Evaluación del comportamiento e incidencia en los atributos de la pella piroconsolidada y en los atributos del HRD

RESUMEN

El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el comportamiento e incidencia en los atributos de la pella piroconsolidada y los atributos del HRD cuando varia el porcentaje de alúmina del mineral de hierro. Utilizando un histórico de data desde 1 de enero del 2009 hasta el 31 de marzo del 2012, a fin de garantizar la calidad de la pella a pesar de las variaciones en la materia prima estableciendo los parámetros bajo los cuales debe ser procesada. El procedimiento consistió en una investigación aplicada de tipo descriptiva no experimental de campo. Para cumplir con el objetivo general del presente trabajo se analizó el flujo de información de la planta, se establecieron los parámetros que influyen en la calidad de los procesos que se llevan a cabo en la fabricación de pellas piroconsolidadas y del HRD, se utilizó la data depurada y desfasada para realizar los histogramas de frecuencia observando si las variables estaban dentro de los limites de especificación, luego se determino la influencia de los parámetros de operación en las variables de calidad por medio del paquete estadístico Statgraphics, y por último se elaboraron modelos estadísticos que determinan los niveles operativos para la obtención de resultados favorables en la calidad de la planta.

Palabras Claves: Pellas quemadas, HRD, Porcentaje de alúmina, atributos, análisis, anovas simple, regresión simple, influencia, propiedades.

INTRODUCCION.

La empresa SIDOR, C.A es un complejo siderúrgico dedicado a la producción y comercialización de productos de acero al mercado nacional y a la explotación.Todos los procesos necesitan de actividades que permitan controlar sus variables operacionales, ya que de ellas depende la productividad de la planta y por ende de la empresa, la cual tiene como función la fabricación de productos siderúrgicos.

Parte primordial de la cadena productiva de la empresa la forma el área de prerreducidos, la cual se encarga desde la preparación de la materia prima para la fabricación de las pellas (mineral de hierro conjuntamente con los aditivos y aglomerantes en forma esférica con características físicas – Químicas y granulométricas especificas) hasta los procesos de reducción directa de las mismas para la obtención de hierro de reducción directa o HRD.

Existen diversas tecnologías de Reducción Directa a nivel mundial. Las principales son MIDREX desarrollada por Midrex Technologies y HYL desarrollada por Hylsamex. Además de estas, existe la tecnología FINMET. SIDOR utiliza las tecnologías HYL y MIDREX, contando con tres plantas: MIDREX I, compuesta por un módulo con un reactor de reducción directa; MIDREX II compuesta por tres módulos, denominados A, B, C, cada uno con un reactor de reducción directa y HYL III, integrada por tres módulos de producción, cada uno de ellos consta de 4 reactores.

La función de estas plantas de reducción directa es satisfacer la demanda de HRD de las líneas de Acerías con las cuales cuenta la empresa, para cumplir con la fabricación de productos terminados y semi terminados de acero con composiciones químicas y propiedades mecánicas requeridas por tan importante cliente interno.

Básicamente el trabajo es un estudio estadístico en el que se tomaron como muestra los datos obtenidos de los atributos de las pellas quemadas y los atributos del HRD, para evaluar su comportamiento e incidencia, se conto con una data desde Enero del 2009 hasta Marzo de 2012, sin embargo para establecer la metodología de comparación el periodo de estudio se establecieron unos factores de varianza del porcentaje de alúmina del mineral molido y pella de alimentación, Una vez recolectada y organizada la data se hicieron análisis de varianza simples, comparaciones de dos muestras y se construyo un modelo de cadena para la productividad de Midrex II-C utilizando como herramienta el paquete estadístico STATGRAPHICS® en dos de sus versiones; Plus 5.0 y Centurion XV.

Las propiedades y calidad de los productos dependen esencialmente de dos factores: las características de la materia prima y las variables y/o parámetros del proceso a partir del cual son fabricados. Las pellas quemadas producidas y empleadas en la industria siderúrgica no escapan de esta realidad; siendo además materia prima en procesos subsiguientes a la peletización, es de vital importancia garantizar su comportamiento con la finalidad de obtener el máximo aprovechamiento

Para la elaboración de este trabajo nos enfocaremos en la planta de pellas y Reducción Directa Midrex II-C, el mismo contara con los siguientes capítulos:

El capítulo I el cual plantea el problema, establece los objetivos, justificación, limitación y delimitación del trabajo, el capítulo II Marco de Referencia, Capítulo III Marco Teórico que contiene las bases teóricas que dan soporte a la realización de esta investigación, el capítulo IV Marco Metodológico que detalla la metodología empleada para desarrollar la investigación y el capítulo V muestra de análisis y resultados. Finalmente se presentan las Conclusiones, Recomendaciones y Referencias

CAPITULO I

EL PROBLEMA.

En el presente capitulo se desarrollan tópicos concernientes al problema que da origen a la investigación, entre los cuales se destacan: Planteamiento del problema, justificación o importancia, y delimitación o alcance; incluyendo también la definición del objetivo general y los objetivos específico.

1.1Planteamiento del problema.

La empresa Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro C.A (SIDOR), es una empresa creada por el Estado Venezolano, dedicada a la fabricación del Acero para compensar en cantidad, variedad y calidad, las necesidades de los principales sectores de la economía nacional e internacional, cuyos procesos se inician con la fabricación de pellas y culminan con la entrega de productos finales largos (Barras y Alambrón) y planos (Láminas en Caliente, Láminas en Frío y Recubiertos), mediante la utilización de tecnologías de Reducción Directa y Hornos Eléctricos de Arco. Ésta tiene como compromiso satisfacer los requisitos de sus clientes, mediante el mejoramiento continuo de la eficacia del sistema de gestión de calidad.

Para la fabricación de acero, SIDOR inicia sus procesos mediante la aglomeración de finos de mineral con alto contenido de hierro, junto con aditivos y aglomerantes orgánicos, para la formar las pellas (aglomerados en forma esférica). Estas son procesadas en dos plantas de Reducción Directa con tecnología HyL ó MIDREX garantizando la obtención de hierro de Reducción Directa (HRD). El HRD es enviado a las áreas de acerías donde es cargado a los hornos eléctricos de arco para obtener el acero líquido y posteriormente, pasa a las máquinas de colada continua para su solidificación, obteniéndose semielaborados – Planchones o Palanquillas- que se destinan a la fabricación de productos planos y productos largos, respectivamente. Este trabajo se enfoca en el proceso de las pellas piroconsolidadas y el proceso de reducción MIDREX II Modulo c.

El objetivo principal de planta de pellas, consiste en la transformación del mineral de hierro proveniente de FMO, en un aglomerado de forma esférica (pellas) con características químicas, físicas – granulométricas específicas y metalúrgicas (con el propósito de satisfacer las necesidades de los clientes internos y externos.) este aglomerado es usado en reducción garantizando calidad, disponibilidad y producción con un control en las etapas y calidad en el producto obtenido.

En los últimos años el mineral suministrado por FMO ha presentado variabilidad en su composición química. Esto, se ve reflejado en la disminución del porcentaje de hierro encontrado en el mineral y el aumento significativo de la ganga entre ellas el porcentaje de alumina; lo que puede estar causando un efecto desfavorable en el proceso de piroconsolidación de la Pella y en atributos del HRD y en consecuencia provocando una disminución en la calidad del producto final.

Por lo antes expuesto, la gerencia de Reducción Directa, ha considerado importante desarrollar el análisis del porcentaje de la alúmina en el mineral que permita analizar la problemática y establecer estrategias que garanticen la ejecución de la productividad de las pellas quemadas y del HRD; por ello, se plantea Diseñar un modelo estadístico que permita determinar la influencia del porcentaje de alúmina en los atributos de las pellas piroconsolidadas y su impacto en las plantas de Reducción Directa MIDREX.

FiguraI-1: Variación del porcentaje de alúmina.

1.2 Objetivos de la investigación.

1.2.1 Objetivo general:

Evaluar el comportamiento e incidencia en los atributos de la pella piroconsolidada y en los atributos del HRD cuando varía el %Al203 del mineral de hierro.

1.2.2 Objetivos específicos:

1. Describir las etapas del proceso productivo de pellas piroconsolidada y de las plantas de reducción directa Midrex II a fin de ubicar la zona de toma de datos más representativa para el análisis.

2. Estudiar el comportamiento de los atributos físicos, granulométricos y metalúrgicos de la pella piroconsolidada cuando varía el %Al2O3 del mineral de hierro.

3. Determinar el impacto en los atributos de la pella piroconsolidada que se vean influenciados directamente por la variación del %Al2O3 del mineral de hierro utilizando herramientas estadísticas.

4. Estudiar el comportamiento de la productividad de los módulos MIDREX y de los atributos físicos y granulométricos del HRD cuando varía el %Al2O3 del mineral de hierro.

5. Determinar el impacto en productividad y atributos que se vean influenciados directamente por la variación del %Al2O3 del mineral de hierro utilizando herramientas estadísticas.

6. Validar el Modelo Estadístico.

1.3Justificación o Importancia:

La realización de este estudio obedece a que se desconoce la incidencia que pueda tener el %Al203 en los atributos de la pella piroconsolidada y en los atributos del HRD, ya que actualmente no hay antecedentes que muestren tendencias o impactos asociados, razón por la cual se propiciaría una orientación de que atributos vigilar cuando se pronostique una variación del %Al2O3.

1.4 Delimitación o Alcance:

El estudio estará limitado a la realización de una evaluación del comportamiento e incidencia en los atributos de la pella quemada (Propiedades físicas, Metalúrgicas y Granulométricas) Y los atributos del HRD (Propiedades físicas, Granulométricas, y reactividad) cuando varia el porcentaje de alúmina del mineral de hierro. Utilizando un histórico de data desde 1 de enero del 2009 hasta el 31 de Marzo del 2012. Con una duración de 24 semanas.

El modelo estadístico se diseñara con la data del módulo c Midrex II ya que este es el que posee mayor operatividad en el período seleccionado.

CAPITULO II

MARCO DE REFRENCIA.

En el siguiente capítulo, se desarrolla la reseña histórica de la empresa, exponiendo adicionalmente su visión, misión, objetivos y su estructura organizativa entre otros aspectos de gran importancia.

2.1 Descripción De La Empresa Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro.

La empresa Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro, (SIDOR, C.A) es el complejo siderúrgico integrado de Venezuela que desarrolla sus actividades industriales en una planta ubicada en la zona industrial matanzas, estado bolívar, sobre el margen derecho del rio Orinoco a unos 300 Km de su desembocadura en el océano atlántico y a 17 kilómetros de la confluencia con el rio Caroní, primer exportador no petrolero del país, reconocido como cuarto productor de acero integrado de américa latina y el principal de la región andina.

FiguraII-2: Ubicación Geográfica de SIDOR.

Fuente: Intranet SIDOR 2012.

Su ubicación responde principalmente a razones económicas y geográficas, que le permiten conectarse con el resto del país por vía terrestre, y por vía fluvial marítima con el resto del mundo. Además se abastece de la energía eléctrica generada por las represas más importantes de la zona, ubicadas sobre el río Caroní, así como del Gas Natural proveniente de los campos petroleros en la Región Oriental. Anexando a todas estas ventajas la cercanía con los cerros Bolívar y Pao en los que se encuentra el mineral de hierro.

Cuenta con equipos e instalaciones auxiliares que permiten la producción de acero y la fabricación de una variada gama de productos que abarca desde Pellas, Hierro de reducción directa, Cal y Semi-elaborados de acero (Planchones y Palanquillas) hasta productos Planos terminados (Bandas, Bobinas y Láminas en caliente; Bobinas, Láminas en frío y recubiertos) y Largos (Barras y Alambrón).

FiguraII-3. Vista Panorámica de SIDOR

Fuente: Intranet SIDOR 2012

2.1.1Objetivo general de la empresa:

Optimizar los procesos de fabricación y comercialización de productos siderúrgicos, aprovechando el conjunto de recursos (Humanos, materiales, financieros, tecnológicos y otros) de que dispone, de forma que se minimicen costos e incrementar las ganancias.

2.1.2 Objetivos específicos de la empresa.

· Optimizar la producción en función de las exigencias del consumidor en cuanto a volumen, calidad. Etc.

· Optimizar los beneficios de la empresa, mediante la venta de sus productos, cumpliendo con los requisitos del mercado.

· Alcanzar una estructura financiera optima tomando en cuenta las necesidades, políticas y condiciones financieras del país.

· Administrar y gerencial conforme a una estructura administrativa adecuada el logro de la misión de la empresa.

2.1.3 Reseña Histórica

La Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro" o SIDOR C.A, es un complejo siderúrgico venezolano, fundado durante el gobierno de Marcos Pérez Jiménez y ubicado cerca de la ciudad de Puerto Ordaz, para la producción de acero.

La creación de la Siderúrgica del Orinoco, C.A. se remonta hacia los años de 1926 y 1947 con el descubrimiento de los yacimientos de mineral de hierro en los cerros El Pao y Bolívar, respectivamente.

2.1.4 Misión de Sidor.

Ofrecer de manera eficiente obras y servicios que promuevan, en el ámbito mundial, la competitividad integral del sector siderúrgico de Guayana. El sector empresarial vinculado al sector siderúrgico de Ciudad Guayana, mantendrá una constante búsqueda de la excelencia, que le permita atender de manera competitiva las necesidades de servicios y bienes del sector, de forma similar a los mejores sectores siderúrgicos del mundo.

2.1.5 Visión de Sidor.

Ser la empresa socialista del estado venezolano, que prioriza el desarrollo del mercado nacional con miras a los mercados del ALBA, andino, caribeño y del MERCOSUR, para la fabricación de productos de acero con alto valor agregado, alineado con los objetivos estratégicos de la Nación, a los fines de alcanzar la soberanía productiva y el desarrollo sustentable del país.

2.1.6 Estructura organizativa de la empresa.

SIDOR presenta una estructura organizacional de tipo funcional, lo que garantiza al máximo la utilización de las habilidades técnicas del recurso humano, basándose en la especialización ocupacional. (Ver figuraII-4).

FiguraII-4: Estructura Organizativa actual de SIDOR. Fuente: Intranet.

2.2 Proceso productivo general de Sidor.

El proceso productivo de SIDOR se inicia con la producción de pellas piroconsolidadas, las pellas son materia prima alimentada en los hornos de reducción directa que a través de dos procesos distintos Midrex y HyL para obtener HRD. Con el hierro de reducción directa como componente principal se fabrica el acero en las acerías de planchones y de palanquillas, para obtener los semielaborados para la fabricación de los productos planos y los productos largos respectivamente.

Los planchones obtenidos pasan por el proceso de laminación en caliente y luego, las bobinas en caliente producidas pasan a la laminación en frío. El producto de la acería de palanquillas, pasa por el tren de barras o por el de alambrón.

Por tal proceso las áreas de producción son:

· Planta de Pellas.

· Plantas de reducción directa (Midrex I-II)

· Acería y Colada Continua de Planchones.

· Acería y Colada Contínua de Palanquillas.

· Productos planos en caliente.

· Productos planos en frío.

· Tren de Barras y alambrón.

2.2.1 Planta de Pellas.

SIDOR C.A. cuenta con una planta de pella que permite transformar la materia prima previamente pasado por un proceso de trituración y molienda conjuntamente con aditivos y aglomerados orgánicos con la finalidad de formar aglomerados esféricos verdes. Estos aglomerados verdes son piro consolidados para darle características Físicas y Químico-Metalúrgicas apropiadas para su posterior reducción

· Materia Prima: Mineral de hierro proveniente de la empresa C.V.G Ferrominera Orinoco, Aditivos y aglomerados orgánicos de pellas, finos de casas de humos, glóbulos y escamas.

· Producto: Pellas piroconsolidadas para el consumo de las plantas de reducción directa que posee la empresa y para la venta.

FiguraII-5: Secuencia de operaciones del Proceso de Peletización.

2.2.2 Planta de Reducción Directa (Midrex y HyL)

Las Plantas de Reducción directa Midrex y HyL de la Empresa SIDOR se encargan de procesar las pellas piro consolidadas con el fin de eliminar el oxígeno presente en las mismas mediante un gas reductor rico en CO y H2. Estas son introducidas de manera descendente dentro de un reactor y de forma ascendente se inyecta el gas reductor obteniendo así al final del proceso un HRD con alto contenido de hierro metálico destinado a las plantas de Acerías ubicadas dentro de la empresa.

· Materia Prima: para Midrex: Pellas provenientes de la Planta de Pella de SIDOR y para HyL pellas más complemento de mineral de hierro cribado proveniente de C.V.G. FERROMINERA.

· Producto: Hierro de Reducción Directa (HRD o Hierro Esponja)

FiguraII-6: Distribución de las Pellas a las Plantas Reductoras del área de Prerreducidos (Pellas- Reducción).

2.2.3 Acería y Colada continua de planchones:

Se inicia con la carga de chatarra en el horno, la cual debe fundirse hasta cierto porcentaje, para dar inicio a la alimentación continua de hierro de reducción directa sin que se interrumpa el proceso de aceración, el cual culmina con la obtención de acero líquido que es trasladado a los hornos de metalurgia secundaria para el afino.

FiguraII-7: Vista aérea de la Planta de Acería y Colada continua de Planchones. Fuente: http://ingconceptual.blogspot.com/2007/05/visita-tecnica-sidor_22.html.

2.2.4 Acería y Colada continua de Palanquillas.

El proceso se inicia con la carga de la chatarra al horno, la cual debe fundirse hasta un cierto porcentaje para dar inicio a la alimentación continua de hierro de reducción directa sin que se interrumpa el proceso de aceración, el cual culmina con la obtención del acero líquido.

Una vez que el acero líquido sufre el proceso de homogeneización, es trasladado por una grúa giratoria. Seguidamente el acero es vaciado sobre un distribuidor que posee seis boquillas por donde fluye el acero a los moldes de la colada continua.

FiguraII-8: Planta de Acería y Colada continua de Palanquilla.

Fuente: http://noticiasradiolago.blogspot.com/2010/04/sidor-en-ruinas.html.

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