Evaluación operativa y económica del horno de fusión para la sala de colada de CVG Venalum

Resumen

El presente estudio consiste en la realización de una evaluación operativa sobre la generación de chatarra y su procesamiento en los hornos de retención y fusión ubicados en la Sala de Colada de CVG VENALUM, con la finalidad de establecer las cantidades generadas de chatarra interna, externa y de cada uno de los proceso productivos, mediante un diagnóstico y análisis de los datos históricos del año 2005 al 2009, del mismo modo determinar las causas por las cuales este residuo es refundido en hornos no diseñados para este proceso (horno de retención) y las consecuencias que genera; y en base a esta información, fijar los parámetros técnicos y operativos necesarios para la implementación de un nuevo horno de fusión con capacidad suficiente para la refusión de la chatarra en su totalidad.

Además, se efectúa una evaluación económica por medio del método Costo Anual Uniforme Equivalente entre las dos alternativas de oferta de tecnología española presentadas, con el objetivo de estimar y fijar los flujos de costos esperados para cada una de ellas durante su vida útil, considerando la inflación anual proyectada de la nación, y en base a los resultados obtenidos, se seleccionó la opción más económica, la cual genera menos costos a la empresa. La metodología utilizada para desarrollar la investigación es de tipo descriptiva y proyectiva, basándose en un diseño documental y de campo.

Introducción

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

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

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

Actualmente la Gerencia de Proyectos, a través de la División de Proyectos Estratégicos, está en la etapa de desarrollo de un proyecto denominado CENTRO DE MANEJO DE MATERIALES ASOCIADOS A LA DISTRIBUCIÓN Y PREPARACIÓN DE ALUMINIO LÍQUIDO EN LA SALA DE COLADA debido a que la capacidad de refusión de chatarra en la sala no se adecúa a los niveles de generación actuales, además de que este proceso se realiza en hornos de retención y en un horno basculante con el que se cuenta. Dentro del proceso de producción se ha instalado la tercera mesa de cilindros para extrusión con la cual se tiene proyectado aumentar la producción de cilindros en 190.000 t. Este aumento de producción generará también el aumento de chatarra a procesar en Colada. El objetivo de este nuevo proyecto es entonces instalar un horno de fusión calentado a gas natural, el cual procesará junto con el horno basculante toda la chatarra generada, permitiendo que el resto de los hornos sean utilizados solo para retención y no para fundir.

En este sentido, el siguiente trabajo de investigación presenta una evaluación operativa sobre el procesamiento de la chatarra en CVG VENALUM, con la finalidad de determinar las características técnicas y operativas de un nuevo el horno de fusión que será adquirido para refundir las toneladas de chatarra generadas actualmente y las que se tendrán con la puesta en operación de la tercera mesa de colada de cilindros. Además, es necesaria la realización de la evaluación económica, para comparar las dos propuestas ofertadas y en función a la que presente menor costo, hacer la selección del equipo para la Sala de Colada.

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

CAPÍTULO I

El problema

En el presente capítulo se muestra una breve descripción del problema objeto de estudio, objetivos a desarrollar para su solución así como, la justificación, alcance y limitación del estudio de investigación.

1.1 Planteamiento del problema En Venezuela la empresa CVG VENALUM es la mayor productora de aluminio primario, comercializándolo a nivel nacional e internacional de forma productiva, rentable y sustentable contribuyendo así al desarrollo endógeno de la nación, generando bienestar social y alto compromiso con los trabajadores, accionistas, clientes y proveedores.

Para la obtención del aluminio primario es necesaria la realización de tres procesos productivos, los cuales se llevan a cabo en distintas áreas de la empresa. En la planta de carbón se fabrican los ánodos que son acoplados a barras conductoras de electricidad y el revestimiento de alquitrán-antracita para la celda, permitiendo realizar el proceso electrolítico. El área de reducción está compuesta por el Complejo I, II y V Línea con un total de 900 celdas, las cuales llevan a cabo el proceso de reducción electrolítica que hace posible la transformación de la alúmina en aluminio. El último proceso para la obtención del aluminio sólido se desarrolla en la Sala de Colada, la cual recibe los crisoles con aluminio líquido trasegado de las celdas para ser vertido en hornos de retención y realizar el proceso de colada para obtener lingotes de 10 kg, 22 kg, pailas de 680 kg y cilindros para extrusión de 6", 7", 8" y 9" de diámetro.

Para la ejecución de su proceso productivo, la Sala de colada cuenta con trece hornos, de estos, doce son hornos de retención y el restante, llamado basculante es un horno de fusión, el cual refunde la chatarra generada por derrames en celdas, derrames en la calle, envarillado y la generada en la producción de cilindros, lingotes y pailas.

Cabe destacar que en base a los registros de planta, desde el año 2005 al 2009, la utilización del horno basculante ha disminuido, tal como muestra el gráfico 1:

Gráfico 1: Distribución de chatarra en hornos para el periodo 2005-2009 Fuente: Sistema Integral de Colada

Debiéndose esto, a que al pasar de los años, del total de la chatarra que se genera, la chatarra por cilindros ha aumentado, ubicándose en mayor proporción respecto al resto de los distintos tipos de chatarra, y como resultado de su condición física (longitud) de los cilindros, estos deben ser procesados en los hornos de retención y no en el basculante, ya que por sus dimensiones físicas no permiten su utilización para la refusión. Por lo tanto el horno basculante, es utilizado mayormente para el procesamiento de chatarra de menores dimensiones, como la chatarra por despunte de cilindros, virutas, derrames y drenajes.

Ahora bien, la producción de cilindros se lleva a cabo en dos líneas de producción activas de la sala de colada. Sin embargo, se tiene previsto que para finales del mes de Marzo del presente año, inicie sus operaciones la tercera línea, la cual fabricará 190.000 t de cilindros y 19.000 t de chatarra aproximadamente, colapsando el proceso de refusión. Ante tal problema, la Gerencia de Proyectos, a través de la División de Proyectos Estratégicos, está desarrollando un proyecto de instalación de un Centro de manejo de materiales asociados a la distribución y preparación de aluminio líquido en la Sala de Colada, el cual contará con un horno de fusión que junto con el horno basculante, procesarán toda la chatarra generada, sin la utilización de los hornos de retención, optimizando así el proceso de colada.

Por tal motivo, surge la necesidad por parte de la División de Proyectos Estratégicos, de realizar una evaluación técnica y económica para la adquisición de un horno de fusión que satisfaga las necesidades actuales y futuras para el procesamiento de chatarra y de esta manera evitar un colapso operativo por la baja capacidad de refusión, evitar la acumulación excesiva de chatarra en el área de trabajo y por lo tanto accidentes latentes, y gastos incurridos por la reconstrucción de los hornos de retención a causa de la carga de chatarra.

1.2 Objetivos En vista a la situación planteada por la División de Proyectos Estratégicos, los objetivos a seguir en dicha investigación son los siguientes:

Objetivo General Realizar una evaluación operativa y económica para la adquisición de un horno de fusión para la Sala de Colada de CVG VENALUM, Zona Industrial Matanzas, Puerto Ordaz-Edo. Bolívar.

Objetivos específicos

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

2. Evaluar el comportamiento operativo del horno basculante y los hornos de retención, en función al procesamiento de chatarra.

3. Determinar parámetros de diseño y variables técnicas del horno de fusión a adquirir, en base a los datos históricos analizados.

4. Establecer y comparar técnicamente, alternativas de hornos de fusión.

5. Analizar escenarios de instalación de las alternativas de hornos de fusión, para su localización estratégica dentro de la Sala de Colada.

6. Determinar los requerimientos de materiales, equipos y mano de obra, necesarios para el funcionamiento del horno de fusión.

7. Determinar los costos de operación de las alternativas.

8. Evaluar económicamente las alternativas de adquisición de hornos de fusión, calculando el Costo Anual Uniforme Equivalente.

9. Determinar los beneficios productivos que generará la implementación del horno de fusión.

1.3 Justificación e Importancia La implementación del Centro de manejo de materiales asociados a la distribución y preparación de aluminio líquido es la solución ante la problemática actual de baja capacidad de refusión presente en la Sala de Colada, la cual aumentará con la puesta en marcha de la tercera línea de producción de cilindros; ya que este proceso se realiza en hornos no diseñados para esa finalidad (hornos de retención).

La adquisición e instalación de un horno de fusión para el procesamiento de la chatarra en conjunto con el horno basculante ya existente, permitirá reducir las pérdidas de aluminio por fusión, aumentar la productividad en los hornos de retención al no tener que usarlos para fundir la chatarra y aumentar la disponibilidad de las unidades de producción.

1.4 Alcance de la investigación El presente estudio de investigación se lleva a cabo en la División Proyectos Estratégicos, unidad adscrita a la Gerencia de Proyectos, a la cual corresponde como función primordial, velar por el cumplimiento de la gestión para el desarrollo de ingeniería básica y detalle, la ingeniería de costos, los paquetes de construcción, así como la correspondiente evaluación técnica económica de los proyectos estratégicos del portafolio de la empresa. Y en la Superintendencia de Distribución y preparación del Metal, adscrita a la Gerencia de Colada, la cual debe garantizar la disponibilidad de los equipos, sistemas e instalaciones requeridas en los procesos de recepción, distribución y preparación de metal, además de recepcionar, pesar y administrar la chatarra de aluminio generada en los procesos de colada, así como también de las generadas por otras unidades de producción, a fin de mantener control sobre las mismas y tomar las acciones inherentes para su procesamiento e incorporación al proceso productivo correspondiente.

En estas dos unidades se realizarán la evaluación operativa y económica del horno de fusión donde se determinarán los niveles de generación de chatarra y en base a esto, determinar las características técnicas del horno propuesto, cotizaciones y costos de operación, además de su ubicación dentro de la Sala de Colada.

1.5 Limitaciones de la Investigación Una de las limitaciones para este proyecto, es que todos los cálculos referentes al procesamiento de chatarra y su distribución en hornos, necesarios para la evaluación operativa, serán realizados a partir de datos comprendidos entre los años 2005 y 2009, ya que la información referente al año 2010, (niveles de producción de aluminio líquido, procesamiento y generación de chatarra) no representan los valores normales y/o estándares de producción, ya que estos procesos productivos se vieron afectados por la desincorporación temporal de cierto número de celdas del área de Reducción, con motivo de las medidas dictadas por el Gobierno Nacional en función del plan nacional de ahorro energético; disminuyendo así, el suministro de aluminio primario al área de Colada y por ende, su producción. Además se presentaron inconvenientes con el tiempo disponible para la observación del horno basculante, la cual solo se dio en la segunda jornada de trabajo (7:00am-3:00pm) y con la poca y tardía respuesta de cotizaciones económicas sobre hornos de fusión por empresas extranjeras consultadas.

CAPÍTULO II

Generalidades de la empresa

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

2.1 Reseña histórica de la Empresa La industria Venezolana del Aluminio CA. (CVG VENALUM), se constituyó el 29 de Agosto de 1.973, con el objeto de producir aluminio primario. Convirtiéndose en una empresa mixta, con una capacidad de 150.000 TM/ Año y un capital mixto de 34.000 millones de bolívares. Fue inaugurada, oficialmente, el 10 de Junio de 1.978. Actualmente es una empresa con 80% de capital venezolano, representado por La Corporación Venezolana de Guayana y un 20% de capital extranjero, suscrito por el consorcio Japonés integrado por Showa Denko K.K., Kobe Steel LTD., Sumitomo Chemical Company Ltd., Mitsubishi Aluminium Companyi Ltd,. Marubeni Corporation.

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

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

La posibilidad de navegación a través del Río Orinoco en barcos de gran calado en una distancia aproximada de 184 millas náuticas (314Km), hasta el Mar Caribe y de allí a todos los puertos del mundo, aumenta las posibilidades de comercialización de los productos. Estos privilegios y virtudes habidos en la región de Guayana, determinan su notable independencia en materias de insumos y un alto grado de integración vertical en el proceso de producción de aluminio (ver figura 1).

Figura 1: Ubicación de la Empresa Fuente: Manual de Inducción de CVG VENALUM

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

Esta importante empresa, además de superar su capacidad instalada en producción de 430 Mil Toneladas al año por cuatro años consecutivos, 2002 – 2005, ha dado un vuelco significativo a su política de comercialización destinando un mayor porcentaje de venta a los clientes nacionales, apuntando con ello al impulso. Asimismo, cuenta con la Certificación de la Norma ISO 9001– 2000, con sus áreas medulares de producción: Colada, Reducción y Carbón, lo que la posiciona como una industria que satisface los requerimientos de sus clientes.

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

2.2 Funciones de la empresa La industria venezolana del aluminio, tiene como principal función producir y comercializar aluminio primario en forma rentable. Para cumplir con este propósito CVG VENALUM se orienta hacia aquellos productos y mercados que resulten estratégicamente atractivos. Es una empresa orientada a la excelencia, a los costos más bajos posibles de la industria y participar en aquellos negocios que ofrezcan las mayores posibilidades de crecimientos y utilidad. Entre las funciones que conforman la industria del aluminio se pueden mencionar:

a) Producción: Alcanzar el nivel óptimo de productividad, respondiendo a las exigencias del mercado bajo controles de calidad establecidos, asegurando las mejores condiciones de rentabilidad y seguridad, en concordancia con la capacidad instalada y de acuerdo a las exigencias de los mercados internacionales con relación a calidad, costo y oportunidad.

b) Comercialización: Optimizar la gestión de comercialización para elevar las ventas de la empresa y cumplir oportunamente con los requerimientos y necesidades del mercado.

c) Tecnología: Establecer y desarrollar la tecnología adecuada para alcanzar una producción eficiente, que aumente la competitividad de la industria del aluminio.

d) Mercado y Ventas: Maximizar los ingresos de la empresa mediante la venta, de productos, cumpliendo oportunamente con los clientes, con la calidad requerida y a precios competitivos.

e) Procura: Garantizar la adquisición de materia prima, equipos, insumos y servicios en la calidad y oportunidad requerida a costos competitivos.

f) Finanzas: Mantener una adecuada estructura financiera que contribuya a mejorar la competitividad y el valor de la empresa.

g) Organización: Disponer de una óptima Estructura Organizativa de los sistemas de soportes que faciliten el cabal cumplimiento de los objetivos de la empresa.

h) Recursos Humanos: Disponer de un recurso humano competente, identificado con la organización de la empresa y asegurar que sea el más efectivo y especializado.

2.3 Espacio Físico La empresa cuenta con un área suficiente para su infraestructura actual y para desarrollar más su capacidad en el futuro. A continuación se presenta un cuadro de las divisiones de la Empresa:

Tabla 1: Divisiones de la Empresa

Fuente: Manual de Inducción de CVG. VENALUM.

2.4 Objetivos de CVG VENALUM

Tabla 2: Objetivos de la Empresa

Fuente: Manual de inducción CVG VENALUM

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

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

2.7 Política de calidad

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

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

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

o Garantizar los requerimientos del cliente.

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

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

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

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

2.8 Descripción de la Empresa La empresa CVG VENALUM se encarga de la producción del aluminio, utilizando como materia prima la alúmina, criolita y aditivos químicos (fluoruro de calcio, litio y magnesio). Este proceso de producir aluminio se realiza en celdas electrolíticas.

Dentro del proceso de producción de la planta industrial, existen mecanismos de alimentación que desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento de la misma, los cuales son: la Planta de Carbón, Sala de Colada, Planta de Reducción e instalaciones auxiliares.

Los procesos productivos son los siguientes:

A) La Planta de Carbón, la cual está compuesta por las siguientes áreas:

· Planta de Molienda y Compactación Su objetivo es la elaboración de bloques de ánodos verdes, los cuales son consumidos en las salas de celdas. Para producir un bloque de carbón es necesario mezclar la materia prima: Coque de petróleo calcinado, Alquitrán y el remanente de los ánodos contenidos en las celdas (cabos). Un bloque de ánodo verde tiene un peso de 900 kg aproximadamente, un 50% de éste ánodo es consumido para producir cerca de 1.000 kg de Aluminio. Se requiere de una producción diaria de 720 ánodos para satisfacer las necesidades de las salas de celdas (ver figura2).

Figura 2: Fachada de Planta de Carbón Fuente: Intranet CVG VENALUM

· Hornos de Cocción Los ánodos verdes son colocados en hornos de cocción, con la finalidad de mejorar su dureza y conductividad eléctrica, que garantice la eficiencia del proceso electrolítico.

· Sala de Envarillado En esta área los ánodos cocidos son acoplados a una barra conductora de electricidad.

B) Planta de Reducción En esta área se lleva a cabo el proceso de reducción electrolítica que hace posible la transformación de alúmina en aluminio, obteniéndose así, el aluminio líquido que luego es trasegado (vaciado en crisoles) y transportado al área de Colada. El área de Reducción está conformada por tres (3) Complejos de Reducción que son: Complejo I, Complejo II y V (ver figura 3).

Figura 3: Planta de Reducción Celda Electrolítica Fuente: Intranet CVG VENALUM

Cada Complejo tiene dos (2) líneas de celdas, conectadas en serie y cada línea cuenta con dos salas de celdas y cada sala cuenta con noventa (90) para un total de 900 celdas, de las cuales 720 son de tecnología Reynolds y 180 de tecnología Hidro Aluminium. Así mismo en V Línea existen cinco (5) celdas experimentales V-350, conformando una parte del proyecto desarrollado por Ingenieros venezolanos al servicio de la empresa, lo que representa uno de los más grandes proyectos tecnológicos ejecutado por profesionales Venezolanos. El funcionamiento de las celdas electrolíticas, así como la regulación y distribución del flujo de corriente eléctrica, son supervisados por un sistema computarizado que ejerce control sobre el voltaje, la rotura de costra, la alimentación de alúmina, y el estado general de las celdas.

C) Sala de Colada El aluminio líquido obtenido en las salas de celdas es trasegado y trasladado en crisoles al área de Colada, donde se elaboran los productos terminados. El aluminio se vierte en hornos de retención y se le agregan, si es requerido por los clientes, los aleantes que necesitan algunos productos.

Cada horno de retención determina la colada de una forma específica: lingotes de 10 kg con capacidad nominal de 20.100 t/año., lingotes de 22kg con capacidad de 250.000 t/año, lingotes de 680kg. con capacidad de 100.000 t/año, cilindros con capacidad para 85.000 t/año, y metal liquido. Concluido este proceso el aluminio está listo para la venta a los mercados nacionales e internacionales.

Colada cuenta con 13 hornos de retención y uno de fusión-retención, dos líneas de producción de cilindros para extrusión así como dos sierras de cortes. Además, en la línea de producción de cilindros, existen dos hornos, uno de homogeneizado (tipo Bach) y el otro de homogeneizado continuo. Como resultado al Proyecto de aumento de la producción de cilindros, se encuentra en etapa inicial el arranque de la unidad vertical N° 3 la cual cuenta con una nueva planta de homogeneizado continuo y corte de cilindros. (ver figura 4)

Figura 4: Fachada Planta de Colada Fuente: Intranet CVG VENALUM

D) Laboratorio En esta instalación se controla la composición química del electrolito, metal producido y materias primas, además se analizan los contaminantes producidos en el proceso de electrólisis.

E) Instalaciones auxiliares Son aquellas instalaciones que no forman parte del proceso, pero que son indispensables para el buen funcionamiento de la planta, estas son:

· Instalaciones auxiliares de soporte: Patio de productos terminados y Materias primas, Suministro de aguas industriales, Potable y Contra incendios, Aire comprimido y tratamiento de Aguas negras.

· Oficinas de Servicios Sociales.

· Talleres, Almacén y Muelle.

A continuación se presenta una imagen del Proceso Productivo (ver figura 5):

Figura 5: Proceso productivo de CVG VENALUM Fuente: Intranet CVG VENALUM

2.9 Estructura Organizativa

La estructura organizativa de CVG VENALUM es de tipo lineal y de asesoría, donde las líneas de autoridad y responsabilidad se encuentran bien definidas, actualmente fue restaurada y aprobada por la Corporación Venezolana de Guayana el 28 de Febrero del 2002, debido a la disolución de la Industria Aluminio de Venezuela (ver figura 6).

Figura 6: Estructura Organizativa General Fuente: Intranet de CVG VENALUM A continuación se hace una breve descripción de las unidades involucradas en la investigación:

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

Debido a que el trabajo se basa en el desarrollo de un estudio de factibilidad económica para la adquisición de un horno de fusión para el Centro de Manejo de Materiales Asociados a la Distribución y Preparación de Aluminio liquido en la Sala de Colada, esta investigación está bajo la tutoría de la división de Proyectos Estratégicos, la cual está adscrita a la Gerencia Proyectos y se encarga de asegurar la gestión para el desarrollo de ingeniería básica y detalle, la ingeniería de costos, los paquetes de construcción, así como la correspondiente evaluación técnica económica de los proyectos estratégicos del portafolio de la empresa ( ver figura 7).

Figura 7: Estructura organizativa de la gerencia de proyectos Fuente: Intranet CVG VENALUM

Gerencia de Colada Es una unidad lineo-funcional adscrita a la Gerencia General de Planta, su misión es garantizar el cumplimiento de las metas de producción de conformidad con los planes de producción y despacho establecidos, a fin de lograr la obtención del producto terminado y despacho del metal liquido y solido para la venta, en condiciones de calidad, oportunidad y costos competitivos, mediante el mejoramiento continuo de los procesos humano social, técnicos y administrativos.

Adscrita a esta gerencia se encuentra la superintendencia Distribución y Preparación de Metal, la cual vela por el suministro de metal liquido preparado a las unidades de producción, así como el despacho de aluminio liquido a clientes internos y externos, a fin de satisfacer los requerimientos de los clientes, en función de los programas establecidos, composición química y condiciones de entrega en conformidad con los parámetros de calidad, oportunidad y costos requeridos; dicha unidad se encarga del manejo y programación de carga de chatarra a los hornos, por lo tanto, seria la responsable directamente del funcionamiento del nuevo horno (ver figura 8).

Figura 8: Estructura organizativa de la Gerencia de Colada Fuente: Intranet CVG VENALUM.

CAPÍTULO III

Marco teórico

Toda investigación debe de estar enmarcada en un contexto conceptual, académico, administrativo, entre otros. En particular, el contexto conceptual, también es conocido como Marco Teórico, el cual se presenta en este capítulo y se construye en base a la información obtenida tras la búsqueda, ubicación y consulta bibliográfica correspondiente al sustento de los puntos desarrollados en el informe.

3.1 Antecedentes de la investigación La Gerencia de Proyectos, a través de su División de Proyectos estratégicos desarrollo la metodología y proyectos de ingeniería básica enfocada al crecimiento técnico-operativo de la sala de colada (ver anexo 8) en base a la implementación de un horno de fusión de tipo reverbero, esté tipo generalmente rectangular, cubierto por una bóveda de ladrillo refractario, que refleja (o reverbera) el calor producido en un sitio independiente del hogar donde se hace la lumbre. Tiene siempre chimenea. El combustible no está en contacto directo con el contenido, sino que lo calienta por medio de una llama insuflada sobre él desde otra cámara siendo por tanto el calentamiento indirecto.

Es utilizado para realizar la fusión del concentrado de cobre y separar la escoria, así como para la fundición de mineral y el refinado o la fusión de metales tales hornos se usan en la producción de cobre, estaño y níquel, en la producción de ciertos hormigones y cementos y en el reciclado del aluminio. Los hornos de reverbero se utilizan para la fundición tanto de metales férreos como de metales no férreos, como cobre latón, bronce y aluminio.

Durante el proceso, se remueve desde una ventana el mineral fundido para que el calor actúe lo más uniformemente posible sobre toda la masa. Constan esencialmente de un hogar, un laboratorio con solera inclinada que permite que "escurra" el metal fundido hacia una canal por la que sale al exterior donde se vierte en los moldes. Sobre esta solera se dispone el material a tratar, extendido y con poca altura. y bóveda y de una chimenea.

El tipo más sencillo quema hulla en una parrilla y la llama, con los productos de la combustión se refleja (reverbera) en la bóveda o techo del horno, atraviesan el espacio que hay sobre la solera (donde se sitúa la carga metálica) y son evacuados por la chimenea, colocada en el extremo opuesto a la parrilla. En la actualidad se emplean más los combustibles gaseosos, Líquidos y el carbón pulverizado, los cuales se insuflan en el horno, mezclados con aire precalentado, por medio de un quemador situado en un extremo.

La capacidad de estos hornos es muy variable, y su campo de aplicación es muy amplio, ya que pueden fundir latones, bronces, aleaciones de aluminio, fundiciones y acero. Consta de un recuperador de calor, al igual que el alto horno, destinados a economizar combustible y alcanzar una temperatura suficientemente elevada para fundir el metal. Están constituidos por dos pares de cámaras, formadas interiormente por una serie de conductos sinuosos de ladrillo refractario. Su funcionamiento es como sigue: Los gases calientes que salen del horno, al pasar a través de los recuperadores, les comunican su calor y, cuando están suficientemente calientes, mediante un dispositivo automático de válvulas, se invierte el sentido de circulación, de forma que el gas y el aire, antes de entrar en el horno, pasan por los recuperadores calientes y alcanzan temperaturas de 1000 °C a 1200 °C llegándose a conseguir de esta forma los 1800 °C. Mientras tanto los gases de la combustión pasan a través de los otros recuperadores que ahora están en periodo de calentamiento.

Los hornos de reverbero son de poca altura y gran longitud. En uno de los extremos se encuentra el hogar donde se quema el combustible, y en el extremo opuesto la chimenea. Las llamas y productos de la combustión atraviesan el horno y son dirigidos, por la bóveda de forma adecuada hacia la solera del horno, donde está situada la carga del metal que se desea fundir. Esta carga se calienta, no solo por su contacto con las llamas y gases calientes sino también por el calor de radiación de la bóveda del horno de reverbero.

Aproximadamente, la superficie de la solera es unas tres veces mayor que la de la parrilla y sus dimensiones oscilan entre un ancho de 150 a 300 cm y una longitud de 450 a 1500 cm. La capacidad de los hornos de reverbero es muy variable y oscila entre los 45 Kg a los 1000 Kg que tienen los empleados para la fusión de metales no férreos, hasta las 80 t que tienen los mayores empleados para la fusión de la fundición de hierro. Las bajas temperaturas de fusión del aluminio y su facilidad para oxidarse hacen que el cambio a fusión con oxígeno en los Hornos de Reverbero requiera diseños de quemadores específicos para evitar sobrecalentamientos. Este problema no ocurre en los hornos rotativos debido por una parte al giro del horno, que hace que la temperatura en su interior se homogenice con facilidad y por otra a la utilización de sales de protección que evitan sobrecalentamientos del material. La primera de las tecnologías consiste en la utilización de un quemador de baja temperatura de llama que evita sobrecalentamientos, bien de la bóveda bien del aluminio, y amplio desarrollo de la misma, con lo que se asegura una gran homogeneidad tanto en la transmisión del calor como en la temperatura.

Las tecnologías de combustión con oxígeno en los hornos de reverbero para fusión de aluminio permiten, respecto a la utilización de quemadores de aire frío:

· Incrementar la producción alrededor del 50%

· Reducir el consumo energético entre un 40 y un 50%

· Reducir el volumen de humos emitidos más del 70%

· Reducir las oxidaciones del aluminio más de un 20%

3.2 Hornos 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 9: Esquema de horno a gas. Fuente:http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de- tecnologias/hornos-de-gas

3.3 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: