Modelo matemático para determinar la factibilidad de la eliminación del corte de cola en bandas laminadas

RESUMEN

En el siguiente trabajo se diseña y desarrolla un modelo matemático para evaluar la factibilidad de la eliminación del corte de cola en bandas laminadas en el tren continuo en caliente de SIDOR. La necesidad de este estudio parte del hecho de que los valores reales reflejados en la PAM de despuntes se encuentran desde hace 2 años por encima de los valores calculados en un promedio mensual de 2 Kg/T, esto debido a que los cortes de punta y cola no se están realizando con la longitud estándar (130mm). Conociendo que: Mientras mayor sea el espesor de la banda menor es la deformación; reduciendo y/o eliminado la longitud de corte de cola, pueden llevarse o por lo menos acercarse los valores reales de la PAM de despuntes a los calculados; el cliente acepta un defecto máximo de 500mm en punta y 500mm en cola para cada banda. Con el método de regresión binaria logística, se desarrolla un modelo matemático con el cual se determina cuando cortar cola a los desbastes y cuando no, los datos históricos para alimentar el modelo son de fuente propia y se recolectaron durante el periodo de pasantía, la estimación de los coeficientes y constantes se realizó con el método de máxima verosimilitud a través del software SPSS y por último se realizó una programación en el software Excel de un algoritmo determinista que arroja como respuesta "cortar cola" o "no cortar cola" al ingresar los datos de las variables.

PALABRAS CLAVES: Cizalla, Corte Fijo, PAM Despuntes, Aprovechamiento del material, Ganancias, Tren continuo, Defecto, Modelo Matemático.

INTRODUCCIÓN

La Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (SIDOR), C.A. es la empresa productora de acero más importante del país y una de las mejores productoras de acero del mundo, gracias a un agresivo plan de desarrollo de recursos humanos, inversiones importantes y mejoras notables en la gestión del negocio en todos los ámbitos, que han permitido aprovechar las ventajas comparativas (disponibilidad y bajo costo de las materias primas e insumos) para convertirlas en ventajas competitivas dentro del volátil mercado mundial del acero.

Utilizando estas ventajas para lograr el nivel de producción de máxima eficacia económica y máxima ganancia y ser una empresa siderúrgica competitiva, SIDOR CA., considera a los costos de producción un factor determinante. En tal sentido, asegura que los costos más bajos de producción, la tecnología de vanguardia y el aprovechamiento al máximo de la materia prima en cada proceso es el elemento clave en la diferenciación frente a la competencia.

Los costos de producción (también llamados costos de operación) son los gastos necesarios para mantener un proyecto, línea de procesamiento o un equipo en funcionamiento. Para que la empresa pueda lograr el nivel de máxima eficacia dependerá del uso de los factores de producción dentro de los límites de la capacidad productiva de la empresa y se habrá logrado el nivel óptimo de producción cuando combine los factores de producción en tal forma que el costo de producir una unidad del producto resulta ser el más bajo posible.

Después de conocer el enfoque y prioridades de la empresa, el presente estudio determina la factibilidad de la aplicación o implementación de una nueva práctica operativa que consiste en la eliminación del corte de cola para bandas con espesores en un rango de 4,5mm a 8mm a cual permitirá un mejor aprovechamiento de la materia prima en el proceso y a su vez proporcionará mayores ganancias a la empresa, continuando con el estudio previo de fuente propia realizado en pasantía cuyo nombre es Factibilidad de eliminación del corte de cola en bandas con espesores mayores o iguales a 4.5mm laminados en el tren continuo en caliente de la siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro" Sidor, en el cual solo se logró comprobar que es factible la eliminación del corte de cola en un espesor mínimo de 8,6mm.

El trabajo está conformado por 4 capítulos distribuidos de la siguiente manera:

En el Capítulo I: El Problema; se describe de manera clara y concisa el marco de la investigación, motivos, objetivos, alcance, importancia y justificación de la misma.

En el Capítulo II: Marco de referencia; se encuentra la información referente a la Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (SIDOR) CA., misión, visión y política de calidad, una descripción del área, equipos, proceso y estructura organizativa de laminación en caliente, lugar especifico en donde se llevó a cabo el presente estudio, a demás de bases teóricas, conceptos básicos y referencias de estudios previos

En el Capítulo III: Se describe el Marco Metodológico empleado, el tipo de investigación, población y muestra, técnicas e instrumentos de recolección de datos.

En el Capítulo IV: Resultados; Se presentan los datos arrojados por el estudio acompañados de un análisis detallado y posibles soluciones, a demás de tablas, gráficos y diagramas de los datos obtenidos.

Finalmente, se presentan las conclusiones, recomendaciones, bibliografía, y los anexos.

CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro", C.A. (SIDOR), es el complejo siderúrgico integrado de Venezuela y hoy es el principal productor de acero de este país y de la comunidad andina. Esta planta es uno de los complejos más grandes de este tipo en el mundo.

Las actividades de esta empresa abarcan desde la fabricación de acero hasta la producción y comercialización de productos semielaborados (planchones, lingotes y palanquillas), planos (laminados en caliente, frío, hojalata y hoja cromada) y largos (barras y alambrón). Utiliza para la fabricación de acero tecnologías de reducción directa (HYL y MIDREX) y hornos eléctricos de acero.

En el laminador en caliente de SIDOR se fabrican chapas y bobinas de acero para diferentes usos, la materia prima para éste laminador son planchones obtenidos por colada continua en la acería de 200 toneladas. Su capacidad es de 3.000.000 toneladas métricas por año y consta de un patio de recepción de planchones, dos hornos de barras móviles o vigas galopantes, un dúo descamador, un laminador cuarto reversible (IV Reversible), una cizalla rotativa, un tren continuo con seis bastidores, un sistema de enfriamiento y tres enrolladores y por último un patio para almacenar las bobinas.

Antes de que el desbaste ingrese al tren continuo, es sometido a un proceso denominado "despunte" en el cual la cizalla rotativa desprende la punta y la cola por efecto de cizallamiento sin detener el proceso. La punta se corta con el objetivo de facilitar en proceso de inserción o enhebrado, el corte de cola se realiza con el objetivo de reducir las formas no deseadas por efecto de estiramiento de la banda.

Las modalidades para el despunte del desbaste plano con que cuenta SIDOR, están: el modo de corte PLC y el sistema de corte KELK, el cual opera de tres modos distintos: modo fijo, modo manual y modo optimizado.

Según el estudio de Rondón Cristian (2009) las variaciones de ancho por estiramiento son reales a menos de los 500mm. Desde el extremo de la punta hacia el cuerpo de la banda, lo cual no es significativo según las especificaciones del cliente (el cliente descarta 500mm. de cada extremo de la bobina), sin embargo, ha generado un costo por Reproceso, bajo el código 331 de manera innecesaria. En ocasiones debido a inconvenientes puntuales en el proceso de laminación estas caídas pueden ser reales a más de estos 500mm.

Por otra parte, en el catalogo de especificación técnica de producto se establece que:

"Producto obtenido directamente del Laminador en Caliente, despachado con extremos y bordes de laminación. Los extremos punta y cola pueden tener un máximo de 500mm. De longitud, los cuales debido a condiciones intrínsecas del proceso, pueden presentar espesor y ancho fuera de tolerancia y de forma".

Según un estudio realizado con los datos reportados de la PAM despuntes desde Enero del año 2008 hasta Octubre de 2011, se reporta una perdida promedio de 2 Kg/T de acero por mes adicional al valor estándar calculado para los despuntes.

En vista de esta situación, se realizó estudio para determinar si era factible la eliminación del corte de cola en bandas con espesores mayores o iguales a 4,5mm, teniendo en cuenta que el defecto en la cola no superara los 500mm de longitud. Dicho estudio arrojó como resultado que es factible la eliminación del corte de cola en bandas con espesores mayores o iguales a 8,6mm (espesor mínimo al que se le aplicaron las pruebas), dejando pendiente los espesores desde 4,5mm hasta 8mm, los cuales se busca probar con este nuevo estudio.

OBJETIVOS

Objetivo General.

Diseñar un modelo matemático para determinar la factibilidad de la eliminación del corte de cola en bandas laminadas en el tren continuo en caliente de la empresa SIDOR.

Objetivos específicos

Ø Diagnosticar el proceso actual de despunte en bandas laminadas en el tren continuo en caliente de la empresa SIDOR

Ø Caracterizar el proceso de despuntes y laminación en el tren continuo de SIDOR.

Ø Formular un modelo matemático que permita analizar la factibilidad de eliminación de corte de cola en las bandas laminadas.

Ø Validar el modelo matemático comparando su comportamiento con los datos históricos.

Ø Determinar el menor espesor de salida y las variables críticas a controlar para garantizar que la deformación en cola cumpla con el protocolo de producto.

Ø Evaluar el impacto en la Puesta a mil tecnológica de despuntes respecto al estándar con la eliminación del corte de cola en espesores mayores o iguales a 6mm.

Ø Modificar la lógica del sistema de tal manera que se pueda programar la eliminación del corte de cola en la cizalla cuando se laminen bandas con espesores mayores o iguales a 6.7mm sin generar ínterbloqueos por falta de caída del despunte en el tobogán.

Ø Determinar la ganancia económica que obtiene la empresa al eliminar el corte de cola en bandas con espesores mayores o iguales a 4.5mm.

JUSTIFICACIÓN

La realización de este estudio es de gran importancia para la empresa debido a que permitirá saber si es conveniente modificar el proceso de despuntes con el fin de tener una mayor ganancia y un mejor aprovechamiento del material previamente procesado, que a su vez reducirá los costos de producción. Las pruebas se realizaran en bandas con espesor final en un rango de 4.5mm a 8mm, y anchos entre 800 y

1250mm utilizando en la cizalla el sistema de corte KELK en modo fijo para realizar el proceso de despunte de los desbastes provenientes del laminador IV Reversible antes de su entrada al laminador Tren continuo con cualquier tipo de acero.

DELIMITACIÓN

El estudio busca proporcionar mayores ganancias a la empresa en términos económicos a través de la eliminación del corte de cola es bandas con espesores mayores o iguales a 6,7mm, y anchos entre 800 y 1250mm utilizando en la cizalla el sistema de corte KELK en modo fijo para realizar el proceso de despunte de los desbastes provenientes del laminador IV Reversible antes de su entrada al laminador Tren continuo

CAPITULO II

MARCO DE REFERENCIA

En el siguiente capitulo se presentan una serie de antecedentes al estudio, generalidades de la empresa y del área especifica en la cual se desarrolla, incluyendo sus procesos y productos.

ANTECEDENTES

DI SABATINO (2010), desarrolló un estudio para la optimización del comportamiento operativo y económico del corte de la cizalla en PAM Despuntes y Reproceso en el Laminador en Caliente de SIDOR.

En este trabajo se efectuó la Optimización del comportamiento operativo y económico del corte de la cizalla en PAM Despuntes y Reproceso en el Laminador en Caliente de SIDOR. El estudio fue realizado aplicando el diseño de tipo no experimental, descriptiva, evaluativa y de campo. Se planteó como objetivo general: Optimizar el comportamiento operativo y económico del corte de la cizalla (en modo de corte fijo y optimizado) en PAM Despuntes y Reproceso por variación de ancho y variación de ancho por estiramiento en el Laminador en Caliente de SIDOR. La propuesta realizada consta: Estudio del ancho del material en punta en modo de corte fijo y optimizado, determinación de los costos por toneladas del material reprocesado por variación de ancho y variación de ancho por estiramiento para los dos modos de corte, determinación las pérdidas económicas y en toneladas de PAM Despuntes del material evaluado en corte fijo y optimizado, Contrastar el comportamiento de Reproceso y PAM Despuntes para ambos modos de corte, estudio de la apreciación del personal del Tren Continuo sobre el corte optimizado y su implementación y Balanza respecto a la retención de material, verificación del posicionamiento de los levantabucles de los bastidores del Tren Continuo para las piezas que presentaron variación de ancho por estiramiento y determinación las causas de la variación de ancho y variación de ancho por estiramiento.

URBANO (2010), diseñó de un modelo matemático para determinar las condiciones óptimas de operación de los hornos eléctricos en la acería de planchones de sidor.

En este informe se evaluó las salidas (libres y no libres) y las demoras causadas por las arenas usadas en el proceso de sellado del E.B.T de los Hornos de la acería de Planchones de la Siderúrgica Del Orinoco Alfredo Maneiro. La finalidad de este estudio surge de la inquietud de mejorar la salida de la arena de sellado, garantizando un excelente control, coordinación, satisfacción y mejor calidad en el proceso. La investigación se desarrolla alcanzando diferentes objetivos, tales como: la descripción del proceso de fusión del acero y de sellado del E.B.T en los hornos eléctricos, determinar el tiempo total de las demoras por la no aperturas del E.B.T utilizando las dos arenas, determinar una ecuación que permita pronosticar las aperturas usando las variables (temperatura, tiempo y vida útil del E.B.T) para que la arena de sellado de E.B.T salga del mismo sin ningún problema. El cumplimiento de los objetivos se logra por medio del uso de entrevistas, observación directa, consultas, paquetes computarizados y métodos estadísticos. Los resultados reflejan mejorar los tiempos en el proceso de fusión para que no ocurran demoras al momento de que la arena salga del agujero excéntrico de colada.

CONQUISTA (2011), realizó un análisis de falla de la Cizalla Rotativa del área del Tren Continuo de Laminador en Caliente de la Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro"

Esta investigación está basada en el estudio de la falla que se presenta en los cortes de cola que realiza la cizalla rotativa en el área del tren continuo del laminador en caliente, ocasionando demoras impactantes en el proceso de laminación en caliente, durante el período de tiempo desde 1 de enero del 2009 hasta el 31 de diciembre del 2010.

RONDÓN (2011), Realizó un estudio Factibilidad de eliminación del corte de cola en bandas con espesores mayores o iguales a 4.5mm laminados en el tren continuo en caliente de la siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro" Sidor.

En este trabajo se evalúa la factibilidad de eliminación del corte de cola en bandas con espesores mayores o iguales a 4.5mm laminados en el tren continuo en caliente de la siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro" Sidor a través de un estudio estadístico basado en mediciones de los defectos de cola en las bandas.

La necesidad de este estudio parte del hecho de que los valores reales reflejados en la PAM de despuntes se encuentran desde hace 2 años por encima de los valores calculados en un promedio mensual de 1.8Kg/T, esto debido a que los cortes de punta y cola no se están realizando con la longitud estándar (130mm). Conociendo que:

Ø Mientras mayor sea el espesor de la banda menor es la deformación.

Ø Reduciendo y/o eliminado la longitud de corte de cola, pueden llevarse o por lo menos acercarse los valores reales de la PAM de despuntes a los calculados

Ø El cliente acepta un defecto máximo de 500mm. En punta y 500mm. En cola para cada banda.

Se pone en práctica un plan de reducción progresiva de la longitud del corte de cola en bandas con espesores mayores o iguales a 4,5mm estudiando la longitud del defecto con la longitud de corte programada a 130mm (longitud de corte estándar) y posteriormente sin corte de cola para comprobar que el defecto en la cola no supere los 500mm y por ultimo se realizan proyecciones de ganancias adicionales mensuales y anuales para la empresa basado en la cantidad de material ahorrado o mejor aprovechado. Por haber realizado este estudio con un tiempo limitado solo llego a hacerse pruebas a bandas con espesores de hasta 8mm.

GENERALIDADES DE LA EMPRESA

NOMBRE DE LA EMPRESA

SIDERÚRGICA DEL ORINOCO "ALFREDO MANEIRO" (SIDOR) C.A.

FUERZA LABORAL

10.000 trabajadores y en aumento

DESCRIPCIÓN GENERAL DE SIDOR

La Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (Sidor) es la principal es la principal siderúrgica productora de acero del país uno de los complejos más grandes de este tipo en el Caribe. Sus actividades abarcan desde la producción de Pellas hasta productos semielaborados (Planchones, lingotes y palanquillas) planos (laminación en caliente, frío, hojalata y hoja cromada) y largos (barras y alambrón). Utiliza para la producción de aceros tecnologías de Reducción Directa (HYL y Midrex) y Hornos Eléctricos de Arco.

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