del mineral de Bauxita.

Fuente: Centro de Innovacion Tecnologica del
Aluminio.Ministerio de Industrias Basicas y Mineria, 2010
Produccion de alumina.

La bauxita tiene que ser convertida en óxido de
aluminio puro (alúmina) antes de que pueda ser
transformada en aluminio por medio de la electrólisis.
Esto es realizado a través del uso del proceso
químico Bayer en las refinerías de alúmina.
El óxido de aluminio es separado de las otras sustancias
de la bauxita mediante una solución de soda
cáustica, la mezcla obtenida es filtrada para remover
todas las partículas insolubles. Después de esto,
el hidróxido de aluminio es precipitado de la
solución de soda, lavado y secado, mientras que la
solución de soda es reciclada. Después de la
calcinación, el producto final, óxido de aluminio
(Al2O3), es un fino polvo blanco.

Figura
N° 7 : produccion de Alumina Fuente: Centro de
Innovacion Tecnologica del Aluminio.Ministerio de Industrias
Basicas y Mineria, 2010 Electrolisis del Aluminio.

El aluminio primario es producido en plantas de
reducción, donde el aluminio puro es extraído de la
alúmina por medio del proceso Hall-Heroult. El proceso de
reducción de alúmina en aluminio líquido es
realizado a una temperatura promedio de 950 grados Celsius en un
baño fluorinado y bajo una alta intensidad de corriente.
Este proceso es realizado en celdas electrolíticas, donde
los cátodos de carbón forman el fondo de la celda y
actúan como electrodo negativo, los ánodos
(electrodos positivos) son mantenidos en el tope y son consumidos
durante el proceso cuando reaccionan con el oxígeno
proveniente del electrolito.

Todas las líneas de celda construidas desde
principios de 1970 usan la tecnología de ánodo
pre-cocido, donde los ánodos manufacturados de una mezcla
de coque de petróleo y alquitrán son pre-cocidos en
una planta de ánodos. En la tecnología Soederberg,
la pasta de carbón es alimentada directamente en el tope
de la celda y los ánodos son producidos utilizando el
calor liberado por el proceso de reducción.

Figura N°
8: electrolisis del Aluminio.

Fuente: Centro de Innovacion Tecnologica del
Aluminio.Ministerio de Industrias Basicas y Mineria, 2010 El
aluminio trasegado a las celdas a intervalos regulares, es
transportado a la sala de colada, donde las aleaciones de
aluminio son preparadas de acuerdo a los requerimientos del
cliente. El aluminio líquido obtenido en la sala de
celdas, 99,8 % puro, es transferido en crisoles a la sala de
Colada y vertido en hornos de retención, donde metales
como titanio, magnesio, hierro y cobre son añadidos para
preparar las aleaciones requeridas por los clientes. El metal
líquido en los hornos es sometido a diferentes pruebas de
calidad para luego ser transferido a la unidad de
producción respectiva. Durante el proceso de
producción, el aluminio líquido es vaciado en
moldes enfriados por agua. El producto final puede ser aluminio
primario en lingotes para refusión, lingotes para
extrusión o planchones para laminación.

3.2 Equipos 3.2.1 Crisol Deposito ubicado
en la parte lateral o inferior de un horno, el cual recoge el
metal fundido. Los crisoles se construyen de muy diversos
materiales, según el objeto al que se destinen:

> Crisoles de fundición: la fundición
muy carburada resiste la acción de agentes que atacan a
muchos metales, por eso se utilizan en algunos casos crisoles de
hierro fundido > Crisoles de plata: se utilizan en
análisis para el ataque de diversas sustancias con los
álcalis > Crisoles de platino: son muy empleados en
análisis y su manejo requiere determinadas precauciones a
fin de que no se deterioren con facilidad.

> Crisoles de Hess: se fabrican con una arcilla que
por término medio contiene 71 % de sílice, 25 % de
alúmina y 4 % de óxido férrico. A esta
arcilla se le añade todavía de 1/3 a 1/2 % de su
peso de arena cuarzosa. Se distinguen por ser muy refractarios y
por consiguiente muy apropiados para muchas operaciones
químicas en las que se requieren elevadas temperaturas.
Sin embargo a causa de su porosidad y de lo áspero de su
superficie no son utilizables para ciertos trabajos de
fusión, como por ejemplo la de metales nobles >
Crisoles de cemento: se preparan con una mezcla de arcilla, arena
silícea, cemento y otras materias análogas >
Crisoles de chamotte: están formados por arcilla rica en
sílice y alúmina, que se ha mezclado con polvo de
arcilla refractario ya cocida, con arena cuarzosa y otros
materiales semejantes 3.2.2 Horno de Retención Los
hornos de retención tienen como función mantener en
estado líquido el metal proveniente de celdas, permitiendo
la adición de elementos aleantes requeridos para la
preparación de aleaciones. Su estructura consta
básicamente de una carcasa o cubierta de acero, recubierta
internamente con ladrillos refractarios , material aislante,
losas refractarias, refractarios plásticos y concreto
refractario, quemadores a gas, para un horno de 45tm
aproximadamente cuenta con cuatro (4) quemadores, dos (2) puertas
de acceso para las operaciones de preparación del metal,
las cuales están revestidas de material refractario y se
puede bajar y levantar por motores eléctricos, rampa de
drenaje de metal liquido durante las operaciones de
extrusión de escoria, sistema de tuberías y
válvulas para la mezcla de gas y aire, sistema de
inyección de cloro (Cl) y gas inerte (argón y
nitrógeno) para el des-gasificado del metal liquido y
panel de control de la llama de los quemadores y registro
permanente de la temperatura del metal.

3.2.3 Maquina lingotera En la obtención de
lingotes de 10 kg y 22 kg se emplean líneas o lingoteras
horizontales especialmente diseñadas para ello, cada
máquina o unidad consta de 212 moldes, los cuales
están ubicados en líneas, o sea, uno a
continuación del otro, formando cuatro (4) grupos de
cincuenta y tres (53) moldes, cinco (5) que producen los lingotes
bases de los bultos y cuarenta y ocho (48) moldes planos que
conforman el resto del bulto.

Los moldes son de hierro nodular especialmente
diseñados para que el enfriamiento por agua del aluminio
líquido sea lo más rápido, siendo al mismo
tiempo resistentes a los choques térmicos y teniendo un
alto índice de elongación (12% mínimo),
evitando de esta manera su agrietamiento o rotura debido a los
cambios bruscos de temperatura intrínseca del
proceso.

Las maquinas lingoteras constan también de
canales de distribución del metal con sus respectivas
válvulas de flujo, así como un sistema de
deflexión para evitar en el llenado consecutivo de los
moldes que se encuentran en constante movimiento, derrames de
metal entre molde y molde.

El enfriamiento de los moldes con la consecuente
solidificación del metal se realiza a través de una
gran cantidad de rociadores de agua, situada en la parte inferior
de la cadena que soporta los moldes, la cual a su vez se apoya en
rodillos que se desplazan sobre unas vigas y producen el
movimiento horizontal homogéneo que conlleva a la
realización de la colada continua. Al final de la cadena
se encuentra una estación de descarga y una maquina
apiladora automática que está programada para
conformar los bultos.

3.2.4 Rueda giratoria horizontal (lingotes de 680
kg) Maquinaria para la producción de lingotes o pailas
de 680kg la cual está diseñada por una rueda
giratoria de dieciséis (16) moldes, que al girar y
posesionarse en la estación de colada, son llenados
mediante un sistema de canales de forma discontinua y
posteriormente son enfriados con rociadores de agua para aumentar
la velocidad de solidificación de los lingotes de
aluminio.

3.2.5 Unidad de colada vertical La unidad de
colada vertical tiene la responsabilidad de producir cilindros
para la extrusión. El proceso o mecanismo de colada
utilizado es el sistema NEW HOT TOP SHOWA. La preparación
de la mesa de colada vertical comienza por el sistema de
desgasificación en la línea MINT III y termina con
la mesa de colada. Se revisa la presión, el flujo de agua,
el sistema de lubricación y moldes. También se debe
acondicionar el canal y la caja de filtro, lo cual se inicia
retirando todo el metal acumulado en ambas partes, se sustituye
el filtro cerámico por otro nuevo. Durante la
preparación final de la mesa de colada se realiza el
chequeo de los movimientos de la colada, su velocidad y el
acoplamiento de todas las partes de la mesa, estas deben estar
totalmente limpias y sin daños. El precalentamiento de
toda la maquina no debe ser menor de 300°C. Después de
finalizar la preparación de la mesa se inicia el proceso
de colada. Las variables que se deben tomar en cuenta para la
obtención de estos productos cuando se utiliza el sistema
de colada NEW HOT TOP SHOWA son las siguientes:

1. Temperatura del metal liquido para el momento de la
colada.

2. Temperatura, caudal y presión del agua de
enfriamiento.

3. Temperatura y flujo de aceite, así como de los
tiempos de exposición.

4. Velocidad de colada.

5. Precalentamiento de los filtros
cerámicos.

3.2.6 Horno de homogeneización Horno es
utilizado en la segunda etapa de producción de cilindros
para extrusión, ya que los tochos o cilindros se deben
"homogeneizar". Mediante este tratamiento térmico a
temperaturas relativamente altas, se reducen las tensiones de
colada, las cuales al efectuar el corte para obtener los tochos,
podrían provocar grietas. Por otro lado se aspira
conseguir una estructura favorable para la extrusión
(disminución de la resistencia a la deformación).
En general el proceso de homogeneización ocurre de forma
siguiente:

> la composición química presente en
los cilindros es aluminio, hierro, silicio y magnesio en
distintas proporciones; durante su preparación es agregado
titanio como un estimulante de grano.

> Esta aleación es colada en las mesas de
colada continua a una temperatura comprendida entre 690-715°C
y enfriada con agua a presión.

> Este proceso de enfriamiento hace que la superficie
del cilindro se enfrié con mayor velocidad que el centro y
parte media del cilindro, lo que origina que se generen granos de
menor diámetro en la superficie del cilindro y de mayor
diámetro en el núcleo.

> Esta diferencia de granos impide la
extrusión de cilindros sea optima.

> Los cilindros son introducidos en el horno para su
homogeneización, el proceso se basa en tres
etapas:

1. Etapa de incremento de temperatura:
aquí se eleva la temperatura de los cilindros desde la
temperatura ambiente hasta 585°C.

2. Etapa de empape o absorción:
aquí se debe asegurar que la temperatura del cilindro sea
la misma tanto en la superficie como en el núcleo,
alcanzado un tamaño de grano homogéneo en toda la
estructura. En teoría, para alcanzar la temperatura
constante y grano homogéneo es necesario que los cilindros
se encuentre en horno 1hr por cada pulgada de
diámetro.