ANTEPROYECTO GUÍAS

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DISEÑO DE UN SISTEMA PARA CALIBRAR Y ALINEAR EL GUIADO DE BARRAS EN EL TREN DE LAMINACIÓN 2 DE GERDAU DIACO PLANTA TUTA









CRISTIAN CAMILO BOTELLO MOLANO









UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA
FACULTAD SECCIONAL DUITAMA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECANICA
DUITAMA
2013

DISEÑO DE UN SISTEMA PARA CALIBRAR Y ALINEAR EL GUIADO DE BARRAS EN EL TREN DE LAMINACIÓN 2 DE LA EMPRESA GERDAU DIACO PLANTA TUTA



CRISTIAN CAMILO BOTELLO MOLANO


Anteproyecto en la modalidad de monografía, presentado como requisito para optar al título de INGENIERO ELECTROMECANICO



Coordinador U.P.T.C.
ING. ORLANDO DIAZ PARRA
Docente U.P.T.C




Coordinador Gerdau Diaco Planta Tuta
ING. JUAN CARLOS SAENZ CHAPARRO
Ingeniero de Procesos Tren de Laminación 2




UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA
FACULTAD SECCIONAL DUITAMA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMECANICA
DUITAMA
2013
TABLA DE CONTENIDO

1. TITULO PROVISIONAL 5
2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 6
2.1. ENUNCIADO DEL PROBLEMA 6
2.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 9
2.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 11
3. JUSTIFICACIÓN 11
3.1. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA 12
3.2. JUSTIFICACIÓN SOCIAL 13
3.3. JUSTIFICACION ECONOMICA 14
3.4. JUSTIFICACIÓN ACADÉMICA 14
4. ALCANCES Y LIMITACIONES 16
4.1. ALCANCES 16
4.2. LIMITACIONES 16
5. OBJETIVOS 17
5.1. OBJETIVO GENERAL 17
5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17
6. MARCO DE REFERENCIA DE LA INVESTIGACIÓN 18
6.1. MARCO TEORICO 18
6.2. GENERALIDADES GERDAU DIACO PLANTA TUTA 19
6.2.1. Acería 19
6.2.2. Laminación 20
6.2.3. Sistema de guiado 21
6.2.4. Diseño 23
6.3. MARCO CONCEPTUAL 24
6.3.1. Términos y Definiciones 24
7. DISEÑO METODOLOGICO PRELIMINAR 27
7.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 27
7.2. POBLACIÓN 28
7.3. RECOLECCION DE LA INFORMACIÓN 28
8. RECURSOS Y PRESUPUESTO 29
8.1. TALENTO HUMANO 29
8.2. RECURSOS FISICOS 29
8.3. RECURSOS FINANCIEROS 29
9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 30
10. BIBLIOGRAFIA 31
11. INFOGRAFIA 32


















TITULO PROVISIONAL

DISEÑO DE UN SISTEMA PARA CALIBRAR Y ALINEAR EL GUIADO DE BARRAS EN EL TREN DE LAMINACIÓN 2 DE GERDAU DIACO PLANTA TUTA





















PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

ENUNCIADO DEL PROBLEMA
La empresa GERDAU DIACO - PLANTA TUTA ubicada en el municipio de Tuta - Boyacá, cuenta con más de 52 años de experiencia en la fabricación y laminación de acero para la construcción, siguiendo un proceso comprometido con la salud y seguridad, medio ambiente y calidad referenciado a sus colaboradores, clientes y a la sociedad ofreciendo productos con características únicas, cumpliendo con los más exigentes estándares.
Con el paso de los años se ha convertido en la siderúrgica semi integrada más grande de Colombia, ofreciendo productos de excelente calidad. Sus actividades se centran en el reciclado de chatarra para la producción de aceros AISI 1010, 1015, 1020 y 1029 en forma de palanquilla y su respectiva laminación para convertir el acero en producto final.
En GERDAU DIACO - PLANTA TUTA y su Tren de Laminación 2 se produce varilla redonda corrugada de 9 mm, varilla redonda corrugada de 3/8", varilla redonda corrugada de 11 mm, varilla redonda corrugada de 12 mm, varilla redonda corrugada de ½", varilla redonda lisa de ½", varilla cuadrada de 9mm y varilla cuadrada de 10 mm, que cumplen con las normas técnicas Colombianas para los aceros estructurales como son NTC 2289, NTC 1920, NTC 1985, NTC 161 Y NTC 422 garantizando propiedades excepcionales en sus productos para la satisfacción de sus clientes.
El conjunto de equipos del Tren de Laminación 2, está conformado por el tren desbaste abierto compuesto por tres cajas de laminación dependientes de un solo grupo motriz. La palanquilla de 130X130 entra en la caja trío No. 1. Después de ser deformada en 8 pasos y es guiada a la caja dúo número 2 por medio de una dobladora, luego es dirigida por una dobladora hacia la caja dúo No. 3 y por ultimo por medio de otra dobladora es llevada al tren continuo.
En el siguiente diagrama se muestra la distribución del Tren de Laminación 2:

DIAGRAMA 1. DISTRIBUCIÓN TREN DE LAMINACIÓN 2 Fuente: empresa Gerdau Diaco Planta Tuta (Ingeniería.)

Caja de desbaste.
Dobladora número 1.
Caja 2a
Dobladora número 2.
Caja 2b
Dobladora número 3.
Cizalla de despunte.
Tren continuo
Sistema enfriamiento controlado
Cizalla corte a 36 m
Mesa de enfriamiento
Cizalla de corte a medida
Actualmente el proceso de laminación de palanquilla presenta varios problemas, uno de ellos es el alto riesgo contra la integridad de los trabajadores; como consecuencia de barras perdidas en el proceso. Igualmente la pérdida de barras impacta directamente con la Utilización de los equipos, el Rendimiento Metálico y la Perdida Metálica.
El rendimiento metálico mide el % de empleo bruto efectivamente transformado en laminados buenos en el periodo, se calcula por la relación entre la producción del periodo sobre el peso de las palanquillas empleadas
La pérdida metálica se refiere a las perdidas ocurridas en el proceso productivo por tonelada de acero producida, se calcula por la relación entre el total de perdidas metálicas en el periodo sobre la producción de laminados buenos, las pérdidas metálicas abarcan todas la pérdidas en el proceso (chatarras generadas en el laminador, despunte en cizallas y barras cortas y perdidas por calidad, pero no se consideras las pérdidas al fuego como son por desprendimiento de calamina u oxidación de la palanquilla.
Una de las razones para que estos indicadores presenten problemas es debido a que las barras no son guiadas de manera adecuada hacia los cilindros de laminación, ya que el sistema de guiado de barra no es posicionado, calibrado y alineado en los soportes de las cajas de una forma óptima.
Del mismo modo no se cuenta con una medida estándar de altura de las cajas de guiado, las cuales son de distintas dimensiones, ocasionando que haya que modificar la altura del soporte en el cual se dispone el guiado cada vez que se vaya a poner en funcionamiento. Esto dificulta las tareas de cambio de perfil, aumentando el tiempo de parada y ocasionando pérdidas para la empresa.
Al no tener el estándar operacional para el cambio de guiado y que tampoco se disponga con un mecanismo para el ajuste del mismo, trae problemas al proceso en general, ya que ocasiona que la barra no pase por la correspondiente canal del cilindro, estrellándose contra esta, quedando atrapada y dañando los equipos presentes en el proceso o desviándose hacia afuera del Tren de Laminación.
Estos perjuicios son producto de la inadecuada y tradicional forma de calibración y alineación del guiado por parte de los operarios y del incorrecto dimensionamiento del sistema, que debido a esto no permite una altura adecuada del barrón a la línea de laminación o passline, lo que limita un adecuado funcionamiento del Tren de Laminación, haciendo que los colaboradores demoren más tiempo del indicado, ajustando esta altura con la ayuda de calzos (shims) que permiten que la altura sea aproximadamente la correcta.
Otro factor que influye al incorrecto funcionamiento del Tren de Laminación se debe a que los operarios no cuentan con las herramientas necesarias, ni tienen un referente el cual indique que la tarea fue hecha de forma correcta, cometiendo errores en estos procesos por desviaciones milimétricas.
Por esta razón GERDAU DIACO - PLANTA TUTA, comprometido en disminuir todos estos problemas, ha estado en busca de soluciones las cuales permitan que el proceso de laminación sea óptimo y logre resultados íntegros para la empresa.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

El proceso sobre el cual se va a orientar este proyecto es la calibración y alineación del guiado, diseñando un sistema que funcione como un referente de medición y ajuste, el cual permita que los procedimientos efectuados para la realización de esta actividad puedan mejorarse, pudiendo evitar menos perdidas de barras y evitando exponer la integridad de los trabajadores.
En la actualidad el procedimiento de cambio de guiado es realizado manualmente por un operario, que con la ayuda de herramientas instala el conjunto sobre el soporte (barrón) de las cajas de laminación, ubicándolo a la altura que a su parecer es la adecuada y debido a que no se cuenta con información como es la altura del guiado, la marca (procedencia) y el nivel que se tiene que garantizar a la línea de laminación o passline crea un ajuste que a su parecer es el indicado.
Esta actividad la realiza mirando a través de las canales de los cilindros en un extremo y alumbrando con una linterna en el otro extremo para observar el ajuste, pero dependiendo del ángulo de visión, de la disponibilidad del operario o de las características del trazado, si resulta desviado +/-1 milímetro, podrá traer perjuicios para el proceso en general, ocasionando paradas en la producción del Tren de Laminación.
Además, la perdida de barras afecta de manera directa uno de los más importantes indicadores que mide la producción de la planta, el cual es el indicador barras laminada por barras perdidas que consiste en la relación entre el número de palanquillas laminadas y el número de palanquillas perdidas en el mes.
Este indicador es medido rigurosamente y en este momento es el que más afecta el estado de producción de la empresa ya que los resultados no han sido los mejores, esto referenciado a los resultados de la planta hermana y del benchmark pero sin embargo el indicador ha presentado una leve mejoría en los últimos 3 años presentándose un promedio de 120 a 130 BL/BP del año 2011 al 2013, pero como este indicador es revisado mes a mes el promedio de los meses de mayo a septiembre es respectivamente de 111, 119, 118, … y 157, las metas proyectadas dispuestas por la célula de Laminación del Tren 2 han sido de 200 a 300 BL/BP en los mismos meses.

Este indicador es comparado con el presente actualmente en las plantas hermanas y el benchmark, ya que los resultados obtenidos en estas plantas son mucho superiores teniéndose resultados promedio de 1987 en la planta hermana de Guaira y de 2041 en divinopolis que es la referencia Gerdau.
Otro factor que se afecta directamente es la calidad del producto final, puesto que si el guiado es colocado de una manera incorrecta, puede ocasionar que las barras laminadas no presenten las características físicas adecuadas, lo que incide en otro indicador medible por la empresa que se llama Producto No Conforme, el cual puede ser evidenciado por el operario de Control Procesos cuando inspecciona la producción.
Del mismo modo en la disposición del guiado no se tiene una rutina de trabajo estándar en el que se pueda controlar las variables presentes en el procedimiento de ajuste como son: desplazamiento horizontal o vertical, nivel, distancia máxima o mínima al cilindro de laminación, entre otros factores. La correcta calibración dependerá de la experiencia con la que cuenta el trabajador y su habilidad para realizar el trabajo.
Por esta razón para atenuar todos estos errores este proyecto planea el diseño de un mecanismo de ajuste del sistema de guiado para reducir los errores así como los tiempos de cambio de guiado.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cuál es la alternativa más adecuada para calibrar y alinear las guías de laminación? Y así reducir los problemas presentes en el sistema de guiado, disminuyendo los riesgos de accidentalidad y el indicador barras laminadas por barras perdidas, en el proceso de laminación del Tren de Laminación 2 de la empresa GERDAU DIACO planta Tuta.








JUSTIFICACIÓN

La empresa GERDAU DIACO - PLANTA TUTA pretendiendo ser más eficiente en sus procesos, efectiva en la captación de nuevos mercados y asegurando la permanencia y continuidad de sus clientes, quiere optimizar sus procesos dando cabida a la implementación de tecnologías y uso de equipos de mejor desempeño, para cumplir con las exigencias del mercado, permitiendo generar estándares de calidad superiores a los presentados actualmente.
Según su política integrada, la cual se basa en principios de salud y seguridad, medio ambiente y calidad, para GERDAU el ser humano en su integridad es un valor que está por encima de los demás objetivos y prioridades de la empresa, debido a que ninguna situación de emergencia, producción o resultado puede comprometer la salud o seguridad de las personas, la protección del medio ambiente y la calidad de los productos y servicios.
Por esta razón se hace importante la mitigación de accidentes, faltas contra el medio ambiente e insatisfacción de los clientes, buscando la mejora continua y garantizando la integridad de los colaboradores, el uso eficiente de los recursos, la continuidad del proceso de laminación y el aumento del indicador barras laminadas por barras perdidas (BL/BP). Por tal razón diseñando un sistema de calibración y alineación del guiado existente, el cual pueda garantizar una mayor vida útil del equipo y un mantenimiento más sencillo y rápido se podrá asegurar la continuidad en el proceso de laminación reduciendo las paradas operacionales y de mantenimiento.

JUSTIFICACIÓN TÉCNICA

Con el presente proyecto se realizará el diseño de un mecanismo, que mitigará las desviaciones de los colaboradores a la hora de disponer el sistema de guiado en las cajas de laminación, alineándolo de manera correcta con la canal del cilindro de laminación y el passline, evitando que la barra se estrelle, dañe las máquinas y cause accidentes a los trabajadores.
Igualmente con el desarrollo de este proyecto se pretende crear un conjunto de herramientas que ayuden a los colaboradores para que se facilite la forma y los métodos utilizados a la hora de cambiar, hacer mantenimiento o ajustar el sistema de guiado de barras en el Tren de Laminación 2, con el fin de atenuar las desviaciones presentes a la hora de disponer el equipo en las cajas de laminación.
En la actualidad los trabajadores demoran un promedio de cuarenta minutos para dejar el sistema de guiado listo para operar en el Tren de Laminación, con la futura implementación de este proyecto se pretende disminuir este tiempo haciendo más eficiente estos procedimientos.
Es evidente la necesidad de este diseño ya que con la posterior implementación del mismo se podrá permitir un correcto alineado y calibrado del guiado a la entrada y salida de las cajas laminadoras, que pueda mejorar la productividad, eficiencia, confiabilidad y calidad del producto, haciendo posible disminuir los riesgos contra los colaboradores y las barras perdidas en el proceso de laminación.
Debido a que en la empresa se manejan varias marcas de guiado como son Hollteck, Fabris y Morgan que tienen características diferentes, es necesario hacer un estándar operacional en la cual se ubique el guiado adecuado para cada paso de laminación.
De esta forma se proyecta mejorar el proceso de laminación de barras, reduciendo los tiempos de paradas, reparación y puesta a punto del tren, otorgando mayor seguridad al operario en el desarrollo de esta actividad y reduciendo costos por perdidas.

JUSTIFICACIÓN SOCIAL

Considerando que los costos para la producción de palanquilla son bastante elevados, así mismo su posterior recalentamiento para iniciar el proceso de laminación, se hace necesario disminuir las perdidas metálicas evitando la chatarrización de barras, provocada por atrapamientos de las mismas en los cilindros de laminación y a su vez disminuir el consumo de energía eléctrica, agua, combustibles, entre otras materias primas.
En lo anterior se ve inmersa la necesidad de diseñar este mecanismo de calibrado del sistema de guiado, así como la necesidad de estandarización del proceso para garantizar el bienestar de los colaboradores, accionistas y clientes frente al proceso de laminación, asegurando la continuidad del proceso.
Con el aumento de la seguridad, producción y calidad se podrá lograr un aumento en los beneficios tanto para la comunidad como para los colaboradores ya que si la empresa genera ganancias estas se ven reflejadas en el bienestar de la sociedad y de sus trabajadores.

JUSTIFICACION ECONOMICA

La pérdida de barras en el Tren de Laminación 2 impacta de manera directa todos los indicadores y costos presentes en la empresa afectando la productividad, calidad y el estado de las maquinas.
Por eso cuando se pierde una barra se generan costos de empleo, costos de personal, prorrateos de mantenimiento, prorrateos de laminación y prorrateos energéticos los cuales generan detrimento en la producción del tren.
Un minuto de parada por atascamiento de una barra cuesta a la empresa cerca de $75.000, tiempo que tarda aproximadamente laminándose media palanquilla. A su vez los colaboradores demoran un tiempo aproximado de veinte minutos en retirar una barra y poner nuevamente el tren a punto.
Calculados todos estos costos se podrá saber cuánto cuesta la perdida de una barra y debido a que la longitud de la palanquilla que sale de la acería cambia dependiendo el perfil que se vaya a sacar teniéndose un promedio de longitud de 3.93 m., con un peso promedio de 507.83 Kg se determina que el costo por kilogramo perdido es de $1127.41, siendo el costo de una palanquilla perdida de $572.541.
Por esta razón el indicador barras laminadas por barras perdidas es medido, inspeccionado y tratado a diario con el fin de observar en qué punto se causó la falla y las medidas para remediarlo.
Cuando se pierde una barra por cualquier causa, hay gran posibilidad de que se pierda otra, ya que como el proceso es continuo, el equipo que va a recibir la segunda barra no lo puede hacer.


JUSTIFICACIÓN ACADÉMICA

El desarrollo de este diseño busca generar competencias que proyecten la destreza y la práctica de los conocimientos adquiridos por el ingeniero en formación mediante el desarrollo e integración de sistemas mecánicos, que alivien los problemas presentes en la planta para la laminación de aceros.
Esta práctica permite que el Ingeniero en formación se enfrente directamente a los problemas en una planta de producción de materias primas desarrollando destrezas y habilidades para solucionar estos inconvenientes, ofreciendo sus conocimientos adquiridos.
Además, se pretende que tanto GERDAU DIACO PLANTA TUTA como la U.P.T.C y el ingeniero en formación se beneficien mutuamente de manera satisfactoria y se logre el fortalecimiento de los vínculos para futuros proyectos.
Del mismo modo, se busca que el sector privado conozca el trabajo de los Ingenieros Electromecánicos y que la profesión se destaque por su compromiso en el desarrollo, responsabilidad y cumplimiento de su labor, dejando así el nombre de la U.P.T.C y su facultad en alto.












ALCANCES Y LIMITACIONES
ALCANCES

El propósito de la elaboración del presente proyecto es de recopilación de información, estandarización del sistema de guiado y el diseño del sistema para la calibración del mismo, también se busca motivar en el colaborador una rutina de trabajo en el cual opere de manera correcta el mecanismo e incurra en menos errores a la hora de la colocación del guiado.

Con el desarrollo de este proyecto se contempla la realización del diseño de un sistema para el calibrado y alineación del guiado según las necesidades observadas en Gerdau Diaco planta Tuta.

Finalmente se dejara una evidencia en la planta en medio magnético en el cual se evidencien planos, tablas, manuales, y otros tipos de información que le serán útiles a la empresa.

LIMITACIONES

El diseño final del mecanismo y el análisis del sistema de guiado se entregará para consideración y estudio respectivo de los gestores de la planta y el gerente para su aprobación, pero la implementación no hará parte del presente proyecto.

El diseño, procedimientos, tablas, bases de datos y registros que sean producto del desarrollo del proyecto deberán ser acorde a la política integrada de la empresa implementada por GERDAU DIACO.

este proyecto deberá ser desarrollado de acuerdo a la política integrada de Gerdau Diaco planta Tuta, la cual establece una utilización efectiva del aprendizaje en toda la organización lo cual permite respetar algunos aspectos de la información.







OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema de calibración y ajuste para el sistema de guiado el cual proyecte una mejor rutina de trabajo y un aumento en el indicador de barras laminadas por barras perdidas en el Tren de Laminación 2 de la empresa Gerdau Diaco Planta Tuta.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Recopilar información sobre las condiciones actuales de las cajas de laminación en la planta y las plantas hermanas para plantear alternativas de solución.

Conocer la rutina de trabajo del colaborador en el cambio de guiado para establecer el diseño de un mecanismo adecuado a la necesidad que sea ergonómico al trabajador y permita una mejor rutina de trabajo.

Crear un estándar de altura para el sistema de guiado, así como una manera de identificación que permita utilizar solo el guiado pertinente a cada caja de laminación.

Modificar las piezas críticas del sistema de guiado, creando insertos los cuales logren mejorar la vida útil del conjunto, los tiempos de mantenimiento y pérdida de barras.

Crear un manual para los colaboradores en el cual se especifique las características del guiado adecuado para cada caja de laminación.










MARCO DE REFERENCIA DE LA INVESTIGACIÓN

MARCO TEORICO
Diaco S.A. es producto de la integración de varias empresas del sector Siderúrgico las cuales se fusionaron con Siderúrgica de Boyacá S.A., fundada en 1961 en Tuta Boyacá.
Los accionistas del Ingenio Azucarero Mayagüez ubicado en el Valle del Cauca, con un gran sentido visionario, incursionaron en el sector Siderúrgico logrando una participación mayoritaria hacia la década de los 80 no solamente en Siderúrgica de Boyacá, sino en Siderúrgica del Muña y Armaduras Heliacero. En el año de 1972 se funda la "Distribuidora de Aceros Colombianos Ltda. - Diaco Ltda." con sede en Bogotá, empresa mayorista de acero y demás productos inherentes a la rama de la construcción. En 1981 se crea Siderúrgica del Caribe, ubicada en la zona industrial de Mamonal en Cartagena.
En la década de los 90´s, la Distribuidora de Aceros emprende una campaña de mercadeo, publicitaria y de posicionamiento, consiguiendo fortalecer su imagen hasta el hecho de reconocerse en el mercado los productos por su nombre.
El 29 de diciembre de 1998 las Siderúrgicas de Boyacá, Caribe, Muña y Heliacero y la distribuidora Diaco Ltda. Se fusionan bajo la razón social de Siderúrgica de Boyacá S.A.
En el año 2001 la organización enfrenta el gran reto de la consolidación en el mercado a raíz de la adquisición de Siderúrgica de Medellín S.A. Simesa, fundada en el año de 1938 con el nombre de Empresa Siderúrgica S.A. Realizada la fusión con Siderúrgica de Boyacá, el 31 de 0ctubre de 2001 se da a luz al Grupo Siderúrgico Diaco, gracias al fuerte posicionamiento de la marca Diaco en la mente de los consumidores, comercializadores y competidores en general.
Para el año 2002 el grupo siderúrgico Diaco con el objetivo de crecer y posicionarse más fuertemente en el mercado del acero hace adquisiciones de equipos por un valor de US$133.000, de otro lado el Instituto Colombiano de Normas Técnicas otorga los certificados de Aseguramiento de la Calidad en el fabricación de alambres galvanizados y de púas.

En 2003 la compañía decide trasladar el Tren de Laminación ubicado en la planta de Medellín para la ciudad de Cali, para lo cual se desarrollaron los trabajos de adecuación y obras civiles con el fin de empezar su producción a comienzos del siguiente año.

Debido a la gran acogida de sus productos la compañía decide en 2004 cambiar y consolidar el nombre de su razón social, convirtiéndose en DIACO S.A.

A finales de 2005 el grupo Gerdau de Brasil adquirió un porcentaje accionario de Diaco S.A. convirtiéndose así en un socio estratégico de gran importancia para la compañía.

Esta empresa está comprometida con la mejora continua optimizando sus procesos así como sus prácticas para día a día garantizar la integridad de sus colaboradores y mayor rentabilidad, posicionándose cada vez con más fuerza en el mercado internacional del acero.

GENERALIDADES GERDAU DIACO PLANTA TUTA

Acería

La empresa Gerdau Diaco Tuta es una planta semi integrada que consiste en un conjunto de procesos que utilizan como materia prima la chatarra de hierro o acero, las ferroaleaciones, el coque y la cal, para la producción de palanquilla en lingotes de 130X130 mm de sección con longitudes que varían de 2.6 a 4 metros.

La palanquilla es producida cuando en un horno eléctrico se funde la chatarra, el proceso de fabricación de la palanquilla se divide en dos fases las cuales son: la fase de fusión y la fase de afino.

Fase de fusión

Una vez introducida la chatarra en el horno con sus correspondientes reactivos y escorificantes (especialmente cal) se desplaza la tapa superior hasta cerrar el horno y se bajan los electrodos de grafito hasta la distancia apropiada, haciéndose saltar el arco hasta hacer fundir completamente los materiales cargados. Este proceso se repite hasta completar la capacidad del horno, constituyendo este acero una colada.





Fase de afino

El afino se lleva a cabo en dos etapas, la primera en el propio horno y la segunda en el horno cuchara. En el primer afino se analiza la composición del baño fundido y se procede a la eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, magnesio, fosforo etc.), y realizar un primer ajuste de la composición química por medio de la adición de ferroaleaciones que contienen los elementos necesarios (cromo, níquel, molibdeno, vanadio, titanio etc.)

El acero líquido obtenido se vuelca en un recipiente, revestido de material refractario, denominado cuchara de colada, este recipiente hace de cuba de un segundo horno de afino (horno cuchara) en el que se termina de purificar el acero, se ajusta su composición química y se calienta a la temperatura adecuada. La cuchara se lleva sobre una máquina de colada continua, en cuya artesa receptora vierte (cuela) el acero fundido por el orificio del foso o buza. La artesa lo distribuye en varias líneas, cada una con su molde o lingotera, en donde se enfría de forma controlada para formar las palanquillas, que son los semiproductos de sección cuadrada que se someterán a las operaciones de laminación en caliente.

Laminación

Mediante un proceso de laminación en caliente, aproximadamente a 1.100 °C, la palanquilla se transforma en los productos comerciales como las Barras de Refuerzo, Alambrones y Perfiles. Gerdau es líder mundial en la fabricación de aceros largos para uso en construcción o en diferentes industrias. La laminación consiste entonces en la conformación mecánica del acero mediante el paso sucesivo a través de rodillos que reducen el tamaño de su sección. Este proceso se lleva a cabo mediante tres etapas: precalentamiento, calentamiento, desbaste, tren intermedio y tren y/o bloque acabador.


El paso a través del tren de laminación permite trasformar la palanquilla de sección cuadrada, al pasar por entre pares de rodillos que giran a la misma velocidad pero en sentido contrario. Así se reduce la sección transversal y se aumenta la longitud de la barra de acero en cada paso; este proceso aprovecha la propiedad de ductilidad del acero. Es por esto que las propiedades del producto dependerán mucho de la calidad (composición química) del acero que se utilice así como de las condiciones (temperatura, velocidad, reducciones, acabado) en el proceso de laminación. Este proceso, se puede realizar en frío o en caliente. La laminación en caliente aprovecha el aumento de la ductilidad del material directamente proporcional a la temperatura, lo que ayuda al alivio de tensiones durante el proceso de conformación mecánica.

En el desbaste se producen las primeras deformaciones a la palanquilla acondicionándola para los siguientes pases, se eliminan asperezas y buena parte de la calamina (capa de óxido superficial). En el tren intermedio se deforma la barra de acero en diferentes tipos de secciones realizando las reducciones necesarias para ajustar la sección final al tipo de perfil y a las tolerancias deseadas y posteriormente la barra pasa por el tren acabador que imprime la marca de la empresa y el acabado establecido para cada producto.

Al término de la laminación la barra se somete a un enfriamiento rápido con el fin de modificar la estructura de grano y conseguir una estructura de grano fino. En este proceso se consigue que la zona externa de la barra sea dura y resistente y la zona interior dúctil con lo cual se consiguen mejores propiedades mecánicas para su función estructural en construcciones de diseño sismo resistente.

Sistema de guiado

Gerdau tiene una medida de calidad o benchmarking la cual es referencia para escalar cada vez con más fuerza en la producción de aceros, en este proceso se miden los productos, servicios y prácticas de los competidores reconocidos como líderes en la industria del acero. Esto permite que se creen planes de acción los cuales permitan una evolución óptima en los procesos que se manejan.

En cuanto al sistema de guiado de barras es muy poca la información con la que se cuenta ya que está casi no es compartida y los únicos conocedores acerca del tema con gran precisión son los proveedores de guiado, para el caso de Gerdau Diaco Planta Tuta son Hollteck, Fabris y Morgan los cuales asisten a la empresa con catálogos, capacitaciones a los trabajadores y asistencia técnica a la empresa.

Para todo lo relacionado con sistema de guiado eficiente, el gran referente son las plantas hermanas, ya que estas no poseen los mismos problemas o si los tuvieron han llegado a darle solución, lo que permite una gran oportunidad de mejora, y puede ser muy útil a la hora de remediar los problemas presentes en esta planta.

Para el desarrollo de este proyecto es imperante la recopilación de información de plantas hermanas como son SIZUCA, ubicada en el estado de Zulia, específicamente en la cuidad de Ojeda en Venezuela. También esta Guaíra ubicada en el estado de Paraná al sur de Brasil.

La mejora se realiza haciendo visitas de los colaboradores, facilitadores y gestores a estas plantas hermanas para observar la condición de trabajo los adelantos hechos y las rutinas de trabajo para adoptar estas condiciones e implantarlas en esta empresa.
En cuanto al sistema de guiado presente en las plantas hermanas, Sizuca trabaja con guiado Hollteck en todas sus cajas laminadoras, por otro lado en Guaíra se trabaja con guiado Hollteck y guiado Aslow y a su vez, también reciben asistencia técnica por parte del proveedor.

Estas plantas tienen un poco más de experiencia en ajuste del sistema de guiado ya que han venido experimentando con nuevos acoples, insertos y sistemas que han garantizado hasta el momento mejor utilidad en sus procesos.

Por ejemplo las dos empresas hermanas cuentan con boquillas adicionales en la entrada del acabador que permite acompañamiento de la barra a las cercanías de los cilindros permitiendo que esta llegue con mayor precisión, evitando que la barra cree acordonamiento en el cilindro y perdida de barras.

Con la ayuda de los coordinadores del proyecto se podrá tener acceso a toda esta información con el fin de desarrollar este propósito y tener bases sólidas que aseguren su veracidad.

Es importante orientar esta investigación de la mejor manera posible debido a que las pérdidas económicas por perdida de barras son muy elevadas, estas son especificadas en la siguiente tabla donde se determinan los costos tenidos en cuenta por perdida de una palanquilla.





COSTOS POR PÉRDIDA DE UNA PALANQUILLA
COSTO
DESCRIPCION
COSTO DE EMPLEO
Costo debido a la materia prima como lo son los costos de fundición de la chatarra, aditamento de las ferroaleaciones y los distintos compuestos para producir una palanquilla
COSTO DE PERSONAL
Son los costos debido a las necesidades de los colaboradores como son costo de alimentación, elementos de protección personal (EPPs), transporte, sueldo entre otros
PRORRATEO DE MANTENIMIENTO
Son los costos por mantener los equipos, herramientas y maquinas en correcto funcionamiento
PRORRATEOS LAMINACIÓN
Costos por maquinado de cilindros, compra de repuestos y todo lo relacionado en los gastos generados en el Tren de Laminación
COSTOS ENERGETICOS
Consumo de gas natural, energía eléctrica, gases combustibles, oxígeno para funcionamiento de motores, iluminación entre otros

Diseño

Diseñar es formular un plan para satisfacer una necesidad específica o resolver un problema. Si el plan resulta en la creación de algo físicamente real, entonces el producto debe ser funcional, seguro, confiable, competitivo, útil, que pueda fabricarse y comercializarse.
El diseño es un proceso innovador y altamente iterativo. También es un proceso de toma de decisiones. Algunas veces éstas deben tomarse con muy poca información como es el caso de este proyecto, pero en otras se cuenta con la cantidad adecuada, sin embargo lo importante es que el diseñador en ingeniería debe sentirse personalmente cómodo cuando ejerce la función de toma de decisiones y de resolución de problemas.
El diseño es una actividad de intensa comunicación en la cual se usan tanto palabras como imágenes y se emplean las formas escritas y orales. Los ingenieros deben comunicarse en forma eficaz y trabajar con gente de muchas disciplinas. Éstas son habilidades importantes y el éxito de un ingeniero depende de ellas.
Las fuentes personales de creatividad de un diseñador, la habilidad para comunicarse y la destreza para resolver problemas están entrelazadas con el conocimiento de la tecnología y sus principios fundamentales. Las herramientas de la ingeniería (como las matemáticas, la estadística, la computación, las gráficas y el lenguaje) se combinan para producir un plan.
El proceso de diseño comienza con la identificación de una necesidad y la decisión de hacer algo al respecto. Después de muchas iteraciones, termina con la presentación de los planes para satisfacer la necesidad. De acuerdo con la naturaleza de la tarea de diseño, algunas fases de éste pueden repetirse durante la vida del producto, desde la concepción hasta la terminación.

MARCO CONCEPTUAL

Términos y Definiciones

Rodillos: Cilindro de acero resistente al desgaste que permite que la barra se desplace por el guiado de manera correcta, los rodillos se pueden ajustar con precisión al contorno del producto de entrada.

Guiado: Mecanismo que permite guiar y sujetar la barra firme y precisamente delante de la mordida de los cilindros

Prorrateos: División de un costo o una cantidad en varios ítem con lo cual se hace más fácil evaluar una variable.

Gestor: Miembro de la planta quien participa en la dirección o administración de una célula.

Célula: Dependencia de la planta a la cual está a cargo un gestor.

Colaborador: Miembro activo de la organización el cual está encargado de una o varias tareas dentro de la empresa.

Laminación en caliente: Proceso por el cual se deforma una masa metálica a una temperatura aproximada de 1000° C haciéndola pasar entre dos cilindros que giran en sentido inverso.

Tren de Laminación: Conjunto de máquinas laminadoras las cuales permiten que valla pasando el material de un lado al otro sucesivamente hasta obtener el perfil deseado.

Cilindro de laminación: Matrices o herramientas destinadas a reducir las secciones de metales plásticos. Tienen que resistir fuertes presiones por eso son fabricados de fundición ordinario o dura con durezas de 240 HB a 450 HB.

Canal de cilindro: Orificio presente en el cilindro el cual se hace mediante un proceso de torneado en un taller mecánico. Estos canales definen las etapas por las cuales atraviesa la palanquilla hasta alcanzar su forma definida según el producto que se requiera fabricar.

Caja de laminación: Conjunto en el cual se disponen los cilindros, barrones y se soportan las guías de laminación.

Palanquilla: Semiproducto de la fundición de chatarra en el horno eléctrico de arco, esta se produce cuando se vierte acero líquido en una cámara la cual por un proceso de gravedad deja escapar el acero poco a poco generándose lingotes que pueden variar sus dimensiones de acuerdo al producto final que se desee tener.

Acería: Dependencia donde se obtiene palanquilla a partir de chatarra y consta de tres instalaciones fundamentales, horno eléctrico de arco, horno cuchara, y colada continua.

Horno eléctrico de arco: Lugar donde se realiza a fusión de la chatarra y demás materias primas, necesarias para obtener la composición química deseada.

Horno cuchara: Paraje donde se vuelca el acero líquido, y en este ya libre de escoria, se realiza el afino y ajuste definitivo de la composición química del acero, donde se lleva a cabo la solidificación del acero y a obtención de semiproductos como lo es la palanquilla.

Chatarrización: recolección de las perdidas metálicas presentes en el Tren de Laminación para fundir y volver a conformar en palanquilla.

Hollteck: Marca de guiado utilizado en Gerdau Diaco planta Tuta.

Fabris Marca de guiado utilizado en Gerdau Diaco planta Tuta.

Utilización: Mide el porcentaje de utilización de los equipos, se da por la relación entre el tiempo útil sobre el tiempo programado total x100

Política integrada: Manual de principios en los cuales se basa una organización para cumplir con unos sistemas de gestión estandarizados.

Galga: elemento que se utiliza para calibrar o alinear una pieza con base en un estándar determinado.

Siderúrgica semi integrada: empresa en la cual su proceso de producción no incluye la extracción y primera fusión del mineral de hierro, el producto final se obtiene a partir de la fundición de chatarra y posterior adición de elementos aleantes, que en parte determinan las propiedades mecánicas del material que compone el producto final.

paso de palanquilla: cada una de las veces que la palanquilla atraviesa los cilindros de laminación, y en cada paso el material va disminuyendo su área pero incrementando su longitud.

Dobladora: máquina que guía la palanquilla de una caja que esta paralela a la siguiente doblando la palanquilla 180° para que de esta forma sea recibida y laminada por la otra caja.

Calamina: se refiere a la cascarilla que genera la palanquilla al ser calentada en el horno y posteriormente retirada para para su respectiva laminación.






DISEÑO METODOLOGICO PRELIMINAR

TIPO DE INVESTIGACIÓN

El tipo de investigación para este proyecto tiene un inicio exploratorio y argumentativo en el cual se recopile información haciendo un checklist de las tareas realizadas por los colaboradores, concernientes al cambio, reparación y mantenimiento al sistema de guiado.

Al lado de ello también será necesario identificar las variables que se deberán tener en cuenta sobre la maquinaria existente en la empresa. Además, se tendrá que hacer una base de datos con las medidas de las distintas guías pertenecientes a los diferentes pasos con el fin de generar un estándar de medida fija para todos los guiados.

Seguidamente se Identificarán las variables que intervienen en el diseño, obtenidas desde las especificaciones técnicas constructivas de la distinta guía, partiendo de características como son el tipo de perfil, marca del guiado, caja de laminación, entre otros.

Realizado esto se requiere hacer un seguimiento de la actividad de cambio de perfil, puesto que cuando se hace el cambio en algunos perfiles también se tiene que cambiar el guiado, por esta razón es importante conocer como el colaborador realiza la tarea de cambio, calibrado y ajuste del guiado en la actualidad para poder instruir al colaborador sobre cómo hacer estas tareas cuando se haga el nuevo diseño

A continuación se realizara una aproximación en las dimensiones del mecanismo para la calibración del guiado proponiendo ingeniería conceptual, los cuales darán una idea del espacio ocupado y de su posible configuración.

Conociendo todos estos parámetros se harán diseños opcionales los cuales con la ayuda de los coordinadores del proyecto conllevarán a elegir el más óptimo, esto también será posible recopilando información de las plantas hermanas extractando parámetros sobre las actividades realizadas en el cambio de guiado, sumado a esto con la realización de consultas bibliográficas, se buscarán fundamentos teóricos de las distintas variables identificadas, así como del diseño mecánico propuesto y los posibles referentes que haya en la realización de trabajos como este.



POBLACIÓN

La población con la que se va a trabajar son las cajas de laminación, los cilindros laminadores, y el guiado de las barras el cual es distinto para cada caja de laminación y también varía de acuerdo al producto que se esté laminando, del mismo modo se cuenta con tres marcas de guiado las cuales son Guiado Fabris, Guiado Morgan y Guiado Hollteck.



RECOLECCION DE LA INFORMACIÓN

Las fuentes de información en gran medida son los colaboradores, seguidamente los manuales de los equipos y los referentes de algunas plantas hermanas que son benchmarking y pueden ayudar al desarrollo de este proyecto, con toda la información recolectada de estas fuentes se podrá desarrollar el proyecto de una manera incipiente sin incurrir en errores que puedan perjudicar la veracidad de este proyecto.









RECURSOS Y PRESUPUESTO


TALENTO HUMANO

Director: José Benito Barrera Carvajal, Ingeniero Electromecánico. U.P.T.C. Gerente laminación Gerdau Diaco planta Tuta.

Coordinador Gerdau Diaco planta Tuta: Juan Carlos Sáenz Chaparro. Ingeniero Mecánico. Universidad de América.

Coordinador U.P.T.C.: Orlando Díaz Parra. Ingeniero Mecánico. Universidad Industrial de Santander

Proyectista: CRISTIAN CAMILO BOTELLO MOLANO Ingeniero electromecánico en formación U.P.T.C

RECURSOS FISICOS

Información técnica recopilada y consultada referente al tema en recursos como son libros, internet, manuales, información de plantas hermanas entre otros, manuales del guiado Fabris, Hollteck y Morgan, guías técnicas y toda la información otorgada por los colaboradores.

También se tiene como base de consulta la biblioteca de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia sede Duitama y Tunja.

RECURSOS FINANCIEROS

CONCEPTO
COSTO( PESOS)
Libros y Revistas
$ 300.000
Internet
$ 200.000
Informes y papelería
$ 500.000
Imprevistos
$ 200.000
Salidas de campo
$ 500.000
Total Presupuesto
$ 1'700.000.oo
LOS COSTOS DEL PRESENTE PROYECTO ESTÁN A CARGO DEL PROYECTISTA

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES



ITEM
ACTIVIDAD
MES 1
MES 2
MES 3
MES 4


1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
RECONOCIMIENTO DE LA PLANTA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2
INSPECCIÓN DE LAS ÁREAS DE TRABAJO E INTERACCIÓN CON LOS COLABORADORES
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3
RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5
EVALUACIÓN Y VALORACIÓN DE LA INFORMACIÓN RECOLECTADA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6
PRESENTACIÓN Y EVALUACIÓN DE LA PROPUESTA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ARGUMENTACION TEORICA Y BUSCA DE REFERENTES EN LAS PLANTAS HERMANAS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8
TOMA DE MEDIDAS
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9
PROPOCISION DE BOSQUEJOS Y DISEÑOS PRELIMINARES
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10
EVALUACIÓN DE DISEÑOS PRELIMINARES
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11
DISEÑO Y ANALISIS DEL SISTEMA MAS OPTIMO
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12
EVALUACIÓN DEL PROYECTO POR PARTE DE LA EMPRESA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13
EVALUACIÓN DEL PROYECTO POR PARTE DE LOS COORDINADORES DEL PROYECTO
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14
ENTREGA Y SUSTENTACIÓN DEL PROYECTO POR PARTE DEL PROYECTISTA
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



BIBLIOGRAFIA


Monografías sobre Tecnología del Acero. Parte IV LAMINACIÓN, José Luis Enríquez Berciano, Enrique Tremps Guerra, Susana de Elío de Bengy, Daniel Fernández Segovia.


Instituto colombiano de normas técnicas. Compendio tesis y otros trabajos de grado. Quinta actualización. Santa Fe de Bogotá DC: ICONTEC 2002 NTC 1486


FORMULACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS, Rafael Méndez, editorial Quebecor world, Tercera edición.

DISEÑO MECÁNICO DE SHIGLEY 8va Edición editorial McGraw Hill.


Como Hacer Una Tesis, Autor: Sabino Carlos, Ediciones: Lumen Argentina (1998) ISBN 9789507247576 230 págs.


Materiales y procesos de fabricación Escrito por E. Paul DeGarmo,J. Temple Black,Ronald A. Kohser volumen 1. Segunda edición, editorial Reverte.

Siderurgia. Autor Pascual A. Pezzano, segunda edición (1962), editorial Alsina.












INFOGRAFIA


https://www.dnp.gov.co/Portals/0/archivos/documentos/DDE/Sidelurgia.pdf


http://www.siderurgicasevillana.com/items/24/allegati/1/ElProceso_SiderurgicaSevillana.pdf


http://www.fabris.com/