Evaluación operativa, centro de manejo de materiales, horno fusión (página 2)

3. Etapa de enfriamiento: una vez alcanzando el
tamaño de grano homogéneo, es necesario bajar la
temperatura del cilindro de forma rápida para evitar que
el enfriamiento se de de la parte externa a la parte interna, lo
que provoca variedad de grano. Este enfriamiento debe realizarse
en un tiempo promedio de 2hr, llevando la temperatura de
585°C a 350°C. Posteriormente se enfría
completamente el cilindro hasta temperatura ambiente.

3.2.7 Horno de Fusión a gas Un horno
industrial de gas es la instalación donde se transforma la
energía química de un combustible en calor que se
utiliza para aumentar la temperatura de aquellos materiales
depositados en su interior y así llevarles al estado
necesario para posteriores procedimientos
industriales.

Las partes fundamentales de un horno de gas
son:

> Hogar o cámara de combustión: donde
se alojan los quemadores y se generan los gases de
combustión. Puede coincidir con la cámara de
calentamiento o ser una cámara independiente.

> Cámara de calentamiento: existen distintos
tipos, dependiendo de la forma de operación del horno y de
su función.

> Revestimiento aislante: recubre todas las
cámaras y equipos del horno.

> Chimenea y tubos de escape de gases de
combustión: Suelen ir acoplados a intercambiadores para
aprovechamiento de la energía calorífica que
poseen, previo a la emisión a la
atmósfera.

Figura N° 9: Esquema de horno a
gas.

Fuente:
http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de-
tecnologias/hornos-de-gas Clasificación de Hornos de Gas
según su función:

1. Hornos de Fusión: Su función
es la de fundir los materiales. Hay varios subtipos:

a. Hornos de Crisol > El material se funde en un
crisol metálico o cerámico.

> Los gases salen de la parte inferior y lamen
exteriormente el crisol para expulsarse por la parte superior o
boca de carga.

b. Hornos de Reverbero > La carga está en
contacto directo con los humos pero no con el
combustible.

> Su forma es de cuba rectangular con cámara
de combustión separada o quemadores laterales. Los humos
se desplazan hacia el otro extremo calentando la carga por
convección y por radiación de las llamas y la
bóveda refractaria.

c. Cubilotes para fundición ? Horno vertical
cilíndrico, similar al horno alto.

> Su función es también parecida a
éste, pero sólo se busca la fusión eficaz y
no la reducción del mineral de hierro.

? El combustible utilizado es coque o gas
natural.

2. Hornos de Recalentar: Su objetivo es el
calentamiento de piezas para procesos como laminación,
extrusión, forja, estampación y conformado. En todo
momento se mantiene el estado sólido de las piezas,
sólo buscándose su reblandecimiento.

El tipo de horno adecuado depende de factores como la
forma de las piezas a calentar y la temperatura final
fundamentalmente. No obstante hay muchos más
parámetros que influyen en la elección del tipo de
horno, como por ejemplo, si el horno debe operar en continuo o
discontinuamente.

Los tipos más importantes son:

> Hornos Pit o de Fosa. Cámara
rectangular donde se colocan las piezas a calentar verticalmente
y por la parte superior.

> Hornos de Mufla. Es una caja con puerta en
cuyo interior se alojan los quemadores. La solera puede ser
cerámica o metálica.

> Hornos de Campana. El material se carga y el
horno propiamente dicho se eleva con grúas y se coloca
cubriendo la carga.

> Hornos de Empujadora. Se emplea para
calentar piezas de acero de forma continua. Las piezas son
empujadas por una máquina desde la parte
frontal.

> Hornos de Viga Galopante. Son muy parecidos
a los de empujadora, pero con ventajas respecto a
estos.

> Hornos de Vagonetas. Túnel cuya
solera se compone de carros unidos entre sí que avanzan de
forma semicontinua.

> Horno de solera giratoria. La cámara
forma un túnel circular al que acceden los productos de
combustión.

> Hornos Especiales. Responden a necesidades
puntuales y específicas y su precio es muy elevado. Como
ejemplo están los equipos de calentamiento por plasma, que
pueden alcanzar temperaturas de 50.000 ºC o incluso de
varios millones de grados, en equipos de fusión
nuclear.

3. Hornos de Tratamiento Térmico: Su
función es la de inferir una propiedad al material.
Algunos de los tratamientos existentes son:

> Recocido, normalizado, temple, revenido,
homogeneizado, solubilización, maduración o
envejecimiento, etc.

> Cementación, carbonitruración,
nitruración, descarburación, etc.

> Recubrimiento por galvanización,
estañado, esmaltado, etc.

3.3 Chatarra La chatarra es el metal solido
(aluminio o hierro) que se utiliza como materia en los procesos
de fabricación de productos terminados, que se ha obtenido
de distintas formas, como residuo en el proceso y que es
reutilizada.

3.4 Factores para la elección de un horno
Para que sea correcta la elección de un horno para una
aplicación determinada deben tenerse en cuenta diversos
factores que pueden agruparse según los tres criterios
principales siguientes:

1. Requerimientos y datos del usuario.

2. Posibilidades tecnológicas del
constructor.

3. Exigencias y posibilidades económicas.
Requerimientos y datos del usuario: Exigencias
técnicas:

1.- Carga a tratar:

> Naturaleza y forma de la carga o piezas >
Naturaleza del material (emisividad, calor específico,
densidad aparente y real).

> Temperatura inicial.

2.- Tratamiento:

> Ciclo temperatura-tiempo > Temperatura normal de
utilización del horno, máxima y mínima >
Precisión de temperatura requerida > Presencia o no de
atmósfera controlada.

3.- Producción.

> Producción horaria o por ciclo/carga >
Posibilidad de dividir la producción en varios hornos >
Utilización del equipo (horas, días, semanas,
etc.).

Exigencias de fabricación: Si se instala el horno
dentro de un proceso concreto de fabricación, hay que
tener en cuenta:

> El entorno/ambiente general.

> El proceso de fabricación en el que se
inserta el horno (operaciones anteriores y posteriores,
condiciones de preparación de las cargas).

> Cualificación del personal de
explotación y su disponibilidad.

> Posibilidades de mantenimiento y nivel del
personal.

> Características de la energía
disponible.

> Posibilidades de fluidos auxiliares (agua, aire
comprimido, nitrógeno, vapor de agua, etc.) y la salida de
fluentes (agua, vapor, etc.).

Posibilidades tecnológicas del
constructor:

> Comprobar que el ciclo de temperatura requerido es
realizable en condiciones industriales razonables.

> Determinar el horno alrededor de:

> La carga cuando se trata de cargas unitarias
grandes, por ejemplo, el recocido de eliminación de
tensiones de soldadura de una pieza de calderería
gruesa.

> La producción, que es el caso más
frecuente, cuando se trata de un gran número de piezas
unitarias.

> La capacidad del horno u hornos se determina
multiplicando la producción (kg/h) por la duración
del ciclo (horas).

> Frecuentemente son las condiciones de enfriamiento
las que limitan la carga. Si la carga que se enfría es
notablemente inferior a la capacidad de enfriamiento del horno,
debe adoptarse un horno continuo o semi- continuo.

Posibilidades económicas del
constructor:

> El coste total de explotación de un horno,
referido a la unidad producida, es la suma de los siguientes
factores principales:

> Coste de la energía.

> Coste de la mano de obra directa.

> Coste de la mano de obra de control y
supervisión.

> Coste de las materias consumibles y fluidos
diversos (aparte de la energía).

> Amortización de la
instalación.

> Coste del mantenimiento.

Para efectuar la elección correcta de un horno es
preciso establecer su coste previsto de explotación. Es
más que un balance energético. En particular, el
factor mantenimiento puede jugar un papel importante, no por su
importancia eventual, sino, sobre todo, por el tiempo de
inmovilización del horno.

3.5 Regresión lineal En la
práctica, con mucha frecuencia es necesario resolver
problemas que implican conjuntos de variables, cuando se sabe que
existe alguna relación inherente entre ellas. Por ejemplo,
en un caso industrial se puede saber que el contenido de
alquitrán en el producto de salida de un proceso
químico está relacionado con la temperatura con la
que éste se lleva a cabo. Puede ser interesante
desarrollar un método de predicción, esto es, un
procedimiento para estimar el contenido de alquitrán para
varios niveles de temperatura tomados de información
experimental. El aspecto estadístico del problema consiste
entonces en lograr la mejor estimación de la
relación entre las variables.

En la mayoría de las aplicaciones, existe una
clara distinción entre las variables en cuanto a su papel
dentro del proceso experimental. Muy a menudo se tiene una sola
variable dependiente o respuesta Y, la cual no se controla en el
experimento. Esta respuesta depende de una o más variables
independientes o de regresión, como son x1, x2,
……., xk, las cuales se miden con un error
despreciable y en realidad, en la generalidad de los casos se
controlan en el experimento. Así las variables
independientes no son aleatorias y por lo tanto no tienen
propiedades distribucionales. La relación fija para un
conjunto de datos experimentales se caracteriza por una
ecuación de predicción que recibe el nombre de
ecuación de regresión. En el caso de una
sola Y y una sola x, la situación cambia a una
regresión de Y en x. para k variables independientes, se
habla en términos de una regresión de Y en x1, x2,
……., xk.

Represéntese una muestra aleatoria de
tamaño n por el conjunto {(xi,yi); i=
1,2,3……,n}. Si se tomaran muestras adicionales
utilizando exactamente los mismos valores de x, se debe esperar
que los valores de y varíen. De aquí que el valor
yi en el par ordenado (xi,yi) sea un valor de alguna variable
aleatoria Yi. Por conveniencia se define Y| x como la variable
aleatoria Y correspondiente a un valor fijo x y su media y su
variancia se indican por µY|xY
, s2 Y|x, respectivamente. Entonces,
es evidente que si x= xi, el símbolo Y| xi representa la
variable aleatoria Yi con media µY|xi
y variancia s2 Y|xi.

El término regresión lineal implica que
µY|x esta linealmente
relacionado con x por la ecuación de regresión
lineal poblacional:

Donde los coeficientes de regresión a y ß
son parámetros que deben estimarse a partir de los datos
muéstrales. Si a y b representan estas estimaciones,
respectivamente, se puede entonces estimar
µY|x por y de la
regresión muestral o de la línea de
regresión ajustada:

Donde las estimaciones de a y b representan la
intercepción y pendiente de y, respectivamente. El
símbolo y se utiliza aquí para distinguir entre el
valor estimado que da la línea de regresión
muestral y un valor experimental real observado y para
algún valor de x.

Dadas la muestra {(xi,yi); i= 1,2,3……,n},
las estimaciones de mínimos cuadrados a y b de los
coeficientes a y ß se calculan por medio de las
formulas:

Marco
metodologico

En este capítulo se especifica la
metodología utilizada para la realización de este
trabajo referente a la evaluación operativa de un centro
de manejo de materiales del área de distribución y
preparación del metal, específicamente de un horno
de fusión en la planta de Colada de CVG
VENALUM.

4.1 Tipo de investigación En
función al problema planteado, sobre la evaluación
operativa de la tecnología necesaria para el procesamiento
de la chatarra interna y externa en el área de colada; la
investigación que se desarrolla es de tipo descriptiva ya
que, para fijar las especificaciones del horno propuesto, es
necesario la caracterización del proceso de
generación y refusión de la misma, fijando los
niveles de producción de aluminio liquido, aluminio
procesado, chatarra generada y utilizada.

Además, este trabajo dentro del tipo de
investigación descriptiva se ubica en la
investigación correlacional debido a que es necesario de
un análisis estadístico para determinar el grado de
relación entre las dos variables fijadas: total de
aluminio producido ™ y total de chatarra generada ™. Tal
como lo plantea Fidias G. Arias en su publicación "El
proyecto de investigación" 2006:

La utilidad y el propósito principal de los
estudios correlacionales es saber cómo se puede comportar
un concepto o variable conociendo el comportamiento de otras
variables relacionadas. Es decir, intentar predecir el valor
aproximado que tendrá una variable en un grupo de
individuos, a partir del valor obtenido en la variable o
variables relacionadas. (p.25) 4.2 Diseño de la
investigación La estrategia general que se
adoptó para responder al problema planteado es una
investigación de tipo documental y en cierto momento de
campo.

Se basa en una investigación documental ya que el
proceso se desarrollo en la búsqueda, recolección y
análisis de datos secundarios (datos históricos) a
partir del año 2004 hasta el 2009 para fijar un
análisis de regresión lineal que permite la
proyección futura de los niveles de generación de
chatarra, y en base a esta información establecer la
capacidad y características de la tecnología
(horno) para el procesamiento de la chatarra.

Se plantea que abarca la investigación de campo
debido a que la información referente a la
situación actual del procesamiento de aluminio y manejo de
la chatarra se recolecto de manera directa en el área de
estudio (planta de Colada de CVG VENALUM).

4.3 Unidades de análisis 4.3.1
Población En la siguiente investigación, la
población seleccionada serán los datos
históricos registrados en el Sistema Integral de Colada
(SIC) de la base de datos de CVG VENALUM sobre la
producción de aluminio solido (cilindros para
extrusión, lingotes y pailas) y la chatarra generada para
el periodo que abarca del año 2005 al año
2009.

4.3.1 Muestra La muestra considerada para
realizar la investigación son los informes y datos
registrados en el período del año 2005 al 2009, en
relación con:

> Chatarra Cargada, > Destino de crisoles
recibidos.

> Informe semanal de producción.

> Producción diaria.

De estos informes se obtienen los datos bases para el
análisis sobre los niveles de producción total,
niveles de generación de chatarra tanto interna y externa
y su procesamiento, permitiendo así el desarrollo de la
evaluación operativa de la alternativa de un horno de
fusión para la planta de colada.

4.4 Técnicas y/o instrumentos de
recolección de datos Para la ejecución del
trabajo de investigación fue necesario seleccionar las
técnicas de recolección de datos e
información pertinentes para responder al problema
planteado.

4.4.1 Observación directa Es una
técnica que consiste en visualizar en forma
sistemática cualquier hecho, fenómeno o
situación que se produzca en función de unos
objetivos de investigación preestablecidos. La
observación que se realizó fue simple, ya que se
observó de manera neutral el proceso de preparación
y manejo del metal líquido, el proceso de colada para
obtener el aluminio sólido y los puntos de
generación de la chatarra sin involucrarse en el proceso.
También es de tipo no estructurada debido a que no se
contó con ningún tipo de guía
prediseñada donde se especificaran los aspectos detallados
a observar.

4.4.2 La entrevista La entrevista es una
técnica basada en el dialogo o conversación "cara a
cara", entre el entrevistador y el entrevistado acerca de un tema
previamente determinado, de tal manera que el entrevistador pueda
obtener la información requerida.

Se llevó a cabo una serie de entrevistas no
estructuradas, es decir, sin una guía o patrón de
preguntas elaboradas previamente; sin embargo no se perdió
de vista el objetivo primordial de la entrevista sobre el tema de
generación y refusión de la chatarra. Las
entrevistas fueron realizadas a:

> Dos (2) Especialistas del Área de
Colada.

> Dos (2) Operadores de manejo y preparación
del metal.

4.4.3 Análisis documental Esta
técnica hace referencia al proceso de recolección y
análisis de información ya publicada, registros y
datos históricos relacionados al problema de estudio. Para
la ejecución de la investigación se consultaron los
datos de producción de Colada, del periodo 2005 al 2009,
suministrados por la Gerencia de Colada y la Gerencia de
Proyectos.

4.5 Procedimiento de la recolección de
datos A continuación se presenta una lista de
actividades secuenciales necesarias para la ejecución del
proyecto de investigación:

1. Recolección de la información del
Proceso de obtención del aluminio líquido en el
Área de Colada de CVG VENALUM a través de la
observación directa.

2. Entrevistas con el personal de planta de colada (2
especialistas de colada y 1 operador) en base a obtener
información sobre la generación de chatarra interna
y externa y su procesamiento en los hornos.

3. Efectuar la búsqueda de datos
históricos sobre los niveles de producción del
aluminio líquido, aluminio sólido,
generación de chatarra y nivel de
procesamiento.

4. Desarrollo del análisis estadístico de
regresión lineal para las proyecciones de
generación de chatarra.

5. Revisión de información teórica
y operativa sobre hornos de fusión y su
implementación.

6. Desarrollo de la evaluación operativa para la
propuesta de la implementación de un horno de
fusión en la planta de Colada.

Situacion
actual

La producción de aluminio primario en CVG VENALUM
comienza con la llegada y almacenamiento de la alúmina en
las tolvas, seguido del proceso de reducción de la misma
para obtener aluminio líquido y solidificarlo a
través del proceso de colada; además se cuenta con
un proceso secundario, que es la fabricación de los
ánodos necesarios para el proceso de
reducción.

Particularmente, el proceso de colada puede desglosarse
en dos etapas:

1. Recepción y distribución del metal
líquido.

2. Sistema de colada.

1. Recepción y distribución del metal
líquido El inicio del proceso a evaluar, comienza con
la llegada de un crisol transportador con aluminio líquido
el cual viene en una carreta porta-crisol y es remolcada por un
tractor desde las sala de reducción hasta la planta de
colada, donde es puesta en la balanza a nivel del suelo (ver
anexo N°1). Si el crisol proviene del Complejo II o V
Línea, es ubicado en la balanza N° 1 o N° 2, si
viene del Complejo I se ubica en la balanza N° 3 o N°
4.

Una vez posicionado el crisol en la balanza, se recibe
el ticket de trasegado (ver anexo N°2) y la muestra
botón por parte del Operador Integral Reducción, se
anota el número de colada y se envía al laboratorio
a través del correo neumático. Se espera los
resultados del análisis químico de la muestra, los
cuales son publicados en el Sistema Integral de Laboratorio. En
función al contenido de Hierro (%Fe) es distribuido el
metal en los hornos, en el ticket de trasegado es anotado el
número de crisol y destino (horno) y es entregado al
Operador Integral Colada (vaciador) el cual da la
información al Operador Integral Colada (en grúa)
para que juntos realicen la operación de vaciado en horno.
En la espera de los resultados del análisis químico
de la muestra, es realizada una inspección visual de la
condición física del metal líquido, se
verifica el peso del crisol, además es introducida la
termocupla en el metal líquido contenido en el crisol,
para determinar la temperatura del metal, la cual debe
encontrarse en un rango entre 700°C y 900 °C.

Ahí el crisol (cargado) es pesado, obteniendo un
valor de peso (aprox.

15730 tm) el cual será comparado con el segundo
proceso de pesado del crisol (una vez que es vaciado el aluminio
en el horno de retención) y por diferencia de pesos de
obtiene la cantidad ™ de aluminio liquido que contiene el
crisol para ser procesado.

El crisol es trasladado al pasillo central del
área de colada (ver anexo N° 3), donde en
función del contenido de Hierro, es distribuido en los
hornos para la obtención de productos finales de la
siguiente manera:

Tabla N° 3: Distribución de metal en
hornos.

En óptimas condiciones la planta de colada, por
turno, prepara dos (2) hornos y cola dos (2) hornos. Actualmente,
como resultado a la disminución de producción de
aluminio líquido en la sala de reducción, cada
turno prepara un (1) horno para ser trabajado por el siguiente
turno y cola un (1) horno que fue cargado con
anterioridad.

En la siguiente tabla se muestra las capacidades de los
hornos que se encuentran en el Área de Colada:

Tabla N° 4: Capacidad de los hornos de la
sala de Colada de CVG VENALUM

Consideraciones de la recepción y
distribución del metal líquido y sistema de
colada:

> El metal liquido proveniente de las salas de
reducción, es aceptado por el Sistema Integral de Colada
(programa informático) para vaciarlo en los hornos de
retención si éste presenta una composición
química de hierro que se encuentre entre .10%Fe
mínimo y .20%Fe máximo.

> Si el metal líquido contiene más de
.20%Fe, es enviado a los moldes estacionarios (llamados
comúnmente horno 14) para producir pailas de 500kg alto
hierro, las cuales serán utilizadas durante el proceso de
colada como chatarra.

> Una vez llenado el horno, antes de realizar la
colada, el horno es desnatado (descorificado), se coloca tolva
para el desnate del horno en la compuerta, se abre y por medio de
paleta manejada por montacargas es extraída la escoria
ubicada en la superficie del metal líquido, la cual cae en
la tolva.

> El Horno 13, es el horno basculante el cual procesa
la chatarra que es generada en distintos puntos del proceso de
obtención de aluminio sólido.

2. Sistema de colada Productos
horizontales:

? Fabricación de lingotes de 22 y
10kg.

El crisol ubicado en el pasillo central, es tomado,
elevado y trasladado por medio de grúa puente hasta el
horno seleccionado para el vaciado (horno 1- 6), es bajado a la
altura necesaria y es vertido el aluminio líquido a
través de la boca de carga del horno, para ser retenido, y
comenzar el proceso de colada. Este proceso es repetido varias
veces hasta llenar el horno hasta su capacidad, y así
comenzar la colada.

A continuación, se verifica las condiciones de
operación de la máquina lingotera, el nivel del
metal y temperatura de los hornos asociados a esta
máquina. Se remueve el cono-tapón del orificio
(piquera) de salida de metal, se limpia el material
cerámico depositado alrededor del orificio de colada y con
una puya se golpea la boca del horno para destaparla.
Inmediatamente, comienza la salida del metal la cual es regulada
colocando la barra-tapón en el orificio de
salida.

En la máquina lingotera se preestablece la
velocidad de colada, cuando el metal comience a fluir en los
moldes, se arranca la maquina lingotera.

> Fabricación de pailas 680 kg.

Al igual que en la producción de lingotes de 10 y
22 kg, el crisol que se encuentra en el pasillo central es
trasladado hasta el horno seleccionado. El aluminio
líquido contenido en el crisol es vaciado al horno por
medio de la boca de carga, se realiza la verificación de
las condiciones de operación de la rueda lingotera y el
nivel de metal y temperatura de los hornos asociados a la
rueda.

Se verifica las condiciones de piquera, canales, que lo
moldes estén precalentados y nivelados. En el panel
principal de la maquina se selecciona la posición
dependiendo del horno que se va a colar (horno 9 o 10). Se
determina el sentido en que debe girar la rueda de acuerdo al
horno a colar. Se remueve el cono-tapón del orificio de
salida de metal y se golpea la boca del horno con la puya para
destaparlo.

Se ajusta el flujo del metal con el cono-tapón
hasta lograr que el tiempo de vaciado de los doce (12) primeros
lingotes sea de dos (2) a tres (3) minutos. A medida que son
llenados los moldes, son desnatados con la paleta de desnatado.
Cuando el molde se ha llenado con una altura de 1/3 de la
cuña aproximadamente, se coloca el tapón de grafito
en el vertedero, para cortar el flujo de metal a
molde.

Es pulsado el botón de ARRANQUE del panel
auxiliar ubicado al lado del horno, para que la rueda avance al
molde siguiente, y continuar con el proceso se fabricación
de pailas de 680 kg.

Cuando se está llenando el quinto (5to) molde, se
procede a abrir la válvula que alimenta el conjunto de
tres (3) rociadores laterales, así como la válvula
de enfriamiento inferior. Y al momento que se está
llenando el octavo (8vo) molde se abre la válvula que
alimenta el segundo conjunto de tres (3) rociadores laterales y
la segunda válvula de enfriamiento inferior.

Por último, una vez que se han solidificado las
pailas, son sacadas de los moldes con la ayuda de la grúa
de dos toneladas y se estampa el número de colada en el
lingote o paila.

Productos verticales: cilindros para extrusión de
6", 7", 8" y 9" de diámetro.

Este proceso se divide en dos etapas: la colada y la
homogenización de los cilindros para
extrusión.

> Etapa de colada del aluminio
líquido.

El proceso de colada para la producción de
cilindros de extrusión comienza una vez que han sido
vaciados los crisoles en uno de los hornos 7, 8,11 ó 12.
Se verifica la temperatura del metal en el horno, esta debe
encontrarse entre los valores de 740°C y 750°C para el
arranque de la colada. Además los parámetros del
sistema hidráulico y la presión del aire deben
encontrarse dentro del rango establecido, de acuerdo con la tabla
siguiente:

Deben ser verificados en el panel de mezcla
correspondiente al horno utilizado, los parámetros de
flujo de cloro y argón.

Tabla N° 6: Parámetros de flujo cloro
y argón.

Fuente: Práctica de Trabajo Colada de
cilindros para extrusión. CVG VENALUM 2010 Se realiza la
verificación de:

> El buen funcionamiento de la bomba de aceite, que
el aceite fluya a los moldes.

> Las conexiones y estado físico de los
quemadores portátiles.

> El funcionamiento del extractor de
gases.

> El buen funcionamiento de la máquina de
tibor > Conexiones de las mangueras de aire y aceite a la mesa
de colada.

> La apertura de las válvulas de aire y aceite
de cada molde de la mesa de colada.

> Del sistema de agua y velocidad de colada en el
sistema manual.

> Nivelación de la mesa de cabezote con la
mesa de molde.

Preparación del sistema de
desgasificado:

> Revise el estado físico del sistema
desgasificado (canales por donde fluye el metal, campana, cuba,
divisores, caja de filtro y canal "V", estos elementos deben
estar libres de escoria, piedras y metal solidificado.

> Verifique el buen funcionamiento del censor de
nivel de metal, detección de flujo de los rotores,
movimientos de campana y lectura de los milímetros/minutos
de cloro y litros/minutos de argón en la pantalla de
operación.

> Coloque una represa reguladora secundaria (ladrillo
o bloque con fibra y/o silicato de calcio) antes de entrar a la
caja de filtro, con la finalidad de controlar el nivel de flujo y
la altura del metal en la mesa.

El proceso de colada inicia con la apertura del horno,
retirando el tapón y activando el selector de la bomba de
aceite castor en el panel de operación. Se espera mientras
el metal líquido llena uniformemente los moldes hasta
alcanzar el nivel requerido y dar arranque al proceso operando la
mesa en la función "bajada de mesa". Se espera a que el
cilindro alcance una longitud de 30cm a 40 cm para realizar la
inspección de colada.

Una vez que el cilindro esta cerca de alcanzar la
longitud deseada, se activa la luz y alarma en el panel
principal, con lo cual se debe operar la mesa en "posición
intermedia" y se coloca el tapón al horno para cortar el
flujo de metal líquido y es pulsado el botón de
"parada" para terminar las operaciones con la mesa.

Se abren las válvulas de drenaje, se desconectan
las mangueras, se retira la mesa de colada y se sube la mesa de
cabezotes hasta que sobresalgan los cilindros aproximadamente
180cm sobre el nivel del piso para su extracción. Son
almacenados temporalmente para su proceso
térmico.

> Etapa de homogenización de los cilindros
para extrusión.

El área de colada cuenta con dos (2) hornos de
homogeneizado, continuo y tipo Batch.

Horno continúo:

Antes de ingresar los cilindros al horno para el
tratamiento térmico, son programados los siguientes
parámetros de operación en la pantalla del
horno:

Tabla N° 7: Parámetros de
operación del horno continuo

Fuente: Práctica de trabajo para la
homogeneización de cilindros para extrusión. CVG
VENALUM 2010 Al entrar los cilindros al horno, comienza la
primera etapa del precalentamiento, donde la temperatura del
cilindro va a aumentar gradualmente a medida que avanza dentro
del horno, este precalentamiento de los cilindros termina en el
momento que ocurre la nivelación entre las temperaturas de
los cilindros y del horno.

Una vez alcanzada la temperatura necesaria (560-590
°C) ocurre la segunda etapa de homogeneización de los
cilindros, en la cual se diluye la mayoría de las fases
heterogéneas y son distribuidas en la matriz del aluminio.
El tiempo de duración del proceso depende de las pulgadas
de diámetro de los cilindros (aprox. 1 hora por
2").

Al finalizar el proceso, el cilindro sale del horno de
forma automática por una compuerta, allí cae en un
canal que lo traslada hasta un transportador de cadena para
comenzar la etapa de enfriamiento fuera del horno. Esta etapa
consta de varios ventiladores con una circulación forzada
de aire.

Horno Batch.

Al haber cargado el horno con la cantidad
específica de cilindros se inicia el ciclo de tratamiento,
donde los quemadores del horno cambian a condición de alto
fuego y la carga inicia su proceso de homogeneizado (etapa de
precalentamiento y absorción). Se fijan los
parámetros de operación en el horno:

Tabla N° 8: Parámetros de
operación del horno Batch.

Fuente: Práctica de trabajo para la
homogeneización de cilindros para extrusión. CVG
VENALUM 2010 Al finalizar el ciclo, se apagan los quemadores y se
traslada el vagón con los cilindros a la cámara de
enfriamiento, donde durante tres horas se enfrían los
cilindros con ventiladores y rociadores de agua. Pasado este
tiempo se retira la carga de la cámara de enfriamiento y
se traslada a la zona de descarga para ser enviados a las sierras
de corte. Una vez que han sido despuntados y embalados, son
trasladados al almacén de producto terminado junto con los
lingotes de 22kg y 680 kg, a espera de su despacho.

Durante todo el proceso de Colada existen varios puntos
de generación de chatarra, la cual se almacena
temporalmente junto con la chatarra que proviene de
reducción y envarillado al lado de la balanza N° 2
para ser cargada a los hornos y ser refundida. Además,
cuando llegan crisoles con aluminio alto en hierro (>.20%Fe) y
son rechazados por el sistema integral de colada para ser
vaciados a los hornos; son trasladados y vaciados a los moldes
estacionarios, para producir pailas de 500kg, las cuales
serán suministradas a los hornos como chatarra.

La distribución de la chatarra en los hornos
depende de:

> Su composición química, la cual debe
ser igual o cercana a la composición del aluminio
líquido que se encuentre retenido en el horno que se va a
cargar.

> El nivel de aluminio líquido que contenga el
horno. Si el horno se encuentra a la mitad o menos de su
capacidad, es cargado con chatarra de 12 a 16 toneladas. Si se
encuentra por encima de la mitad de su capacidad, no se carga, ya
que en proceso para la fusión tardara más de 5
horas y no estará listo el horno para el que es siguiente
turno lo maneje.

CVG VENALUM también vende aluminio líquido
a empresas cercanas (SURAL, PIANMECA), aproximadamente despacha
al día 16 crisoles; cuando estos envíos se
detienen, esta material debe ser procesado en los hornos del
área de colada, lo que frena el proceso de carga de
chatarra en los mismos.

En base a los datos históricos tomados del
Sistema Integral de Colada para el año 2005 al 2009, se
presenta el siguiente grafico donde se muestran los niveles de
producción total de aluminio sólido ™ y las
cantidades ™ de chatarra procesada.

Grafico N° 1: Nivel de producción de
Aluminio vs. Chatarra procesada.

Elaborado con datos tomados del Sistema Integral de
Colada.

A partir de los datos obtenidos sobre los niveles de
chatarra procesada y en base a las proyecciones que se tienen,
sobre la tercera línea de producción de cilindros
para extrusión; la cual aportará 190000 tm/anuales
de cilindros para extrusión y a su vez, 19000 tm de
chatarra; se verá duplicada la cantidad de las toneladas
de chatarra. Será entonces necesario analizar cómo
se procesará este aumento de chatarra en el área de
Colada de CVG VENALUM.

Analisis y
resultados

A través de este capítulo, se lograra
conocer los resultados obtenidos de la investigación hecha
sobre el procesamiento de chatarra en la sala de Colada de CVG
VENALUM.

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. Al área de colada llegan
los crisoles provenientes de las salas de reducción, donde
son ubicados en las balanzas para su manejo y
distribución. Mediante una termocupla es medida la
temperatura del aluminio líquido y además se
realiza la verificación de su composición
química, a través del envío de la muestra
solidificada al laboratorio.

Una vez que se obtiene los resultados del aluminio, se
dispone a seleccionar el horno al cual se va a hacer el vaciado,
a través del sistema integral de colada, donde por medio
de un balanceo se selecciona; por ejemplo; si el horno 4 tiene
contenido aluminio con una composición de .18%Fe y llega
un crisol con aluminio alto en hierro, este no puede ser vaciado
en el horno 4 ya que aumentará la cantidad de hierro y se
contaminara; será necesario un crisol con aluminio
más puro para ser vertido en el horno 4.

En el proceso de llenado del horno, puede ser cargada
chatarra para su refusión; que un horno sea cargado de
chatarra depende, de la composición química de
ésta en comparación con la del aluminio
líquido contenido en el horno. Por ejemplo, en la
producción de lingotes 22kg y 680 kg, se da el caso de que
existen productos defectuosos o se generan derrames en la colada,
esto es considerado chatarra y se carga a otro horno, dependiendo
de la cantidad cargada (aprox. 12 a 16 tm), debe esperarse 5
horas para que la chatarra se refunda e inicie el proceso de
colada del horno.

Cuando un horno ya se encuentra en la capacidad
necesaria para colar, se realiza el desnate a través de la
compuerta mediante una pala, para eliminar toda impureza y
escoria de la superficie. Esta escoria es llevada a la prensa,
donde se comprime y se extrae el aluminio contenido; es
depositado en moldes para ser tratada como chatarra.

En la fabricación de cilindros para
extrusión, una vez que el horno está listo
(desnatado y agregado de aleantes) comienza el proceso de colada
donde ocurren derrames de aluminio (orificio de colada) y se
genera chatarra en los canales y sistema de drenaje. La principal
generación de chatarra en la producción de
cilindros para extrusión es, al finalizar su proceso, en
la parte del despunte, donde son cortados mediante sierra los
extremos del cilindro, eliminando la superficie irregular creada
por los moldes de la mesa de colada, esta chatarra obtenida
representa el 10% de la producción total de cilindros, y
en ocasiones es refundida en los hornos de retención
pertenecientes a la unidad de colada vertical.

El área de Colada de CVG VENALUM cuenta con un
horno basculante de 40tm de capacidad, en el cual se refunde la
mayoría de la chatarra generada. Su tiempo de
fusión es de aproximadamente 4 hr para 20 tm de
chatarra.

La chatarra que es procesa en la sala de colada de CVG
VENALUM es clasificada por su lugar de procedencia,
sub-clasificándose en función de su
generación.

Por su lugar de procedencia se clasifica en:

> Interna: es toda aquella chatarra generada en el
área de colada de CVG VENALUM durante el manejo de metal
líquido y fabricación de cilindros y
lingotes.

> Externa: es la que se recibe en el área de
colada procedente de otras áreas de CVG VENALUM, como la
producida en envarillado, reducción y servicio de
crisoles.

De acuerdo al proceso de fabricación que la
genera se clasifican en:

> Derrame en celda: al trasegar el aluminio
líquido de las celdas a los crisoles se generan
derrames.

> Traslado de crisoles al área de Colada:
derrames ocurridos en la vía a causa del tránsito
de vehículos, curvas y habilidad del operador del equipo
móvil (ver anexo 4).

> Distribución del metal: durante el manejo y
la carga del metal del crisol a los hornos de retención,
se producen derrames de metal en la boca de carga del horno, la
cual tiene forma irregular (ver anexo 5).

> Colada de lingotes: se genera chatarra del inicio
al final de la colada. Por el aluminio retenido en sistema de
drenaje y por fallas operacionales, obteniendo lingotes con peso,
aspecto físico o análisis químico fuera de
especificaciones, considerados como chatarra (ver anexo
6).

> Desnate de hornos: al momento de desnatar los
hornos se derrama en las puertas de los hornos (Ver anexo N°
7).

> La escoria del desnate que es procesada en la
prensa, libera el metal contenido y este es retenido y
solidificado en moldes (ver anexo N° 8).

> Colada de cilindros: es la chatarra generada al
final de la colada a través de los sistemas de drenaje del
metal.

> Cilindros con rechazo: se generan durante la colada
de cilindros por defectos superficiales, lo cual no permite ser
utilizados en el proceso de homogeneizado y corte (ver anexo
N° 9).

> Cilindros taponeados: es la fricción del
cilindro que se genera por la acción de detener el flujo
del metal en uno de los moldes de la mesa de colada, por defectos
de operación o defectos superficiales.

> Cilindros de coladas interrumpidas: es la chatarra
que se genera cuando una colada es detenida antes de alcanzar la
longitud mínima requerida, a causa de fallas o problemas
operacionales.

> Homogeneizado de cilindros: chatarra que se genera
en el proceso de homogeneizado a causa de las desviaciones en los
parámetros de operación, tiempo y
temperatura.

> Despunte de cilindros: se genera al cortar las
partes inicial y final de cada cilindro, según lo indicado
en las normas técnicas (ver anexo N° 10).

> Virutas del corte de cilindro: por acción
del corte de los cilindros, es generada virutas, las cuales son
compactadas en piezas de peso entre 1kg y 1.5kg (ver anexo N°
11).

> Chatarra de envarillado: se genera en el proceso de
rociado de los ánodos con aluminio líquido
necesarios en el proceso de reducción del
aluminio.

> Chatarra de servicio de crisoles: se genera en el
proceso de reacondicionamiento de los crisoles.

> Tapas de celdas: tapas de celdas que han sido
desincorporadas.

> Alto hierro: el aluminio líquido procedente
de las salas de reducción, que después del
análisis químico realizado en las balanzas, se
comprueba que tienen alto hierro (>.20%) es considerado
chatarra. El crisol es trasladado a los moldes estacionarios para
fabricar pailas altos hierro que serán chatarra, las
cuales son cargadas a los hornos de forma dosificada, previniendo
la contaminación de los hornos por alto hierro (ver anexo
N° 12).

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.

Análisis para el año 2005:

> El total de aluminio sólido obtenido fue de
374962,048tm, del cual 89561,741 tm fueron de cilindros para
extrusión.

> El nivel de chatarra procesada representa el 3,91%
del total de la producción de aluminio
sólido.

> Los mayores niveles de chatarra fueron obtenidos en
cilindros defectuosos con 3006,310 tm; despunte de cilindros
6588,979 tm y de envarillado con 1251,135 tm.

Grafico N°2: Producción de aluminio y
chatarra para el año 2005. Elaborado con datos tomados del
Sistema Integral de Colada.

Análisis para el año 2006:

> El aluminio sólido obtenido para este
año fueron 403864,131tm; de las cuales 109194,463tm fueron
de cilindros para extrusión y 294669,668tm fueron de
lingotes de 10kg, 22 kg y pailas de 680kg.

> La chatarra procesada represento el 4,25% del total
de la producción.

> La mayor generación de chatarra estuvo en
cilindros defectuosos con 4090.530tm, despunte de cilindros con
8107,915 tm y envarillado con 1328,920tm.

Grafico N°3: Producción de aluminio y
chatarra para el año 2006. Elaborado con datos tomados del
Sistema Integral de Colada.

Análisis para el año 2007:

> La producción de aluminio alcanzó la
cantidad 390562,899 tm, de la cual, la producción de
cilindros fue de 89896,9905tm.

> La chatarra procesada representó el 4,5% del
total de la producción total.

> Los puntos de generación de chatarra
más altos fueron en cilindros defectuosos 4483,07tm,
despunte de cilindros con 7245,305 tm y en drenajes con
2103.705tm.

Grafico N°4: Producción de aluminio y
chatarra para el año 2007. Elaborado con datos tomados del
Sistema Integral de Colada.

Análisis para el año 2008:

> El total de la producción del aluminio para
este año fue de 390325,235tm, donde la producción
de cilindros para extrusión alcanzó las 86743,106
tm.

> La chatarra procesada representó el 4,55%
del total de la producción.

> La chatarra con mayor producción para este
periodo fue cilindros defectuosos con 3908,405tn, despunte de
cilindros 6367,831 tm, drenajes 2322,247 tm y moldes
estacionarios 2010,085 tm.

Grafico N°5: Producción de aluminio y
chatarra para el año 2008. Elaborado con datos tomados del
Sistema Integral de Colada.

Análisis para el año 2009:

> La cantidad de aluminio sólido fabricado fue
de 342898,709 tm, de las cuales 39847,321 tm fueron de cilindros
para extrusión.

> La chatarra representó para este año
4,76%.

> Los niveles más altos de chatarra se
obtuvieron en cilindros defectuosos 5461,9tm, despunte de
cilindros 3061,066tm, moldes estacionarios 1669,84 tm y
envarillado 1310,476 tm.

Grafico N°6: Produccion de aluminio y chatarra
para el año 2009. Elaborado con datos tomados del Sistema
Integral de Colada.

A partir de los datos obtenidos del sistema integral de
colada se puede observar que desde el año 2005 al 2009 el
nivel de procesamiento de chatarra ha aumentado de un 3.912% a un
4.763% aunque la producción total de aluminio ha
disminuido en un 15.091% (en función al año 2006
que fue la mayor producción obtenida), es decir, que
aunque CVG VENALUM a producido menor cantidad de aluminio
sólido, el nivel de refusión de chatarra ha
aumentado en función a la producción total anual de
aluminio y esto se ha debido a distintas causas; las más
notorias son el aumento de chatarra por cilindros defectuosos
como consecuencia de problemas técnicos y operativos,
envarillado, despunte de cilindros y viruta, que son
proporcionales a la producción de cilindros para
extrusión y la generación de chatarra en forma de
moldes estacionarios que se ha dado como resultado del aumento de
producción de aluminio liquido alto en hierro (>.20% de
Fe).

Considerando la producción de 190000tm de
cilindros para extrusión que se tienen proyectadas generar
con la puesta en marcha de la tercera mesa de colada de
cilindros, la chatarra por despunte de cilindros y viruta se
ubicara en 19000tm aproximadamente pero, en base a los datos
históricos, la chatarra por cilindros defectuosos siempre
se encuentra en mayor proporción, que para este caso no
será la excepción debido a que se trabajara con una
tecnología nueva.

CHATARRA PROCESADA.

Actualmente el procesamiento o refusión de la
chatarra interna y externa en el área de Colada de CVG
VENALUM se lleva a cabo tanto en el horno basculante, como en el
resto de los hornos de la unidad vertical y la unidad horizontal.
El horno basculante con el que cuenta la sala de colada tiene una
capacidad de 40tm, con un remanente de 5tm.

Las toneladas de aluminio líquido que son
trasegadas y enviadas a cualquier horno de retención, son
las mismas que deben ser cargadas de chatarra para su
refusión en el horno basculante; se puede decir entonces
que, el horno basculante se encuentra en un proceso continuo. Por
ejemplo, si son trasegadas 20 tm de aluminio líquido para
ser enviadas al horno N° 5, se carga el horno con 20tm de
chatarra para mantener lo siempre en operación. El tiempo
de demora en fundir esta cantidad de chatarra es de
4hr.

Una situación que se presenta con el horno
basculante es que, existen turnos de trabajo donde éste no
es cargado de chatarra ya que se encuentra lleno en su capacidad
por aluminio líquido ya listo para ser trasegado pero, no
se da este vaciado porque no se cuenta con ningún horno de
retención disponible para ser llenado por este
aluminio.

Un horno de retención únicamente puede ser
cargado con 8 a 12tm máximas de chatarra,
procesándola en 4 hrs aproximadamente; debido a que por no
ser un horno diseñado para la refusión, tarda
más tiempo en fundir mayor cantidad de chatarra; y este
tiempo no puede abarcar más de un turno de trabajo (8hr)
debido a que en un turno de trabajo se debe preparar un horno
(cargado de aluminio liquido o aluminio liquido y chatarra) y se
debe colar el horno que fue preparado en el turno anterior. Si un
horno de retención es cargado con más de 12 tm de
chatarra no estará listo para ser vaciado en el siguiente
turno de trabajo.

A continuación se muestran los gráficos
correspondientes a los niveles de chatarra procesada en el horno
basculante contra los niveles de chatarra procesada en el resto
de los hornos para los años 2005 al 2009:

En el gráfico anterior se mostró la
cantidad de chatarra que fue procesada para el año 2005,
graficando las toneladas de chatarra cargada al horno basculante
contra los demás hornos del área de colada de CVG
VENALUM.

Se puede observar que existen meses donde la carga de
chatarra fue mayor en el resto de los hornos. Para el mes de
febrero el 79.14% de la chatarra cargada fue procesada en los 11
hornos del área de colada; el horno N° 11 y horno
N° 12 refundieron la mayor cantidad de chatarra, en cilindros
defectuosos 147,245tm y en chatarra de despunte 369,92 tm. Debido
a que, por ser estos hornos los que estaban colando el aluminio
para cilindros de extrusión, y contenían la misma
especificación química, fue cargada la chatarra
para refundirse ahí mismo. Para el mes de Marzo,
igualmente los hornos N° 11 y N° 12 procesaron la mayor
cantidad de chatarra, 196,98tm de cilindros defectuosos y
350.98tm en despunte de cilindros.

En el mes de abril el horno basculante procesó el
67.52% de la chatarra total, de la cual 79,150 tm
provenían de envarillado y 535,35tm de despunte de
cilindros, para este mes no se produjo alta cantidad de cilindros
defectuosos (70tn). En comparación con el mes de agosto,
donde los hornos N° 7, N° 11 y N° 12 procesaron de
cilindros defectuosos 375,78tm y despunte de cilindros
476,965tm.

Para el año 2005 se procesaron 14666.96tm de
chatarra, de las cuales 5846,67tm fueron cargadas en el horno
basculante, es decir 39,9% de la carga total y 8802,29tm fueron
procesadas en los 11 hornos restantes. En promedio, el horno
basculante refundió al mes 487,2225tm de chatarra. Las
grandes variaciones que se dieron en los meses de febrero, marzo,
agosto y octubre se debieron al aumento de cilindros defectuosos
los cuales fueron refundidos en los homos N" 7, N" 9, N" 11 y N"
12.

Para el año 2006 la distribución de la
chatarra estuvo más equilibrada entre los hornos a
excepción del mes de junio, octubre, noviembre y
diciembre.

Para el mes de junio el horno basculante
únicamente proceso el 14.84% de la chatarra generada. La
mayor generación de chatarra fue en despuntes de cilindros
754.6tm, cilindros defectuosos con 170,335tm y envarillado con
71.035tm.

En el mes de octubre y noviembre el horno basculante
refundió la mayoría de la chatarra, el 76.7% y
75.6% respectivamente, del total de la chatarra generada. Para el
mes de octubre cilindros defectuosos y despunte de cilindros
fueron las chatarras mas generadas, en total 833.8tm seguidas de
envarillado con 127.745tm. En noviembre, igualmente, la chatarra
de cilindros defectuosos y despunte de cilindros sumaron la mayor
cantidad a procesar, 744.83tm.

Al finalizar el año 2006 se refundió un
total de 17183,877tm de chatarra, de las cuales el 49,97%, es
decir, 8587,47tm se procesaron en el horno basculante y el resto,
se refundió en 12 hornos de la sala de colada. En promedio
el horno basculante refundió 715,6225tm al mes La mayor
utilización del horno basculante para este año pudo
haberse debido a:

> El aumento de la producción de cilindros
para extrusión, de 89561,741tm en el año 2005 a
109194,463tm y por lo tanto el aumento de chatarra a
procesar.

> Mayor disponibilidad del horno, debido a la
reducción de los tiempos muertos por paradas,
averías, ajustes o mantenimiento.

El mes de febrero del año 2007, fue el mes en el
cual el horno basculante procesó la menor cantidad de
chatarra, únicamente se le cargó 138,24tm de
1101,49tm procesadas. La chatarra que en mayor cantidad se
generó fue despunte de cilindros con 556,285tm, en
drenajes 241,170tm y envarillado con 104,485tm.

En el mes de octubre, de las 1519,593tm que se
generaron, solo el 19,65% se proceso en el horno basculante, de
las que 139,215tm eran de despunte de cilindros, 48,145tm de
envarillado y 35,84tm de drenajes. La mayor cantidad de chatarra,
que fue de cilindros defectuosos 539,7tm, fueron refundidas en
los hornos N° 4, N° 7, N° 8, N° 11 y N° 12; y
las 426,565tm de despunte de cilindros se refundieron en los
hornos N° 7, N° 8, N° 11 y N° 12.

El horno basculante para el mes de noviembre solo
refundió 270,31tm de las 1260,03tm que se generaron. Al
igual como se ha observado en los años anteriores, para
cada mes, la mayor producción de chatarra sigue siendo
cilindros defectuosos con 251,625tm y despunte de cilindros con
411,245tm.

Para el año 2007 se procesaron 17588,568tm de
chatarra, de éstas, 7231,858tm se refundieron el en horno
basculante; en promedio, se le cargaron 602,654tm
mensualmente.

Para este
año, la utilización del horno basculante
disminuyó notablemente según el grafico anterior,
basado en los datos suministrados por el Sistema Integral de
Colada de CVG VENALUM. En todos los meses el procesamiento de la
chatarra se realizo en mayor cantidad en los 10 hornos
operativos; en total se refundió 18772,3355tm de chatarra
tanto interna como externa, de las cuales solo 4480,336tm, es
decir, el 30.33% fue procesada en el horno basculante.

El mes más crítico fue noviembre, donde
toda la chatarra se procesó en el resto de los hornos.
Cabe destacar, que este fue el mes con menor generación de
chatarra del año, debido a que no hubo gran cantidad de
cilindros defectuosos como en otros meses y años, apenas
alcanzó 33,165tm, mientras que la chatarra por despunte de
cilindros se ubicó en 653,181tm, lo cual es aceptable, ya
que la chatarra por despunte de cilindros y viruta representan el
10% de la producción de cilindros, la cual para este mes
se ubico en 8540,0455tm de cilindros para
extrusión.

En diciembre se generó 1969,68tm de chatarra, de
las cuales las más generadas fueron despunte de cilindros
con 631,517tm, drenajes 224,880tm, cilindros defectuosos
114.620tm y chatarra en forma de moldes estacionarios 433,485tm.
Esta última, debido al aumento de llegadas de crisoles con
alto porcentaje de hierro (>.20%Fe), no fueron vaciados
directamente en hornos para no contaminarlos, por el contrario,
se fabricaron pailas de 500kg, las cuales se dosificaron en los
hornos N° 3, N° 5, N° 6 y N° 13 para ser
refundidas.

En promedio el horno basculante refundió al mes
373,361tm, ubicándose casi en la mitad de toneladas que
proceso en el año 2007.

Para este año, Febrero se posesionó como
el mes de mayor generación de chatarra (con 2910,352tm)
registrado en los años de estudio (2005 al 2009). Cifra
que refleja en mayor medida chatarra generada en cilindros
defectuosos 1946,265tm de las cuales el 97.65% se refundió
el hornos de retención (hornos N° 7, N° 8 y N°
11), 335,622tm de chatarra por despunte de cilindros y 168,537tm
en moldes estacionarios alto hierro.

El aumento de chatarra debido a cilindros defectuosos,
pudo haber ocurrido como consecuencia de:

> Cilindros rechazados por defectos superficiales,
que impide utilizarlos en el proceso de homogeneizado y
corte.

> Cilindros de coladas interrumpidas: generados al
momento de detener una colada, a causa de fallas o problemas
operacionales.

> Homogeneizado de cilindros: cilindros generados en
el proceso de homogeneizado a causa de las desviaciones en los
parámetros de operación, tiempo y
temperatura.

Para Septiembre el horno basculante no estuvo
refundiendo; esta situación pudo haberse debido a paradas
del horno por mantenimiento correctivo o preventivo.

Los hornos refundieron en total 16332,053tm, de las
cuales 3219,858tm (19,71%) se refundieron en el horno basculante,
en promedio 268.3215tm mensuales.

Sintetizando todo lo anterior, se muestra el siguiente
grafico donde se refleja el porcentaje de refusión de
chatarra que se dio en los hornos para el período de
estudio:

Grafico N°12: Refusion de chatarra en hornos de
Sala de Colada. Elaborado con datos tomados del Sistema Integral
de Colada.

En base a todo lo anterior, y desglosando los
términos, tenemos la siguiente
información:

Tabla N° 9: Clasificación de la
producción de aluminio.

*producción de aluminio primario en forma de
pailas de 680kg y lingotes de 10kg y 22kg Fuente: datos
tomados del Sistema Integral de Colada.

En el año 2006 la chatarra generada por la
producción de cilindros fue de 12770tm es decir 11.7%,
valor que fue tomado como base para calcular de los niveles de
producción de chatarra (despunte, viruta, cilindros
defectuosos) para el resto de los años, ya que éste
año fue el que alcanzo la mayor producción de
cilindros para extrusión y por lo tanto, tuvo la mayor
generación de chatarra. Así obtenemos:

Tabla N° 10: Clasificación de la
chatarra.

Fuente: datos tomados del Sistema Integral de
Colada. Elaboración propia.

Tabla N° 11: Distribución de la
chatarra en hornos.

**Hornos de retención de la sala de
colada Fuente: Elaboración
propia. Datos tomados del Sistema Integral
de colada. Para un escenario del año 2005 al
2008, tenemos:

> De la producción total de aluminio, el
24% es destinado a la producción de cilindros para
extrusión y un 76% a la producción de lingotes y
pailas.

> Tomando como referencia el año 2006 de
mayor producción de cilindros, se observa que la chatarra
generada por cilindros defectuosos, despunte y viruta,
representan el 11.7% de la producción de cilindros. Al
restar la cantidad de chatarra generada por cilindros del total
de la chatarra generada para cada año, obtenemos la
chatarra generada por el resto de los procesos, ubicándose
en 2.4% promedio de la producción del resto de los
procesos.

> Se observa que la menor cantidad de chatarra
generada se procesa en el horno basculante y la mayor cantidad de
y la mayor cantidad en "otros hornos" (hornos de
retención). Como lo muestra el promedio del 2005 al 2008
de la distribución de la chatarra generada para su
procesamiento (tabla N° 1).

> Los porcentajes de generación de
chatarra por proceso, están próximos a los
porcentajes de distribución de chatarra en
hornos.

Tabla N° 12: Porcentajes de chatarra
generada y procesada

Fuente: Elaboración
propia.

> Por todo lo anterior, se determina en general,
que la chatarra generada en las áreas principalmente de
cilindros, es reprocesada o fundida mayormente en sus respectivos
hornos (hornos de retención), dejando para el horno
basculante solo el resto de la chatarra generada, como son
derrames, moldes estacionarios, envarillado, etc. Originando
capacidad ociosa en éste. Una de las causas determinantes
de dicha distribución, con la cual se genera inactividad
en el horno basculante, son principalmente las dimensiones
excesivas de la chatarra por cilindros defectuosos, que para
poder ser cargada en el horno basculante, requiere de exceso de
manipulación, uso de equipo auxiliar y tiempo de
operación prolongado para introducir los cilindros de
forma diagonal en dicho horno, restando capacidad de carga,
debido a que de forma recta, los cilindros no entran en el horno
por sus dimensiones de longitud. Esta situación genera la
posibilidad de dañar la puerta del horno al momento de
carga, marcos y refractarios. Actualmente realizan el corte de
cilindros por la mitad para facilitar la carga, pero esto, genera
un costo adicional de corte, mayor movimiento de maquinaria,
disponibilidad de equipo (sierra) y aumento de operaciones de
corte que representarían demoras en el
proceso.

Estas causas influyen de gran manera en la
decisión de fundir chatarra de cilindros defectuosos en el
horno basculante. Ahora bien, procesando este tipo de chatarra en
los hornos de retención, se elimina las causas anteriores,
pero se presentan también aspectos negativos para estos
hornos, como son: 1. Daño al refractario frontal del
horno, ya que carece de la rampa que va al borde de la puerta
hacia el piso, la cual evita el golpe de la chatarra al momento
de su carga, 2. Daños en el marco de la puerta por el roce
mecánico de los cilindros durante su cargado, 3. Reduce la
disponibilidad de carga de metal liquido proveniente de la sala
de celdas por los prolongados tiempos de refusión,
pudiendo generar cuellos de botella en la distribución del
aluminio líquido, 4. El diseño de los hornos de
retención no es para fundir metal sólido, por lo
que los tiempos de fusión y la generación de
escoria pudieran estar por encima de lo normal.

Si a todo lo anterior, se agrega que se tiene
programado incrementar la producción de cilindros para
extrusión, en el momento que esta planeación se
concrete, los hornos (otros) de retención, serán
insuficientes para procesar la chatarra generada por el
incremento de colada de cilindros, corriendo el riesgo de generar
retrasos para la distribución de metal proveniente de
celdas.

En el mismo sentido, se debe considerar que la vida
útil actual del horno basculante es de 2 años y
8meses aproximadamente y llegará el momento donde
requerirá de una parada para su reacondicionamiento
general, por lo tanto, CVG VENALUM deberá establecer el
proyecto y programa para la fabricación de un nuevo horno
que reúna las características necesarias para
revertir los efectos negativos que se tienen tanto en el horno
basculante actual como en los hornos de retención, y
así, sean utilizados para su principal función en
el proceso productivo (retención) y estén en la
total disposición y capacidad de recibir metal
líquido .

3. Diseñar un método basado en el
análisis de regresión lineal para determinar las
proyecciones de producción de chatarra interna y
externa. A partir de los datos históricos del
año 2005 al 2009 sobre los niveles de producción
total de aluminio y los niveles de chatarra procesada, obtenidos
del sistema integral de colada, se realizó el
análisis de regresión lineal, con la finalidad de
obtener una ecuación que permitirá generar valores
sobre proyecciones de niveles de generación de
chatarra.

La siguiente tabla muestra los valores en toneladas
de los niveles de producción del aluminio sólido y
la chatarra procesada para los 12 meses de cada año, desde
el 2005 al 2009:

Tabla N° 13: Valores de producción
total (Xi) y chatarra (Yi).

Datos ™:

Fuente: Propia.

Realizando las operaciones respectivas se obtienen
los valores necesarios para la obtención de los
coeficientes a y b:

Tabla N° 14: Valores de
sumatorias.

Considerando n=60.

La ecuación de regresión lineal
obtenida para los valores anteriores de los coeficientes a y b
fue:

Donde
x, la variable independiente, está representada por la
cantidad de aluminio sólido producido (productos) y Y es
nuestra variable dependiente, cantidad de chatarra producida, la
cual siempre va en función de la producción total.
A partir de esta ecuación se pueden obtener valores
aproximados sobre la generación de chatarra futura que se
tendrá en la sala de Colada de CVG
VENALUM.

Considerando el aumento que se tendrá de
190000tm de cilindros para extrusión cuando se incorpore
la tercera mesa de colada de y a partir de un promedio calculado
en base a la producción total de aluminio para los
años del 2005 al 2009, de 380522.6044tm, se obtiene las
toneladas de chatarra aproximadas que se
generarían:

Total de toneladas de aluminio producido
(x):

(190000+380522.6044)=570522.6044

Y=
28390,6044tm, es la estimación o el valor obtenido a
través de la ecuación predicción lograda,
que representa las toneladas aproximadas de chatarra que se
procesarían para X =570522.6044tm de aluminio
sólido.

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. En base a lo analizado en el objetivo
N° 2, la propuesta desarrollada, es la incorporación o
instalación de un horno de fusión que cumpla con
las siguientes características:

1. Dimensiones físicas del horno en
función y proporción a las dimensiones
físicas y a la cantidad del mayor porcentaje de chatarra
actual generada y de generación futura. Las
dimensiones del mayor porcentaje de chatarra generada son los
provenientes de colada representadas por la longitud de los
cilindros (6.35 m) por lo que las dimensiones del nuevo horno
responderán a esta necesidad
principalmente.

1.1 Las dimensiones actuales del horno basculante
son: Exterior: 6m de frente; 7,2 m de profundidad y 2,9 m
altura Interior: 5 m de frente; 6,2 m de profundidad y 2.1 m de
altura de cámara útil (considerando el espesor
estándar de refractario de paredes laterales y frontales
así como piso y techo.) y 0,735 m de altura de
baño.

Estas dimensiones internas dificulta la carga de los
cilindros, debido a que la longitud de estos es de 6,35m (dicha
dificultad se aumentará, ya que la proyección de
longitud con el incremento de producción de cilindros con
la nueva mesa será de 7.23 m de longitud bruto, para
generar cilindros de 7m neto).

1.2 Opciones de carga en condiciones actuales
Para lograr una maximización de refusión de
chatarra generada en colada existen tres opciones
actualmente:

A) refundirlos en hornos de retención,
B) cargar solo pocos cilindros en el basculante de forma
diagonal C) cortarlos por la mitad, para poder ser
cargados de forma paralela a la puerta de horno.

La opción –A- conlleva como es
actualmente, a que los hornos de retención no tengan
capacidad disponible para la recepción de metal
líquido, y la generación de demoras en el proceso,
por prolongados tiempos de fusión.

La opción –B- conlleva a
mínimos porcentajes de carga debido principalmente al alto
tiempo de operación de carga, excesivo enfriamiento de
horno, daño a refractario laterales y marcos de puerta,
requerimiento de equipos de carga móvil adicionales para
auxiliar en el cargado de cilindros.