Evaluación del proceso productivo de los hornos n° 1 y 2 de precalentamiento y homogeneizado de planchones

CONTENIDO INTRODUCCIÓN LA EMPRESA EL PROBLEMA – PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA – OBJETIVO GENERAL – OBJETIVOS ESPECÍFICOS DISEÑO METODOLÓGICO SITUACIÓN ACTUAL ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

INTRODUCCIÓN La industria manufacturera es un ámbito de transformación de valores. En el centro de todo esto está el proceso de producción, donde se combina tecnología y otros factores de producción con insumos productivos para obtener una cantidad determinada de producto final. CVG Aluminio del Caroní, S.A. (CVG ALCASA) es una industria básica del estado venezolano, tutelada por la Corporación Venezolana de Guayana, cuyo compromiso es, elaborar y comercializar, productos de aluminio que satisfagan los requisitos de sus clientes. Una de las áreas operativas importantes de ALCASA, es la planta de laminación, en esta planta se da la fabricación de distintos productos de aluminio y sus aleantes, planchones, bobinas, láminas, cintas. En la planta de laminación encontramos a dos hornos de precalentamiento y homogeneizado donde estos son los encargados del precalentamiento de los planchones hasta alcanzar la temperatura para ser laminados y convertidos en bobinas.

INTRODUCCIÓN En el presente trabajo de pasantía se desea realizar una evaluación del proceso productivo de ambos hornos, debido a que los mismos presentan paradas continuas que afectan la capacidad de producción de CVG ALCASA, esto con el fin de saber cómo esas paradas afectan la producción actual y cómo se comporta el horno en relación a su comportamiento térmico en sus diversas zonas para dar una mejor visión de la problemática presentada para que se adopten medidas para la solución. El enfoque principal de la presente investigación se va a basar en fallas de tipo mecánica, eléctrica y térmica ya que las que con más frecuencia se presentan. Para lograr el cumplimiento de los objetivos la metodología que se va a implementar será una investigación de tipo descriptiva y de campo no experimental, usando como técnicas de recolección de información la observación directa, las entrevistas no estructuradas y la revisión bibliográfica.

LA EMPRESA CVG Aluminio del Caroní S.A. (ALCASA), es una empresa del estado, tutelada por la Corporación Venezolana de Guayana (CVG), la cual se encuentra en el sector aluminio nacional e internacional como uno de los mayores productores del metal. Fue constituida en 1960 y oficialmente inaugurada en 1967, con una producción de 10.000 toneladas métricas anuales de aluminio primario. Actualmente ALCASA tiene una capacidad instalada de aluminio primario de 210.000 toneladas métricas anuales (produciendo actualmente 160.000 toneladas métricas). CVG ALUMINIOS DEL CARONÍ S.A (ALCASA), se encuentra ubicada en Ciudad Guayana (Puerto Ordaz), Estado Bolívar, Zona Industrial Matanzas, avenida Fuerzas Armada del Municipio Autónomo Caroní.

LA EMPRESA MISIÓN Producir, transformar y comercializar en forma eficiente los productos de aluminio garantizando el suministro de materia prima al sector transformador nacional, fomentando la diversificación productiva con mayor valor agregado, defendiendo la soberanía productiva y tecnológica. De igual manera, servir de plataforma para el impulso de las EPS y diversas formas asociativas de producción. VISIÓN Posicionar a CVG ALCASA como promotor del desarrollo endógeno, impulsando la industria del aluminio, permitiendo diversificar y transformar la materia prima en productos terminados, que aporten al sostenimiento socio-económico del país, a través de empresas de producción social, bajo las premisas del nuevo modelo productivo que apunta al Socialismo del Siglo XXI.

LA EMPRESA CVG ALCASA está compuesta por cuatro áreas principales: PLANTA CARBÓN PLANTA REDUCCIÓN PLANTA LAMINACIÓN PLANTA FUNDICIÓN

EL PROBLEMA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la actualidad, el aluminio y sus aleaciones se han convertido en pilares fundamentales para el comercio de nuestro país. Actualmente, CVG ALCASA posee una capacidad instalada de producción de aluminio primario de 210 mil toneladas métricas anuales y de 60 mil TM/Año para la elaboración de láminas duras y blandas.  Dentro de la estructura organizacional de la empresa CVG ALCASA, se encuentra una planta de laminación cuyo objetivo es la obtención de láminas, mediante el proceso de laminación en caliente y laminación en frio, utilizando como materia prima planchones provenientes de fundición. El proceso de laminación se inicia con la laminación en caliente, el cual a su vez se inicia con la carga de planchones en los hornos de homogenización para luego ser reducidos de espesor y transformarlos en bobinas

En la planta de laminación, en la NAVE L2, específicamente en el área de laminación en caliente es donde se está ejecutando el informe de pasantía, siendo el objeto de estudio los hornos de precalentamiento y homogeneizado, estos horno son los encargados del precalentamiento de planchones hasta alcanzar la temperatura de laminación, las principales aleaciones que son procesadas en estos hornos son las 3003 y 3100. El tema a tratar es que los hornos de precalentamiento y homogeneizado presenta paradas y demoras de manera continua en su ciclo de operación, paradas que afecta su rendimiento y por lo tanto afecta la producción, teniendo diversas consecuencias. Los hornos de precalentamiento y homogeneizado continuamente presenta paradas debido a fallas de diversos orígenes. Las fallas más comunes y que afectan directamente al rendimiento del horno de precalentamiento y homogeneizado son las mecánicas, eléctricas y térmicas, sin decir con esto que las mismas son las únicas que generan paradas en el equipo. Estas paradas se presentan en el día a día de la operación del horno. EL PROBLEMA

EL PROBLEMA Así mismo la situación de las paradas en los hornos de precalentamiento y homogeneizado trae consecuencias como ocasionar retrasos en las respuestas a las solicitudes de bienes, afecta de manera directa la continuidad del flujo del proceso involucrado, aumentando costos y disminuyendo ingresos por tiempos improductivos. Por esto surge la necesidad de efectuar este trabajo de pasantía, ya que este equipo es un elemento clave en la planta de laminación, en donde su función es de gran importancia para la elaboración de bobinas.   OBJETIVO GENERAL Evaluar el proceso productivo de los hornos Nº 1 y 2 de homogeneizado de planchones de la planta de laminación para cuantificar la capacidad de producción actual.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS EL PROBLEMA

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN NO EXPERIMENTAL DOCUMENTAL Porque estudia los hechos tal y como se presentan en su contexto natural, sin alterar o influenciar ninguna de las variables. Debido a que se consultó a fuentes bibliográficas, fuentes electrónicas, manuales y trabajos de investigación que permitieron obtener mayor conocimiento referido al tema a investigar. DISEÑO METODOLÓGICO

DISEÑO METODOLÓGICO TIPO DE INVESTIGACIÓN La investigación presenta varios enfoques de acuerdo a sus características, lográndose definir según los siguientes tipos: SEGÚN NIVEL DE PROFUNDIDAD SEGÚN LA ESTRATEGIA

DISEÑO METODOLÓGICO POBLACIÓN Y MUESTRA En el presente estudio, la población está integrada por el conjunto de planchones que son procesados por los hornos de homogeneizado. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS – Observación de Campo:   Esta técnica es uno de los instrumentos de mayor importancia en la elaboración de esta investigación ya que el conocimiento general del procedimiento interno de producción y el comportamiento general de equipos es de vital importancia para el satisfactorio desenvolvimiento de esta investigación.

DISEÑO METODOLÓGICO – Entrevistas no estructuradas:   En la presente investigación las entrevistas fueron realizadas durante los primeros meses en la recolección de data, se realizó de manera constante a los operadores e ingenieros que trabajan tanto de forma directa como indirecta con los hornos en estudio, con la finalidad de obtener toda la información clara, precisa y específica para llevar a cabo la investigación. – Revisión Bibliográfica   Se utilizó esta técnica ya que se consultaron diferentes materiales bibliográficos que facilitaron, reforzaron y argumentaron las bases teóricas del trabajo de investigación, por medio de la consulta de libros, manual, guías, tesis, para su análisis y descripción en forma exhaustiva y mediante esta técnica se hizo posible que el estudio se realizara dentro de las condiciones que aseguran la autenticidad de la información.

DISEÑO METODOLÓGICO PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN Para realizar la investigación y cumplir con los objetivos, se realizaron los siguientes pasos:

DISEÑO METODOLÓGICO

SITUACIÓN ACTUAL Los hornos de precalentamiento son hornos de empuje en los que los planchones dispuestos cada uno de ellos sobre zapatas que deslizan sobre carriles metálicos avanzan accionadas por una empujadora. Poseen cinco (5) zonas, con dos (2) ventiladores cada una. Estos presentan las siguientes características: Tienen 48 quemadores de la siguiente manera: 12 en la zona 1; 10 en la zona 2; 10 en la zona 3; y 8 tanto en la zona 4 como en la 5. Estos están colocados de forma simétrica a ambos lados del horno. Procesan 25 planchones/horno; de forma semi-continua con 4 planchones en espera. Temperatura de homogeneizado planchón: 590 ± 10 ºC. Cuando culmina el proceso de homogeneizado de los 25 planchones van saliendo uno a uno a laminar y mientras sale un planchón entra uno para ser procesado nuevamente, el tiempo de proceso generalmente va a depender del tipo de aleación.

SITUACIÓN ACTUAL Como ya se menciono el horno en estudio posee 48 quemadores, en donde en condiciones de trabajos estos no están en su total funcionamiento, ya que por diversos motivos nos encontramos que en su mayoría se tiene un aproximado de 10 a 16 quemadores apagados, siendo una de las causas que el motor de combustión absorbe el aceite hidráulico depositado en la fosa del horno provocando el apagado de los quemadores. Es importante mencionar que el aislante térmico de las paredes internas no está en las mejores condiciones y debido a esto en la parte externa la zona del cableado sufrió daños, producto del flujo de calentamiento.

ANÁLISIS DE RESULTADOS  Análisis de las Fallas Presentadas en los Hornos de Precalentamiento y Homogeneizado en el Año 2010 Los hornos de precalentamiento y homogeneizado son los encargados de realizar el proceso de precalentamiento de los planchones que van directo al laminador en caliente CLESIM COSIM, en donde se obtiene como resultado la bobina, estos 2 equipos son dependientes el uno al otro, ya que el laminador depende de los planchones provenientes del horno y si este presenta alguna parada y no hay planchones en espera para pasar al laminador, inmediatamente el laminador tendría que dejar de producir bobinas. Trabajando el horno en estudio en condiciones normales (sin presentar ningún tipo de paradas), debería de tener un tiempo efectivo de laminación de 0,25 horas (15 min) en aleaciones 3003, 1100 y 1350.

Por medio de la revisión de diferentes informes de mantenimiento, reportes de supervisores, reportes de operadores y observación directa se identificaron situaciones y fallas que afectan la producción, donde las más frecuentes son las de tipo mecánico, eléctrico y térmico. Las fallas se clasificaron de acuerdo a su origen y estas se fueron agrupando por mes teniendo como resultado una serie de cuados. A continuación se muestra uno de ellos, tomando como ejemplo el mes de enero y refiriéndonos a las fallas mecánicas: ANÁLISIS DE RESULTADOS

ANÁLISIS DE RESULTADOS

ANÁLISIS DE RESULTADOS Así mismo se fue trabajando para cada mes del año 2010 y tanto para las fallas mecánicas como las eléctricas, obteniendo los siguientes gráficos:  

Números de bobinas sin producir en el año 2010 debido a las fallas mecánicas presentadas en el horno 1 ANÁLISIS DE RESULTADOS En la gráfica se puede notar que en el mes de junio la cantidad de bobinas sin producir por fallas mecánicas presentadas en el horno 1 es significativa, llegando a 304 bobinas, representando el 44% del total de bobinas sin producir por fallas presentadas en el equipo en el año 2010. En el mes de julio el horno 1 no presento fallas mecánicas y en octubre el horno estuvo apagado.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Números de bobinas sin producir en el año 2010 debido a las fallas mecánicas presentadas en el horno 2   En la gráfica se puede notar que en el mes de Mayo la cantidad de bobinas sin producir por fallas mecánicas presentadas en el horno 2 es significativa, llegando a 290 bobinas, representado el 61% del total de fallas presentadas en el equipo en el año 2010. Lo que corresponde al mes de enero, noviembre y diciembre el horno se mantuvo apagado.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Números de bobinas sin producir en el año 2010 debido a las fallas eléctricas presentadas en el horno 1 En la gráfica se puede notar que tanto el mes de enero como el mes junio la cantidad de bobinas sin producir por fallas eléctricas en el horno 1 es significativo, en enero se dejó de producir 264 bobinas, representando el 33% del total de planchones sin producir fallas presentadas en el equipo en el año 2010 y en junio fueron 368 bobinas sin producir representando el 46,5%. En los meses de abril, mayo, agosto y octubre el horno 1 no reporto fallas eléctricas.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Números de bobinas sin producir en el año 2010 debido a las fallas eléctricas presentadas en el horno 2 En la gráfica 4 se puede notar que en el mes de abril la cantidad de planchones sin producir por fallas eléctricas en el horno 2 es significativo, en abril se dejó de producir 379 bobinas, representando el 53% del total de bobinas sin producir por fallas presentadas en el equipo en el año 2010. En Enero, Noviembre y diciembre el horno estuvo apagado, mientras que en septiembre y octubre no se reportó falla eléctrica en los mismos.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Relación anual de la producción con las fallas presentadas De acuerdo a la observación de campo realizada se comprobó que una bobina es procesada en un tiempo de 0,25 horas, por lo tanto en un turno (7 horas, ya que se le descuenta una hora por motivo de comida) se debería elaborar 28 bobinas, teniendo un total de 84 bobinas por día (que incluye los 3 turnos de trabajo). Por lo tanto, al mes (considerando un mes de 30 días, en donde se restan los días de mantenimiento preventivo que equivalen a 3 días por mes, dando como resultado 27 días al mes) se debería realizar 2.268 bobinas, con un total de 27.216 bobinas al año. A continuación se muestra la relación de la producción y bobinas sin realizar por motivos de fallas al año en ambos hornos, tanto mecánicas como eléctricas:

ANÁLISIS DE RESULTADOS Relación producción – fallas producidas

ANÁLISIS DE RESULTADOS Comportamiento térmico de los hornos de precalentamiento y homogeneizado Características técnicas garantizadas de los hornos de precalentamiento y homogeneizado Lo presentado en la tabla son características teóricas del horno para trabajar con aleaciones 3003, 1100 y 1350, siendo estas las únicas que son procesadas actualmente en CVG ALCASA. Cabe destacar que los tiempos y temperaturas de proceso mostradas se refieren a placas de 445 x 1350 x 4900 mm y peso de 7947 Kg. En circunstancias normales de trabajo se procesan planchones con medidas de 457 x 1295 x 4394 mm y peso de 7021 Kg.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Con el fin de conocer como el horno se viene comportando años anteriores, se tomo como referencia un SURVEY realizado en años anteriores (específicamente en el año 2002) por la ingeniera CELIANA LORENZO, con el fin de realizar gráficas que nos reflejara el comportamiento térmico del planchón en cada zona del horno. A continuación se muestra una gráfica por cada zona del horno en relación a su comportamiento térmico:

ANÁLISIS DE RESULTADOS Comportamiento térmico del planchón en la zona 5 Comportamiento térmico del planchón en la zona 4

ANÁLISIS DE RESULTADOS Comportamiento térmico del planchón en la zona 2 Comportamiento térmico del planchón en la zona 3

Comportamiento térmico del planchón en la zona 1 ANÁLISIS DE RESULTADOS

CONCLUSIONES Luego de haber culminado con la evaluación del proceso productivo de los hornos de precalentamiento y homogeneizado se puede concluir: Mediante la revisión de la información documental se observó que ninguno de los planchones alcanza la temperatura de homogeneizado, sin embargo estos son pasado al CLESIM COSIM para ser laminados. A los hornos no se le realiza un mantenimiento general de acuerdo a las especificaciones del fabricante. Las fallas que se presentan con más frecuencia son las de tipo mecánica, pero las que tienen mayor duración son la de origen eléctricas, afectando de manera considerable al rendimiento del horno y por lo tanto a la producción de planchones listos para laminar.

CONCLUSIONES Las condiciones térmicas con que son trabajados los hornos actualmente difieren de las descritas en el manual técnico del fabricante. Asimismo los tiempos de pre-calentamiento de los planchones están por encima de los indicados en el mencionado manual, ya que en condiciones normales de trabajo este es realizado en un aproximado de 6 horas. La realización de la evaluación del proceso productivo de los hornos va permitir ver con más claridad el funcionamiento y el motivo de sus paradas, para de esta manera poder tomar decisiones en mejora de los equipos en estudio.  

RECOMENDACIONES Concluidas las actividades dentro del área de laminación, específicamente en los hornos de precalentamiento y homogeneizado y en función de los resultados y conclusiones que se obtuvieron con este trabajo se recomiendan las siguientes acciones:   Realizar mantenimientos preventivos haciendo énfasis en las fallas recurrentes y considerando ciclos de vida en los distintos elementos que componen los hornos. Ejecutar evaluaciones de procesos con más frecuencia, para que de esta forma se pueda conocer de manera más clara las problemáticas presentadas y las consecuencias que se obtienen en cuanto a producción.   Realizar un estudio de ingeniería industrial a fin de evaluar e implantar un sistema que brinde herramientas que sirvan de apoyo para mejorar la eficiencia de los hornos.