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.