UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA MECÁNICA PROCESOS DE FABRICACIÓN I CICLO II/2013
REPORTE SOBRE VISITA TÉCNICA A CORINCA S.A DE C.V DOCENTE: DR Y M.SC. JONATHAN ANTONIO BERRÍOS ORTIZ
INTEGRANTES:
CARNET:
CAMPOS VASQUEZ, LUIS MIGUEL
CV05020
LINARES AGUIRRE, CECILIA CAROLINA
LA11003
ORELLANA RAMOS, FERMIN JOSÉ
OR08001
TURCIOS MARQUEZ, ABRAHAM ORLANDO
TM10012
VALLE CERNA, MILSON
VC10011
SABADO 23 DE NOVIEMBRE DE 2013
INTRODUCCIÓN CORINCA es una empresa encargada de la elaboración y distribución de productos de acero que cumplen con la normativa de calidad y seguridad. Dicha empresa cuenta con la maquinaria y las herramientas necesarias para la elaboración de dichos productos y estos consisten en hacen pasar por diferentes etapas el material, este es obtenido mediante reciclaje y donaciones de otras empresas. Primeramente se lleva a cabo la etapa de selección del material, el cual es llevado hacia la etapa de colada continua, donde se funde el material y se le agregan los elementos de aleación necesarios para formar la palanquilla (la cual es la base de todas las varillas elaboradas en la empresa). Luego de esto la palanquilla se precalienta y se lleva a la etapa de laminado, donde se obtienen las varillas deseadas. Esta empresa no solo elabora sino que cuenta con un control de calidad, de tal manera que no se distribuyen piezas que presenten fallas o carezcan de materiales de aleación. Conociendo todo esto se puede denotar la importancia de conocer el proceso de fabricación de los productos, gracias a ellos se ha podido implementar el desarrollo de sistemas que facilitan el desarrollo de la sociedad. En el siguiente reporte se presentan las etapas de producción de una varilla corrugada de CORINCA.
¿QUÉ ES CORINCA? CORINCA es la mayor acería de El Salvador, atiende más del 60 por ciento del mercado local y exporta hierro para la industria de la construcción en Guatemala, Belice, Honduras y Nicaragua. También fabrica otros derivados del hierro, los cuales distribuye en el mercado local y en algunos países de la región centroamericana. CORINCA es una empresa netamente salvadoreña, líder en la producción y comercialización de barras de acero de refuerzo para concreto y productos derivados de alambre, la cual está proyectada a satisfacer las necesidades de la industria de la construcción, en el mercado centroamericano del acero. Desde sus inicios, han adquirido el firme compromiso de fabricar productos que cumplan con las más estrictas normas de calidad, manteniendo una política dinámica de inversión en investigación y desarrollo, permitiendo hoy en día contar con los métodos y técnicas que utilizan los fabricantes a nivel mundial. A lo largo de su historia, CORINCA ha estado íntimamente relacionada con la evolución y desarrollo de la Industria Siderúrgica de El Salvador y Centroamérica, dedicándose así, al bienestar de la comunidad como una fuente generadora de empleos, tantos directos como indirectos, y fabricando productos que garantizan la seguridad de sus usuarios. Dedicada a la compra de chatarra para el proceso de fundición, colada continua y fabricación de acero y hierro, para luego ofrecer los siguientes productos:
Varillas corrugadas Varillas lisas para dovelas y canastas Pasajuntas Alambre galvanizado Alambre de púas Alambre de amarre Alambre trefilado Grapas Clavos Malla ciclón Malla electrosoldada Servicio de corte y conformado
Proceso Recolección de la materia prima (chatarra) La recolección de chatarra se generó a partir de la formación de empresas siderúrgicas que dentro de su materia prima se encuentra el hierro chatarra. El negocio de la recolección es sencillo y rentable, así que, la chatarra es la materia prima de las industrias siderúrgicas de El Salvador. La recolección de chatarra se ha convertido en la fuente de empleo de salvadoreños que forman parte de la lista de desempleados del país. Cualquiera puede ser parte de este negocio sin darse cuenta. Las personas pueden acumular cierta cantidad de hierro como latas, clavos oxidados, cualquier pedazo de chatarra; venderla al recolector y obtener dinero según el peso. El gerente de CORINCA, expresó en una entrevista con periodistas de medios escritos que los precios que ofrecen son los mismos que pagan las empresas exportadoras. 360 dólares es el costo por tonelada. La libra tiene entonces un precio de 18 centavos. Aunque el precio que ofrecen los pepenadores o locales recolectores por libra es variable, influenciado también por el mercado internacional, como lo es la compra de chatarra por China. Según el lugar donde vaya o la persona que le compre. La cadena de recolección está constituida de la siguiente manera: las personas y las industrias son las principales productoras de chatarra. Los desperdicios o artículos metálicos en el hogar son una mina de oro. Luego, existen los pepenadores o recolectores que se encargan de recoger el hierro en basureros, orillas de carretera o en el mayor de los casos, comprar de casa en casa a un precio más bajo para poder obtener una ganancia. Estas personas, venden a compradores que cuentan con un local donde recolectan hasta tener grandes cantidades para luego irlas a vender a empresas exportadoras, o procesadoras como CORINCA. Los vehículos que llevan la chatarra hacia CORINCA, al momento de ingresar pasan por un escáner en busca de materia contaminante o radiación, si en un dado caso la chatarra está contaminada o radiada, el vehículo no puede ingresar a la zona de descarga y es desalojado inmediatamente del acceso para que luego las autoridades pertinentes analicen su procedencia. Si el caso es, que la chatarra no está contaminada, entomices el vehículo es pesado y se le permite pasar a la zona de descarga en la que en un predio enorme puede descargar la chatarra que lleve según le indique un empleado asignado a la zona de descarga. Al finalizar esto, el vehículo se devuelve por donde ingreso y es pesado nuevamente para poder determinar el peso neto de chatarra que descargó. Ya en los patios la chatarra es clasificada y con la ayuda de grandes imanes es manipulada para ser compactada en grandes prensas en las que toneladas de chatarra con grandes volúmenes son aplastadas hasta quedar muy compactas. También para la clasificación se necesita personal calificado por CORINCA para seleccionar y clasificar ciertos materiales, con la experiencia adquirida estas personas determinan qué tipo de material es y en una aproximación con solo ver la chatarra.
Horno de arco eléctrico La empresa CORINCA, S.A. de C.V. produce productos de acero de bajo carbono, importando palanquilla y alambrón de hierro, lo mismo que fundiendo chatarra local, utilizando actualmente para este último fin, un horno de arco eléctrico (HAE) con un requerimiento máximo de potencia eléctrica que varía desde 18 hasta 21 MW, con un voltaje de suministro al transformador del mismo de 46 kV. La energía eléctrica para su funcionamiento será suministrada por medio de una línea diseñada adecuadamente, con una longitud de 14.5 kilómetros, y dedicada exclusivamente para su funcionamiento. El interior del Horno de Arco Eléctrico se encuentra recubierto por material refractario, el cual le permite resistir temperaturas desde 1680 hasta 1720 °C, mientras que los electrodos se encuentran elaborados de grafito, tienen una sección redonda y, por lo general, segmentos con acoplamientos roscados, de modo que a medida que éstos se desgastan, se pueden agregar nuevos segmentos. El arco se forma entre el material cargado y el electrodo. Así la carga se calienta tanto por la corriente que pasa a través de la carga como por la energía radiante generada por el arco. Los electrodos suben y bajan automáticamente mediante un sistema de posicionamiento, que puede emplear ya sean montacargas eléctricos o cilindros hidráulicos. El tiempo de vida estimado para cada electrodo es de 10 horas aproximadamente. A medida se deposita la chatarra y ésta alcanza una determinada temperatura (a 1500°C aproximadamente), se agrega cal a la fundición para propiciar la formación de escoria (se usa como un mecanismo de eliminación de residuos), dicho subproducto tiene fines variados, entre los cuales cabe mencionar en la construcción de calles rurales (mediante la solicitud de la alcaldía interesada) y además de proporcionarla a HOLCIM El Salvador. En la tabla que se muestra a continuación aparecen tiempos mínimos y máximos para los períodos de fusión y afinado. El primer período de fusión se inicia una vez finalizada la primera carga del horno, después de haberse vaciado o al inicio de su operación. A continuación se prosigue con la recarga del horno y nuevos períodos de fusión, hasta que la colada está completa. El tiempo que sigue a continuación es mayor puesto que se debe de vaciar el horno y efectuar nuevamente la primera carga. Con el horno que operaba en uso, al trabajar 24 horas diarias, se logran hacer 16 coladas de 18 ton/colada de acero. Con el nuevo horno se realizan hasta 19 coladas de 35 ton/colada de acero por día, aumentando aproximadamente su producción en un 231 %.
DURACIÓN (Minutos)
RECARGAS
DURACIÓN (Min)
Primer período de fusión
8 - 10
Desconexión HAE
3
Segundo período de fusión
8 - 10
Desconexión HAE
3
Tercer período de fusión
8 - 10
Desconexión HAE
3
Cuarto período de fusión
8 - 10
Desconexión HAE
3
Afinado
12 - 20
Desconexión HAE RECARGAS (Por cada colada) RECARGAS (Por cada colada)
8
PERÍODO
TIEMPO MÍNIMO (Fusión y afinado)
44
TIEMPO MÁXIMO (Fusión y afinado)
60
TOTAL TIEMPO COLADA (Min)
20
64
20
80
TOTAL DE TIEMPO PROMEDIO POR COLADA (Minutos)
72
Tabla 1: Tiempo de fusión y recarga del Horno de Arco Eléctrico (HAE)
El grupo técnico de CORINCA han considerado como tiempo promedio por cada colada, 1.25 horas, es decir que al trabajar 24 horas diarias se podrán hacer 19 coladas. También del cuadro anterior se observa que por colada se deberán hacer 5 desconexiones del nuevo HAE, las cuales totalizan 95 desconexiones por día.
Colada continua La colada continua es un procedimiento con el que se producen barras que avanzan y se solidifican a medida que se va vertiendo el metal líquido en una lingotera sin fondo, que se alimenta indefinidamente. Con este proceso se pueden formar, directamente del acero líquido, secciones semiacabadas sin tener que pasar por la fase de lingote y las etapas de recalentamiento y de laminación de desbaste. En este proceso el acero fundido es vaciado en una hoya, la cual se transporta hacia una torreta para darle la forma a la palanquilla, según las normas bajo las cuales trabaja CORINCA, las dimensiones de la palanquilla son 0.1 X 0.1 X 6 metros (base, altura y longitud respectivamente).
Enfriamiento secundario: En la sección de enfriamiento la barra se solidifica totalmente, en esta sección hay una batería de boquillas que rocían con agua pulverizada la barra y grupos de rodillos guía y rodillos soportes que la conducen. El enfriamiento debe ser uniforme y el mínimo indispensable.
Velocidad de extracción y capacidad de colada: Se superan los 12 m/min para secciones pequeñas. La duración de la colada en la cuchara se limita a 45 minutos con vaciado de fondo y a 75 minutos con inclinación de la cuchara.
Ventajas de la colada continua:
En la colada ordinaria se tienen los siguientes defectos:
1. Rechupes, uso de mazarotas, pérdidas de metal. 2. Segregaciones originan diferencias de composición entre cabecera y pie y entre paredes y centro de los lingotes. 3. Es necesario producir desbastes intermedios y lingotes cada vez mayores; por consiguiente se deben aumentar tamaños de hornos y laminadores.
En la colada continua:
1. No hay rechupe porque el hueco que se produce a causa de la contracción se llena inmediatamente. 2. Se reduce la importancia de segregación transversal y desaparece la longitudinal, pues las secciones de la barra son relativamente pequeñas. 3. La colada continua es más rápida y sencilla que la colada en lingoteras, se disminuye por eso su costo de operación, se suprimen los hornos de fosa de precalentamiento de los lingotes y los trenes desbastadores.
Precalentamiento Las palanquillas obtenidas del proceso de fundición del acero, son introducidas a un horno llamado, Horno de Recalentamiento en el cual se mantienen a 1200 C durante un periodo de tiempo necesario para que el material alcance la temperatura adecuada que permita su deformación en la fase de laminado. Un horno de recalentamiento de palanquillas es, básicamente, un cajón de acero revestido con capas de material refractario, cuyo interior se encuentra a una temperatura de entre 800 y 1450 °C. En la bóveda, el cierre solamente viene dado por los bloques de hormigón refractario, una especie de adoquines de 50 cm de lado y espesor de 30 cm que están colgados de una estructura de vigas de acero. Cabe mencionar que al salir las palanquillas del horno, se les mide su temperatura y sino cumple con la adecuada para el proceso de lamiando es separada antes de que entre al tren de laminación, debido a que se deben cumplir ciertos parámetros para que el producto terminado este bajo normas establecidas.
Laminación Después de haber calentado las palanquillas en el horno de recalentamiento, son extraídas y pasadas a través de varios rodillos por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación. Estos cilindros van conformando el perfil deseado hasta conseguir las medidas adecuadas. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias muy ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar su tolerancia.
Mediante sucesivas pasadas entre los cilindros de laminación, que llevan canales tallados en una secuencia cuadrado/óvalo - óvalo/redondo, van reduciendo su sección a la vez que aumentan su longitud. Este proceso tiene lugar en un "tren continuo", de tal forma que la velocidad está automáticamente controlada, para que aumente en cada pasada, en la misma proporción en que se redujo la sección en la anterior. Este "tren continuo" que es de dos líneas, se halla formado por el tren de desbaste, seguido del tren intermedio: y por último el tren de acabado. En las barras para el armado de hormigón, las corrugas se consiguen en la última pasada, dado que el cilindro correspondiente está diseñado para tal función. Durante todo el proceso, tanto de acería, como de laminación, el material está identificado y separado por coladas, siendo las mismas la unidad básica de referencia para todos los efectos del Control de Calidad, desde el inicio, hasta el final. Por otra parte, durante la laminación de la colada y una vez obtenido el producto final, se van tomando diferentes muestras.
Con dichas muestras, al ser sometidas a ensayos de tracción, doblado y comprobación de su acabado, se constata que sus características mecánicas, geométricas y tecnológicas cumplan con lo establecido en las normas, según las cuales se fabrica el producto y que le son aplicables. Las barras ya laminadas, se depositan en un lugar especial para su enfriamiento; posteriormente son cortadas a la longitud deseada, empaquetadas y enviadas a las bodegas de almacenaje o despachadas a los clientes.
Control de calidad Todos los productos elaborados en CORINCA son sometidos a un riguroso control de calidad a lo largo de su proceso de fabricación. Primeramente los materiales seleccionados son fundidos en el horno de arco eléctrico, y una muestra es llevada a la sala de control donde se realiza un análisis en el espectrómetro para conocer y controlar su composición química. Durante el proceso de colada continua, un sistema computarizado permite que la palanquilla obtenida posea la estructura uniforme del acero. Luego, mientras se están formando las varillas en el tren de laminación, éstas se vigilan para que su peso, diámetro y acabado sean los que especifica la norma ASTM A-615. Por último, en CORINCA se realizan ensayos de tensión para comprobar la resistencia de los materiales a la aplicación de cargas tanto de tensión, como de elongación y doblado, estos ensayos se efectúan al menos en 2 piezas pertenecientes a cada lote de varillas.
Prueba de control de composición química -
Espectrómetro de chispa
Se usa para el análisis de elementos metálicos en muestras sólidas. Para materiales no conductores, se usa polvo de grafito para hacer conductora la muestra. En los métodos de espectroscopia de arco tradicionales se usa una muestra sólida que es destruida durante el análisis. Un arco eléctrico o chispa se pasan por la muestra, calentándola a alta temperatura para excitar los átomos. Los átomos de analito excitado emiten luz en varias longitudes de onda que pueden ser detectadas mediante métodos espectroscópicos comunes. Ya que las condiciones que producen la emisión por arco no son controladas cuantitativamente, el análisis de los elementos es cualitativo. Hoy día, las fuentes de chispa con descargas controladas bajo una atmósfera de argón permiten que este método pueda ser considerado eminentemente cuantitativo, y su uso está muy extendido en los laboratorios de control de producción de fundiciones y acerías. En CORINCA se realizan pruebas en el espectrómetro para verificar que posea los porcentajes adecuados, las aleaciones más comunes son aleaciones de Carbono, manganeso, cromo, cobre, fósforo, silicio, estaño y níquel. Estos porcentajes dependerán del tipo de varilla, barra o producto que se desea elaborar.
En las varillas corrugadas los porcentajes correctos dentro de su composición son:
Prueba de control de resistencia a cargas -
Maquina universal
Máquina semejante a una prensa con la que es posible someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades. La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o un sistema hidráulico. Esta máquina es ampliamente utilizada en la caracterización de nuevos materiales. El sistema de máquinas de carga hidráulica dispone de una amplia gama de control de las velocidades de carga. Una válvula servo electrohidráulica controla con precisión la velocidad de flujo de aceite a presión bombeada por una bomba de carga que alimenta el cilindro de carga. Una carga aplicada a una muestra se detecta como un cambio de presión de aceite en el cilindro de carga y se traduce en una señal de voltaje de una celda de presión de alta precisión y amplificador de alto rendimiento. Esta señal analógica se convierte en una señal digital, que se calcula en términos de la escala completa, por lo tanto, el sistema de medición de la carga proporciona la digitalización de displays analógicos de la carga aplicada.
Esta máquina requiere de un mantenimiento riguroso para que el análisis sea lo más exacto posible, es por eso que la calibración de dicho material se realiza cada año, con lo cual se asegura que el análisis sea el indicado.
-
Pruebas de tracción
El ensayo consiste en someter una pieza de forma cilíndrica o prismática de dimensiones normalizadas (estándar) a un esfuerzo de tracción continuo (tendencia a estirar el material). Esta pieza se llama probeta.
Los datos del ensayo se usan para determinar el límite elástico, el alargamiento, el módulo elástico, el límite proporcional, la reducción del área, la resistencia a la tracción, el punto de fluencia, el esfuerzo de fluencia y otras propiedades de tracción. Los ensayos de tracción a temperaturas elevadas proporcionan los datos de fluencia. En CORINCA los ensayos de tracción que se realizan a las varillas corrugadas deben cumplir aproximadamente con un esfuerzo de fluencia de 40000 psi.
Manufactura Enfriamiento y corte Luego de obtenidas las varillas corrugadas al haber pasado por el proceso de laminación, éstas son enviadas a una zona de depósito y corte, donde debido a la elevada temperatura que poseen son cortadas con facilidad a la longitud deseada, ésta depende en cierta medida de los parámetros establecidos o de los requisitos del usuario. Al mismo tiempo se cortan probetas que serán llevadas a una sala de control para el ensayo de tracción. Luego de ser cortadas son depositadas para su enfriamiento a la temperatura del ambiente para su culminación en la distribución del material.
Piezas obtenidas y residuo En CORINCA se realizan muchos tipos de productos, entre estos tenemos: varillas corrugadas bajo norma ASTM A-615, varillas conformadas con forma variable, malla electrosoldada y productos trefilados como alambre galvanizado, alambre de púas, grapas, clavos, malla ciclón, angulares, etc. Los residuos mejor conocidos como coquilla son depositados en el terreno, o son distribuidos a las alcaldías para la construcción de calles (con previa solicitud de las municipalidades y aprobación del Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales –MARN-); también se les distribuyen a empresas como HOLCIM que elaboran cemento.
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