Plan de acción para la disminución de interrupciones operativas en hornos fusión de la acería eléctrica

El actual trabajo consistió en un análisis de investigación de operaciones para la disminución en los tiempos de las interrupciones operativas en el horno fusión de la acería de Palanquillas de SIDOR, C.A.; éste estudio fue realizado en la Gerencia de Acería de Palanquillas, en el área del Horno Fusión basado en una investigación del tipo proyecto factible, con un diseño no experimental de campo. El recaudo de datos informativos se efectuó utilizando técnicas como la observación directa y fuentes de datos primarias y secundarias; con esta información se procedió a la búsqueda de la situación óptima de trabajo mediante el análisis de línea de espera utilizando el software DS for Windows con el cuales fue posible establecer diferentes métodos de trabajo de algunas interrupciones operativas. Luego, se estudiaron los distintos métodos de trabajos arrojados como resultado de los problemas y en base a esto se efectuó un análisis que permitió el establecimiento de propuestas de operación orientadas a disminuir el tiempo de operación de las interrupciones.

PALABRAS CLAVES: Acero, Demora, EBT, electrodo, horno, interrupción, método, palanquillas.

INTRODUCCIÓN

La Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro es una de las empresas siderúrgicas más grandes de Latinoamérica, ya que produce a partir del mineral de hierro productos siderúrgicos que sirven de materia prima para la empresa automotriz, constructora, metalmecánica, doméstica, ente otras. Unas de las plantas más grandes dentro de las instalaciones de SIDOR son las acerías de planchones y palanquillas. Esta acería está en capacidad de producir palanquillas de bajo, medio y alto carbono, cumpliendo los requerimientos de composición química, calidad interna y calidad superficial, especificados por los clientes y normas aplicables. La fusión se realiza en dos Hornos Eléctricos de Arco, con paneles refrigerados y vaciado excéntrico por el fondo (EBT), con una capacidad nominal de 155 toneladas cada uno, el afino (Metalurgia Secundaria) se lleva a cabo en dos Hornos Cuchara (LF). Para la obtención de la Palanquilla, el acero se hace pasar por dos máquinas de colada continua, a través de moldes refrigerados, de seis líneas cada una. Actualmente SIDOR también cuenta con una sección para el vaciado de lingotes poligonales para el laminado posterior de productos tubulares. Las palanquillas son cargadas en Hornos de Recalentamiento y llevadas a temperatura de laminación, este tratamiento permite, por medio de la oxidación generada, remover pequeños defectos superficiales y ablandar el acero para ser transformado mecánicamente en los laminadores de alambrón y de barras, para obtener el alambrón y las barras con resaltes (Cabillas), respectivamente.

El objetivo de este proyecto es evaluar las actividades generadoras de retraso del proceso de colada continua de la acería de palanquillas.

Este trabajo está estructurado por el capítulo I, el problema; el capítulo II, marco de referencia; el capítulo III, marco teórico; el capítulo IV, marco metodológico; un capítulo V, situación actual; un capítulo VI, análisis y resultados; una lista de conclusiones y a su vez recomendaciones.

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

Este capítulo se centra en presentar el problema, los objetivos, la justificación del trabajo, y lo que se puede alcanzar con ello. Los objetivos de estudio de esta investigación se centran en el análisis del tiempo de ejecución y del estudio del entorno de la tarea de identificación en el área de acondicionado de palanquillas de la acería de SIDOR, CA. Con la finalidad de verificar si existe la necesidad de incrementar la fuerza laboral en el puesto mencionado, para así mejorar la calidad de vida del personal y con esto aumentar la productividad de la planta.

1.1 Planteamiento del problema La Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro", ubicada en las adyacencias de la ciudad de Puerto Ordaz en la zona industrial de Matanzas, estado Bolívar, región sur oriental de Venezuela, es una empresa encargada de fabricar, transformar y comercializar productos de acero semiterminados y terminados de modo eficiente, utilizando tecnología de reducción directa, horno eléctrico y colada continua. Es la principal productora de acero de Venezuela, la región andina y el Caribe y sus productos son de dos tipos: planos (planchones, bobinas y láminas) y largos (palanquillas, barras y alambrón).

Esta empresa es uno de los complejos más grande de este tipo en el mundo y está dividida en una serie de plantas, estas son: planta de pellas, plantas de reducción directa, acería y colada continua de planchones y palanquillas, laminación en caliente y en frío, tren de barras, tren de alambrón, instalaciones auxiliares, sistema de control de la contaminación ambiental y sub-estaciones eléctricas. Este estudio se estará desarrollando en la gerencia de aceración, específicamente en las acerías eléctricas de palanquillas.

Actualmente la acería de palanquillas cuenta con dos hornos eléctricos, en los cuales el material de acero es fundido en unión con distintas ferroaleaciones, pasando por diferentes tipos de procedimiento, culminando en la obtención de alrededor 80 palanquillas por colada, las cuales son identificadas y enviadas a los clientes externos o internos.

El problema presente en la acería de palanquillas radica en las interrupciones al proceso productivo, debido a paradas intempestivas de los equipos productivos (demoras), ocasionando pérdidas de producción. Lo anterior genera pérdidas de producción, retrasos significativos en despachos de producto terminado e incremento en el costo especifico del producto. En resumen, las interrupciones (demoras) en el proceso productivo, tienen un efecto negativo que se debe disminuir.

Este estudio se llevó a cabo en la acería de palanquillas con la finalidad de minimizar los tiempos de interrupciones operativas que generan retrasos en el proceso de trabajo de la maquinaria instalada, para que de ésta manera se optimice el tiempo efectivo de producción (tiempo neto) en la acería de palanquillas de SIDOR C.A. De no dirigir esfuerzos en pro de la disminución del tiempo total de interrupciones operativas (y de las no operativas), se agravará la tendencia de la reducción en el volumen de producción.

Con base a lo anteriormente planteado, surgen las siguientes interrogantes:

¿Cuál es la situación actual del proceso de elaboración de palanquillas en la Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro"?

¿Cuáles son las interrupciones que generan más demora en el proceso?

¿Mediante cuál modelo se debería analizar los procedimientos de las interrupciones para reducir los tiempos?

¿Cuáles son las medidas a tomar para el cumplimiento de la minimización del tiempo de las interrupciones operativas?

1.2 Objetivos Los objetivos indican cuáles son las metas de conocimiento a alcanzar, es decir, a qué resultados se quiere llegar.

1.2.1 Objetivo General Diseñar un de plan de acción para la reducción de los tiempos de las interrupciones operativas de los hornos fusión de la Acería Eléctrica de Palanquillas de SIDOR, CA.

1.2.2 Objetivos Específicos 1. Diagnosticar el proceso de elaboración de acero líquido en los hornos fusión de la Acería de Palanquillas de la Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro".

2. Analizar las interrupciones que se generan en el proceso productivo.

3. Estructurar un algoritmo o modelo matemático que apunte a la optimización de los tiempos de respuesta ante las interrupciones operativas del proceso.

4. Diseñar planes de acción por cada tipo de interrupción operativa para reducir su impacto en el proceso productivo, tomando como base los resultados del modelo matemático.

1.3 Alcance En esta investigación se analizaron los tiempos de interrupciones operativas de los hornos fusión de la acería de palanquillas, con la finalidad de evaluar la naturaleza de dichas interrupciones por medio de problemas de secuenciación y así diseñar un método de trabajo que permita minimizar estos tiempos y optimizar los tiempos productivos de la acería.

1.4 Justificación e importancia Este estudio tiene como objetivo evaluar las actividades generadoras de retraso del proceso de colada continua de la acería de palanquillas de SIDOR, CA. Con la finalidad de optimizar el tiempo total de procedimiento de toda la maquinaria instalada en la acería de palanquillas, disminuyendo los tiempos de interrupciones operativas.

De esta manera se podrá brindar a la empresa beneficios en cuanto a cantidad de producción de materiales largos al año, obteniendo así mayor remuneración salarial satisfaciendo las necesidades de la fuerza laboral de la acería de palanquillas, y mejorando directamente su calidad de vida.

CAPÍTULO II

MARCO DE REFERENCIA

El marco de referencia o marco teórico tiene el propósito de dar a la investigación un sistema coordinado y coherente de conceptos y proposiciones que permitan abordar el problema. En este se trata de integrar al problema dentro de un ámbito donde éste cobre sentido, incorporando los conocimientos del lugar donde se presenta como una descripción que va de lo macro a lo micro, es decir, se muestra la situación actual de la empresa, la descripción del área donde específicamente se tiene el problema, se detalla también el trabajo a realizar y el proceso en el cual se presenta dicho problema. De igual manera se presentan un glosario de palabras con la finalidad de facilitar el entendimiento de procesos y acciones con las cuales se trabajan.

2.1 Identificación de la empresa SIDOR es la principal siderúrgica de Venezuela, de la región Andina y del Caribe. Se encuentra ubicada en el estado Bolívar, en Ciudad Guayana, al sureste de Venezuela, en la Zona Industrial Matanzas sobre el margen derecha del río Orinoco, a unos 17 km de su confluencia con el rio Caroní y a 300 km de su desembocadura en el Océano Atlántico.

La siderurgica del orinoco se encuenta ubicada en un sitio estratégico por razones económicas y geográficas, que le permite conectarse con el resto del país por vía terrestre y por vía fluvial – marítima con el resto del mundo. Teniendo como ventaja la cercanía con los cerros Bolívar y Pao en los que se encuentra el mineral de hierro. (Figura 2.1).

Figura 2.1: Ubicación física de SIDOR C.A.

Fuente: Intranet SIDOR C.A.

2.2 Generalidades de la empresa La Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro SIDOR C.A es una empresa venezolana que se dedica fundamentalmente a transformar el mineral de hierro para obtener productos de acero semielaborados y elaborados de alta calidad en forma eficiente, competitiva y rentable, destinados a satisfacer la demanda del mercado nacional e internacional; empleando para ello alta tecnología en lo que se refiere a Reducción Directa, y Hornos Eléctricos de Arco.

El proceso productivo de esta empresa se inicia desde la fabricación de pellas y culminan con la comercialización y venta de productos finales, estos son de dos tipo: largos (Barras y Alambrón) o Planos (Láminas en Caliente, Láminas en Frío y Recubiertos), estas ventas pueden ser a nivel del mercado nacional e internacional. Para cumplir con su proceso productivo, SIDOR se abastece de energía eléctrica generada en las represas de Macagua y Guri sobre el río Caroní, y su vital proveedor de materia prima es Ferrominera del Orinoco, así como de gas natural proveniente de los campos petroleros del oriente venezolano. SIDOR produce acero a partir de un mineral de alto contenido de hierro, 80% de hierro de reducción directa y 20% máximo de chatarra, utilizando la vía de reducción directa, hornos eléctricos de arco y colada continua, lo que ayuda a la elaboración de un acero de bajo contenido de impureza.

SIDOR tiene la responsabilidad de satisfacer las necesidades de sus clientes y mantener estándares mundiales de calidad en sus productos, bajo la norma ISO 9001, que afirman su competitividad en los mercados internacionales.

2.3 Objetivos de la empresa La Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro", tiene como objetivo fundamental la fabricación y comercialización de productos de acero de alta calidad de modo eficiente, competitivo y rentable, utilizando para ello alta tecnología referente a Reducción Directa y Hornos de Arco Eléctrico.

Aprovechando los yacimientos del mineral de hierro ubicados en la región de Guayana.

SIDOR es una empresa dedicada a procesar mineral de hierro para adquirir productos de acero destinado principalmente a:

· Optimizar los beneficios de la empresa mediante la venta de sus productos, cumpliendo con los requisitos del mercado y prestando a sus clientes el mayor servicio.

· Procesar el mineral de hierro para obtener productos semi-elaborados y productos acabados de acero, los cuales son destinados a cubrir la demanda del mercado nacional y gran parte del mercado internacional.

· Una mayor participación de la industria del hierro y del acero en la economía nacional y regional.

· Optimizar la producción en función de las exigencias, requerimientos y necesidades del consumidor en cuanto a volumen, calidad y costo.

· Alcanzar una estructura financiera sana, tomando en cuenta las necesidades de la empresa y las políticas financieras del país.

2.4 Visión de la empresa Ser la empresa siderúrgica líder de América, comprometida con el desarrollo de sus clientes, a la vanguardia en parámetros industriales y destacada por la excelencia de sus recursos humanos. SIDOR tendrá estándares de competitividad similares a los productores de acero más eficientes y estará ubicada entre las mejores del mundo.

2.5 Misión de la empresa Crear valor con el clientes, mejorando la competitividad y productividad conjunta, a través de una base industrial y tecnológica de alta eficiencia y una red comercial global. Promoviendo la calidad en todas sus manifestaciones, como una manera de certificar la confiabilidad de sus productos, la prestación de servicios y la preservación del medio ambiente. SIDOR está dedicada a la elaboración de productos de acero, largos y planos destinados básicamente al mercado venezolano y a la exportación.

2.6 Estructura organizativa de la empresa La siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro , cuenta con un personal gerencial, técnico y obrero, y una estructura organizativa conformada por las Gerencias Generales, las Gerencias Operativas y las Administrativas. (Figura 2.2).

Figura 2.2: Organigrama de la empresa.

Fuente: Intranet SIDOR C.A.

2.7 Principales instalaciones SIDOR C.A ocupa una superficie de 2.838 hectáreas, cuenta con una extensa red de comunicaciones 74 km de carreteras asfaltadas, 132 km de vías férreas y acceso al mar por el Terminal portuario (muelle de SIDOR), éste tiene una longitud de 1.037 metros y 44 bitas de amarre a 25 metros de distancia, a tres niveles, las cuales permiten el amarre de seis buques con un peso muerto de 20.000 toneladas y diferentes esloras adaptadas a la fluctuación del río en épocas de sequía o de lluvias.

Asimismo cuenta con edificaciones donde se desarrollan las áreas de soporte al personal (servicio médico, bomberos, comedores y talleres centrales), así como también áreas administrativas.

Además cuenta con una planta de tratamiento de aguas negras, con capacidad de tratar física, biológica y químicamente el agua residual, una planta de briquetas, planta de chatarras, sistemas contra incendios, sistemas de gas, sistemas de combustible y aceite, sistemas de mantenimiento, cintas transportadoras, talleres y almacén. La Siderúrgica del Orinoco en la actualidad cuenta con instalaciones de producción las cuales están compuestas por dos áreas: El área I "Planta Vieja" donde se localizan las Instalaciones originales de la planta estas son:

El Terminal portuario, hornos eléctricos de reducción, fundería, acería Siemens Martín, planta de productos no planos, fábrica de tubos y la planta de productos planos.

El Área II que se conoce como "Planta Nueva o Plan IV" y posee la siguiente capacidad instalada. (Tabla 2.1).

Tabla 2.1 Sistema de reducción.

Mt = mil tonelada. a = años Fuente: Intranet SIDOR C.A.

2.7.1 Planta de pellas La planta de peletización fábrica pellas utilizando mineral de hierro fino proveniente del cerro Bolívar, suministrado por CVG Ferrominera del Orinoco C.A. su capacidad nominal es de 6,2 millones de toneladas por año. (Figura 2.3).

Figura 2.3: Proceso productivo de pellas de SIDOR C.A.

Fuente: Intranet SIDOR C.A 2.7.2 Planta de reducción directa MIDREX Compuesta por dos plantas de proceso continuo, con tecnología alemana, denominadas MIDREX I y MIDREX II, una de un módulo que representa a un reactor, y otra de tres módulos. Las capacidades instaladas son de 1,63 millones de toneladas por año. (Figura 2.4).

Figura 2.4: Sistema de reducción directa de SIDOR C.A.

Fuente: .Intranet SIDOR C.A.

2.7.3 Planta de reducción directa HyL Formada por una planta, con tecnología HYLSAMEX conocida como HyL II, con capacidad instalada de 2.112.000 ton/años. Esta planta tiene como finalidad extraer el oxígeno contenido en las pellas mediante la utilización de un agente reductor a temperaturas menores a las de fusión.

2.7.4 Acería eléctrica y colada continua de palanquillas Esta planta consta de dos hornos eléctricos de arco de 150 toneladas cada uno y sistemas de paneles refrigerados y vaciado excéntrico por el fondo (EBT: Eccentric Bottom Tapping), que produce un total de 1.200.000 toneladas de acero líquido por año a partir del hierro de reducción directa, acoplados a dos máquinas de colada continua de 6 líneas cada una con capacidad de 1,12 millones de toneladas de palanquillas al año, además de dos hornos cuchara e instalaciones y equipos auxiliares. (Figura 2.5).

Figura 2.5: Proceso de Acería Eléctrica y Colada Continua de Palanquillas.

Fuente: Intranet SIDOR C.A.

2.7.5 Tren de barras Su capacidad de laminación por año es de 750.000 toneladas de cabillas, barras lisas, pletinas en acero de calidad comercial y de alta resistencia. La obtención de las barras se logra mediante la carga de palanquillas en mesas de transferencia para luego ser llevadas al horno de calentamiento, laminadas en el desbastador, en el tren intermedio y el tren afinador.

Las barras de construcción o cabillas son productos de acero de sección circular, con resaltes en su superficie. Son fabricadas por SIDOR mediante la laminación en caliente de palanquillas provenientes de sus propias instalaciones. Se utilizan como refuerzo en las construcciones de concreto armado.

2.7.6 Tren de alambrón Su capacidad anual es de 450.000 toneladas métricas de alambrón de diferentes diámetros. El proceso inicia con la carga de las palanquillas en las mesas de transferencia para su pase al horno a fin de calentarlas, una vez alcanzada la temperatura requerida, es laminada en el desbastador, en el tren intermedio y en Bloque Morgan donde es obtenido el alambrón transferido y enfriado para formar rollos.

2.7.7 Planta de cal Tiene una capacidad de producción anual de 600.000 toneladas de cal hidratada. Este producto es utilizado como aglutinante en la planta de pellas, para proteger y evitar la sinterización de las pellas en reducción directa, y como fundente en las acerías eléctricas.

2.7.8 Acerías eléctricas y coladas continúas de planchones La acería eléctrica de planchones cuenta con seis hornos eléctricos (dos fuera de operación), de 200 toneladas por colada, 5 con paneles refrigerados y todos con bóvedas refrigeradas, tres máquinas de colada continua de dos líneas cada una y dos hornos de metalurgia secundaria. La capacidad total es de 2,4 millones de toneladas de acero líquido por año a partir de hierro esponja y chatarra.

2.8 Productos que fabrica SIDOR 2.8.1 Productos primarios 2.8.1.1 Pellas: Es un aglomerado de fino de material de hierro; de forma aproximadamente esférica y granulometría determinada, obtenida con el agregado de elementos aglomerantes, sometidos al final a procesos de endurecimiento.

2.8.1.2 Hierro de reducción directa (HRD): Producto poroso obtenido de la reducción directa de las pellas, que por su grado de metalización es adecuado para emplearse, como un sustituto parcial o total de la chatarra, directamente en los procesos de aceración.

2.8.1.3 Cal viva: Producto de la calcinación a elevadas temperaturas, de caliza, cuyo componente principal es el óxido de calcio, y se utiliza como aglutinante en la planta de pellas y como fundente en la acería.

2.8.1.4 Cal hidratada: Producto derivado de la hidratación de la cal viva, cuyo compuesto principal es el hidróxido de calcio; se utiliza en la siderurgia como aglomerante en la elaboración de pellas y en el tratamiento de aguas industriales. SIDOR cuenta con una planta de cal hidratada que tiene una capacidad instalada de 220 mil toneladas métricas anuales.

2.8.2 En el Área de Productos Planos 2.8.2.1 Productos semielaborados: Los planchones son productos semi- terminados de acero de sección transversal rectangular, con un área no menor a 10.300 mm2 (16in2), según definición ASTM, con espesor de 175 y 200 milímetros; ancho de 949 a 2.000 milímetros y longitudes entre 5.000 y 12.500 milímetros. Como productos semielaborados, los planchones se utilizan en procesos de transformación mecánica en caliente; siendo su uso más común la laminación de productos planos en caliente. Su utilización está regida por características dimensionales, químicas y metalúrgicas. (Figura 2.6).

Figura 2.6: Planchones.

Fuente: Intranet SIDOR C.A.

2.8.2.2 Productos terminados: Planos laminados en caliente (LAC), el laminador de productos planos en caliente procesa los planchones, siguiendo prácticas metalúrgicas y operativas que garantizan la obtención de productos de alta calidad. Los productos laminados en caliente se suministran en forma de rollos (Bobinas o Bandas) y/o cortados a longitud específica (Láminas). Se utilizan para fabricar recipientes a presión, tubería soldada, pletinas, piezas automotrices y en la industria metalmecánica en general, en su transformación posterior a productos laminados en frío. (Figura 2.7).

Figura 2.7: Bobinas de chapas laminadas en caliente.

Fuente: Intranet SIDOR C.A 2.8.2.3 Planos laminados en frío (LAF): SIDOR cuenta con dos laminadores en frío (tándems) para la fabricación de productos de alta calidad. Los productos laminados en frío se suministran en forma de rollo (Bobinas) y/o cortados a longitud específica (Láminas), con la excepción del material crudo (Full Hard) que sólo se suministra en bobinas. Se utilizan en la industria metalmecánica para la elaboración de diversos productos, muchos de uso cotidiano. (Figura 2.8).

Figura 2.8: Bobinas laminadas en frío.

Fuete: Intranet SIDOR C.A 2.8.2.4 Planos recubiertos (hojalata y hoja cromada): SIDOR cuenta con dos líneas de recubrimiento electrolítico, sometidas a un proceso de mantenimiento intensivo que le permite la obtención de un producto de óptima calidad. La materia prima utilizada en la elaboración de los productos recubiertos es la hoja negra. Los productos recubiertos se suministran en forma de rollo (bobinas) y/o cortados a longitud específica (láminas). Por sus características de resistencia a la corrosión y sus características mecánicas, así como la condición de ser no tóxicos, cobran importancia fundamental en la industria de los alimentos y otras industrias dirigidas a servir a los hogares. (Figura 2.9).

Figura 2.9: Hojalata.

Fuente: Intranet SIDOR C.A .

2.8.3 En el Área de Productos Largos 2.8.3.1 Productos semielaborados: Las palanquillas son productos semi- elaborados de sección transversal cuadrada, mayor o igual 1.660 mm2 y menor que 31.684 m2, cuyas longitudes varían entre 3 y 15 m, transformados por laminación o forja en caliente para obtener productos tales como barras lisas y con resaltes, cabillas, alambrón, pletinas, entre otros. (Figura 2.10).

Figura 2.10: Palanquillas.

Fuente: Intranet SIDOR C.A 2.8.3.2 Productos terminados: El alambrón es un producto de sección transversal circular y superficie lisa, obtenido por laminación en caliente de palanquillas, fabricadas por SIDOR C.A en sus propias instalaciones. Se destina a la transformación por trefilación o laminación en frío para la fabricación de una gran variedad de productos. (Figura 2.11).

Figura 2.11: Alambrón.

Fuente: Intranet SIDOR C.A 2.8.3.3 Barras con resaltes para la construcción (Cabillas): Las barras de construcción o cabillas son productos de acero de sección circular, con resaltes en su superficie. Son fabricadas por SIDOR C.A mediante la laminación en caliente de palanquillas provenientes de sus propias instalaciones. Se utilizan como refuerzo en las construcciones de concreto armado. (Figura 2.12).

Figura 2.12: Cabillas.

Fuente: Intranet SIDOR C.A 2.8.3.4 Tuberías (sin costuras): Producto de acero que utiliza la industria petrolera para la construcción y minería. En la tabla 2.2, a continuación, se muestran los principales usos de los productos fabricados.

Tabla 2.2 Principales usos de los productos que fabrican.

Fuente: Intranet SIDOR C.A 2.9 Descripción del área de trabajo La acería de palanquillas se encarga de producir acero líquido, para garantizar la producción en cuanto a la elaboración de palanquillas, buscando la maximización y rentabilidad de la gerencia, en términos de cantidad, calidad, oportunidad y seguridad bajo las condiciones presupuestarias establecidas de acuerdo a los objetivos de la empresa. (Figura 2.13).

Figura 2.13: Ubicación de la Acería Eléctrica de Palanquillas.

Fuente: Intranet SIDOR 2.10 Estructura organizativa del Departamento de Palanquillas A continuación se muestra la estructura organizativa del departamento de acería de palanquillas Figura 2.14: Estructura Organizativa del Departamento de Palanquillas.

Fuente: Intranet SIDOR CAPÍTULO III

MARCO TEÓRICO

Este capítulo tiene como propósito dar a la investigación un sistema coordinado y coherente de conceptos y proposiciones que permitan abordar el problema, es decir, integrar al problema dentro del ámbito donde éste cobre sentido.

3.1 Antecedentes de la Investigación Adel Presilla (2011) en su trabajo de grado que lleva por nombre: "Diagnóstico de las limitaciones que afectan la secuencialidad en las máquinas de colada continua en acería de planchones en los diferentes productos". Obtuvo como resultados lo siguiente: La secuencialidad real es de 9.5 coladas por distribuidor, versus la programada de 13.3 coladas por distribuidor, la diferencia es altamente significativa por ser cuatro (4) coladas aproximadamente la perdida por distribuidor, número que proyectado en el consumo de un año son costos que inciden en la productividad y rentabilidad de la empresa.

Mayerlenis Viamonte (2010) en su informe de pasantía llamado: "Análisis de las causas que limitan la secuencialidad en las máquinas de colada continua en acería de planchones en los productos hojalata y bandas API". Obtuvo como resultados lo siguiente: En los años 2008, 2009 y primer trimestre del año 2010 se realizaron en total para la calidad API: 998 Coladas, en 235 tandas arrojando la secuencialidad real promedio de 4,2. Y para la calidad HOJALATA:

3640 Coladas en 563 tandas con la secuencialidad real promedio de 6,5.

Los trabajos tomados como antecedentes, benefician la investigación actual, ya que, al centrarse en la secuencialidad de ambos proyectos específicamente, se pudo tener una idea clara de la creación de un plan de acción en busca de mejorar un proceso ya existente en un área de trabajo.

3.2 Bases teóricas 3.2.1 Diagrama de Gantt El diagrama de Gantt es una herramienta que le permite al usuario modelar la planificación de las tareas necesarias para la realización de un proyecto. El diagrama de Gantt es una herramienta que permite realizar una representación gráfica del progreso de un determinado proyecto, pero también es un buen medio de comunicación entre las diversas personas involucradas en el mismo.

En un diagrama de Gantt, cada tarea es representada por una línea, mientras que las columnas representan los días, semanas, o meses del programa, dependiendo de la duración del proyecto. El tiempo estimado para cada tarea se muestra a través de una barra horizontal cuyo extremo izquierdo determina la fecha de inicio prevista y el extremo derecho determina la fecha de finalización estimada. Las tareas se pueden colocar en cadenas secuenciales o se pueden realizar simultáneamente.

3.2.2 Secuenciación La secuenciación tiene como objetivo encontrar el orden de ejecución de n trabajos (dependientes o independientes), que requieren una serie de procesos en m máquinas, de manera que se optimice una medida de desempeño definida para tal fin.

Los problemas de secuenciación se clasifican de acuerdo a:

a) El patrón de llegada de los trabajos. Un problema de secuenciación es estático si la producción de n trabajos diferentes en m maquinas puede ordenarse e instrumentarse en un solo periodo de tiempo; es dinámico si el orden de producción y su implantación se realiza a través de varios periodos de tiempo.

b) El número de máquinas. Existen problemas de secuenciación de n trabajos (n = 1) en una sola máquina y otros, en m máquinas (m > 1) c) De acuerdo al flujo de producción. Este puede ser en serie, si se sigue una ruta preconcebida donde el proceso k+1 precede al k, k=1,2,…,r, o bien aleatorio, donde no existe una ruta preconcebida de procesos. Los trabajos pueden ser independientes unos de otros, o bien puede existir una interdependencia entre los mismos. Existen rutas llamadas generales, que mezclan los flujos en serie con aleatorios.

d) De acuerdo al objetivo que se busca optimizar. Los problemas de secuenciación pueden optimizar el tiempo total de procesamiento de todos los trabajos en todas las máquinas, o minimizar el retraso promedio de todos los trabajos o de alguno en particular.

3.2.3 Gráfico de control Los gráficos de control fueron propuesto originalmente por W. Shewart en 1920, y en ellos se representa a lo largo del tiempo el estado del proceso que estamos monitorizando. En el eje horizontal X se indica el tiempo, mientras que el eje vertical Y se representa algún indicador de la variable cuya calidad se mide. Además se incluye otras dos líneas horizontales: los límites superior e inferior de control, escogidos éstos de tal forma que la probabilidad de que una observación esté fuera de esos límites sea muy baja si el proceso está en estado de control, habitualmente inferior a 0.01.

3.2.4 Sofware DS for Windows: El software DS for Windows es un emulador de actividades que ayuda a la resolución de problemas como métodos cuantitativos, producción y operaciones de gestión. Con este software es posible simular situaciones de Análisis de Decisión, Inventarios, Líneas de Espera, Control de Calidad, Planificación de materiales, entre otras útiles funciones de optimización.

A continuación muestra del procedimiento a realizar en cada uno de los análisis en la tabla 3.1:

Tabla 3.1: Procedimiento de utilización del software DS for Windows 2.0

*Se trabajará con M/M/1 cuando solo sea necesario un servidor. Se trabajará con M/M/s cuando se quiera conocer la cantidad óptima de servidores en la tarea.

Fuente: Autor 3.2.5 Diagrama de Pareto El diagrama de Pareto es una gráfica donde se organizan diversas clasificaciones de datos por orden descendente, de izquierda a derecha por medio de barras sencillas después de haber reunido los datos para clasificar las causas. De modo que se puede asignar un orden de prioridades.

Para la correcta identificación de los "Pocos Vitales", es necesario que los datos recolectados para elaborar el diagrama de Pareto estén en cantidad adecuada, sean verdaderos y en un periodo de tiempo considerable.

Según este concepto, si se tiene un problema con muchas causas, se puede decir que el 20% de las causas resuelve el 80% del problema y el 80% de las causas solo resuelve el 20% del problema.

3.2.6 Diagrama de Ishikawa o Causa-Efecto El diagrama Causa- Efecto es un vehículo para ordenar, de forma muy concentrada, todas las causas que supuestamente pueden contribuir a un determinado efecto. Nos permite, por tanto, lograr un conocimiento común de un problema complejo, sin ser nunca sustitutivo de los datos. Es importante ser conscientes de que los diagramas de causa-efecto presentan y organizan teorías. Sólo cuando estas teorías son contrastadas con datos podemos probar las causas de los fenómenos observables.

Errores comunes son construir el diagrama antes de analizar globalmente los síntomas, limitar las teorías propuestas enmascarando involuntariamente la causa raíz, o cometer errores tanto en la relación causal como en el orden de las teorías, suponiendo un gasto de tiempo importante.

3.2.7 Horno de Arco Eléctrico El horno de Arco Eléctrico está descrito a continuación. Cuba del horno Está constituida por una virola vertical y un fondo en forma de casquete esférico. Formada por planchas de acero dulce, antiguamente remachadas, ahora atornilladas o soldadas. Las cubas muy grandes se montan y ensamblan in situ. La relación entre el diámetro del baño y su profundidad ha de ser tal que haya buena superficie de interfase metal-escoria para que las reacciones de oxidación sean rápidas y eficaces. La altura de la cuba sobre la línea de flotación de escoria debería ser lo suficientemente elevada para que el horno pueda cargarse de una vez, sin necesidad de recargues adicionales que darían lugar a demoras y pérdidas térmicas. Hoy día esto no es tan fácil, ya que las chatarras suelen tener una densidad global bastante pequeña.

Los hornos pequeños (cada vez más escasos, sustituidos por los de inducción) tienen una sola puerta de carga que sirve como piquera y puerta de trabajo. Los grandes tienen una piquera y una puerta de trabajo; en algunos muy grandes hay dos puertas de trabajo, una trasera y otra lateral.

La cuba tiene en su parte superior un anillo sobre el que reposa la bóveda. En algunos tipos este anillo está refrigerado por agua, en circuito cerrado con la puerta y el marco. En algunos casos el anillo es de acero moldeado para evitar deformaciones.

Adheridos a la cuba hay dos sectores de acero moldeado ("cunas") que ruedan sobre rieles o pistas, también de acero moldeado. Los sectores y pistas llevan dientes o engranajes para evitar deslizamiento de la cuba al bascular, lo cual es muy importante en hornos de colada por piquera frontal, con fuertes ángulos de inclinación (45º).

A continuación se describen algunos elementos y peculiaridades de la cuba:

1) Puerta de trabajo La puerta de trabajo tiene un marco de acero moldeado con circulación interna de agua de refrigeración para evitar su desgaste prematuro. La tapa tiene un marco, también refrigerado, en el que se insertan ladrillos refractarios. Tiene una forma ligeramente convexa para adaptarse a la forma cilíndrica de la cuba y para evitar el desplome de los ladrillos refractarios. La apertura y cierre de la tapa se hace con una palanca lastrada con un contrapeso o con una polea y cadena con contrapeso. En hornos grandes la elevación de la puerta es neumática o mecánica, con dispositivos que han de ser fácilmente desmontables. La parte inferior de la puerta va protegida con refractario para evitar ataque por la escoria cuando esta pasa sobre ella durante la operación de desescoriado.

2) Sistema de vaciado Está muy condicionado por la forma de trabajo del horno, especialmente a raíz de la desaparición de la colada a dos escorias (oxidante y reductora) y su sustitución por los hornos UHP y la Metalurgia Secundaría. Estos procesos modernos conllevan la necesidad de colar el acero a la cuchara totalmente libre de escorias. Los sistemas de vaciado se describen superficialmente a continuación:

– Piquera frontal (Figuras 3.1 y 3.2). Es el más antiguo de todos. Presenta la ventaja de su sencillez y ausencia de averías, pero con la desventaja de que la escoria negra oxidada cae con el acero a la cuchara, lo que dificulta extraordinariamente las operaciones posteriores. Sólo se emplea en los casos en que se desea aprovechar la escoria para recuperar elementos de aleación oxidados en ella, como es el caso de la recuperación del cromo en la escoria de la colada de acero inoxidable para ser afinada en convertidor AOD.

– Colada por el fondo (Figuras 3.3 y 3.4). Implantada en todos los hornos desde la pasada década de los setenta. Tiene la gran ventaja de que sólo cae acero a la cuchara puesto que cuando va a caer escoria se corta el chorro. Esto, como se ha dicho, es fundamental para las operaciones de Metalurgia Secundaria.

El primer sistema de colada por fondo fue el de colada concéntrica por el fondo (Concentric Bottom Tapping, CBT). En este sistema el agujero de colada está emplazado en el centro geométrico de la solera o fondo, con la ventaja de que no hay que bascular el horno para colar, esto supone simplificación de equipos y ahorro de refractario en cubas refrigeradas. Poco después de su aparición se vio que esta ventaja no era tal porque obligaba a tener vacío el espacio situado bajo el horno para introducir la cuchara. Esta disposición necesita un carro autotransportado para mover la cuchara bajo la vertical del horno y hace al conjunto muy sensible a la temperatura ambiente, especialmente en caso de perforación o fallo del tapón de colada. Esto hizo que fuera rápidamente sustituida por los sistemas excéntricos que se describen a continuación.

Colada excéntrica por el fondo. Hay distintas variantes de detalle, las cuales tienen en común el hecho de que la solera ya no es de planta circular sino oval. Son: Eccentric Bottom Tapping (EBT), Oval Shell Bottom Tapping (OBT) y Energy Optimized (EO-EBT). En comparación con el CBT estos sistemas tienen la desventaja (más teórica que real) de que para colar hay que bascular algo el horno. Esto a su vez implica que la altura de la pared protegida por refractario ha de ser mayor (más altura de refractario y, por tanto, mayor consumo) y que obliga a tener mecanismo de basculación. En cambio, presenta la gran ventaja de que en el vaciado la cuchara no ha de estar bajo la vertical del horno, con la consiguiente sencillez y seguridad de la operación.

Figura 3.1: Cuba de Horno de Arco Eléctrico, piquera frontal.

Fuente: Enríquez J, Tremps E, De Elio S, Fernández D (2009)

Figura 3.2: Fusión y oxidación del acero en el horno de arco y desescoriado de la escoria segunda reductora en la cuchara.

Fuente: Enríquez J, Tremps E, De Elio S, Fernández D (2009)