CÉSAR A VILLAVICENCIO CABRERA

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE GRADUACIÓN
TESIS DE GRADO
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO INDUSTRIAL
ÁREA
SISTEMAS PRODUCTIVOS
TEMA
“DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE
PRODUCCIÓN: PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA
VARILLA DE ACERO DE LA EMPRESA ANDEC S.A.”
AUTOR
VILLAVICENCIO CABRERA CÉSAR AUGUSTO
DIRECTOR DE TESIS
ING.MEC. FIENCO VILLAMAR JUAN ALBERTO
2014
GUAYAQUIL – ECUADOR
ii
“La responsabilidad de los hechos, ideas, y doctrinas expuestas en esta tesis
corresponden al autor”
Villavicencio Cabrera César Augusto
C.C. # 0913438453
iii
AGRADECIMIENTO
El más sincero agradecimiento a la Universidad de Guayaquil, en especial a la
Facultad de Ingeniería Industrial, por brindarnos la oportunidad de obtener la
profesión de Ingeniero Industrial y ser personas útiles a la sociedad.
Y en especial a mis padres, amigos, compañeros y personas que nos
apoyaron de una u otra manera para culminar con éxito una etapa importante
de nuestras vidas.
Villavicencio Cabrera César Augusto
iv
DEDICATORIA
A Dios, por brindarme la vida, por darme una familia maravillosa y por darme
la oportunidad de terminar mi carrera; a mi querida madre por apoyarme
incondicionalmente en mis decisiones, por estar a mi lado en los momentos
difíciles de mi vida, y por su incondicional amor; a mi esposa y mis hijos por su
ayuda, comprensión y apoyo; a mis profesores por enseñarme los
conocimientos necesarios para culminar exitosamente mi carrera; y a todos
mis amigos que de una u otra forma estuvieron a mi lado para incentivarme a
terminar este presente trabajo.
Villavicencio Cabrera César Augusto
v
ÍNDICE GENERAL
N°
Descripción
Pág.
PRÓLOGO
1
CAPÍTULO I
FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA
N°
Descripción
Pág.
1.1.
Problema
2
1.2.
Historia de la siderurgia
2
1.2.1.
Historia de ANDEC
4
1.3.
La empresa
6
1.3.1.
Datos de la empresa
8
1.3.2.
Quienes somos
8
1.3.3.
Localización
9
1.3.4.
Identificación según Código CIIU
11
1.3.5.
Plan estratégico de ANDEC
12
1.3.6.
Cultura Corporativa
12
1.3.7.
Misión
13
1.3.8.
Visión
13
1.3.9.
Valores
13
1.3.10. Política de Calidad de la Empresa
14
1.3.11. Política Empresarial
14
1.4.
Justificativos
14
1.5.
Objetivos
16
1.5.1.
Objetivo general
16
1.5.2.
Objetivos específicos
16
1.6.
Descripción de la empresa
17
1.6.1.
Estructura orgánica ANDEC
17
1.7.
Recursos productivos
17
vi
1.7.1.
Terreno y maquinaria
17
1.7.2.
Canal de deshuese de chatarra naval
17
1.7.3.
Alimentación de las dos plantas
18
1.7.4.
Recursos humanos
18
1.7.5.
Recursos materiales
18
1.7.5.1.
La chatarra
19
1.7.6.
Recursos físicos
20
1.7.6.1.
Descripción de las máquinas utilizadas
20
1.7.6.2.
Horno eléctrico
20
1.7.6.3.
Electrodos
21
1.7.6.4.
Alimentación eléctrica
21
1.7.6.5.
Horno de laminación
22
1.7.6.6.
Tren desbastador
22
1.7.6.7.
Tren laminador
22
1.7.6.8.
Mesa de enfriamiento
22
1.7.6.9.
Tren POMINI FARREL
22
1.7.6.10. Máquinas enderezadoras
23
1.8.
Productos y servicios
23
1.8.1.
Productos ANDEC
23
1.8.2.
Varillas soldables
23
1.8.3.
Barras redondas
24
1.8.4.
Barras cuadradas
25
1.8.5.
Alambrón
25
1.8.6.
Alambre grafilado
26
1.8.7.
Alambre trefilado
26
1.8.8.
Ángulos
27
1.8.9.
Mallas electrosoldadas
28
1.9.10.
Pletinas
28
1.9.
Marco teórico
29
1.9.1.
Fundamento teórico
30
1.9.2.
Fundamento conceptual
32
1.9.2.1
Concepto de Tratamiento TEMPCORE
32
1.9.2.2
Influencia de los elementos químicos en el acero
32
1.9.2.2.1 Carbono
32
1.9.2.2.2 Manganeso
32
vii
N°
Descripción
Pág.
1.9.2.2.3. Silicio
33
1.9.2.2.4. Azufre
33
1.9.2.2.5. Fósforo
33
1.9.3.
Deformación del acero
33
1.9.3.1.
Deformación elástica y plástica
34
1.9.3.2.
Deformación plástica o irreversible
34
1.9.3.3.
Deformación elástica o reversible
34
1.10.
Marco metodológico
35
1.10.1.
Tipo de Investigación
36
1.10.2.
Instrumentos de la investigación
37
1.10.3.
Equipos e instrumentos a utilizar en este proyecto
37
1.10.4.
Fundamentación del problema
38
1.10.5.
Descripción del problema
39
1.10.6.
Proceso de producción
39
1.11.
Proceso de producción de la varilla
42
1.11.1.
Descripción del proceso de laminación en caliente
43
1.11.2.
Diagrama de operaciones del proceso ANDEC S.A.
45
1.11.3.
Árbol de problemas
46
1.12.
Capacidad de producción instalada
47
1.13.
Producto defectuoso
50
1.14.
Composición química actual
51
1.15.
Proceso de propiedades mecánicas de las varillas
52
1.15.1.
Ensayo a la tracción o tensión
52
1.15.2.
Resistencia a la tracción, límite elástico y relación
53
1.16.
Termo-proceso (TEMPCORE)
53
1.16.1.
Parámetros en el sistema TEMPCORE
54
1.16.2.
Datos de laminación
55
1.16.3.
Datos del sistema de enfriamiento Tempcore
55
1.16.4.
Sistema hidráulico
55
1.17.
Endurecimiento mediante tratamiento térmico
56
1.17.1.
Parámetros TEMPCORE (Actual)
57
1.18.
Ensayos mecánicos (Actuales)
58
1.19.
Ensayos mecánicos en diámetro de 8 mm
58
1.19.1.
Relación resistencia-fluencia 8 mm
58
viii
N°
Descripción
Pág.
1.19.2.
Resistencia a la tracción 8 mm
59
1.19.3.
Límite de fluencia 8 mm
60
1.19.4.
Porcentaje de alargamiento 8 mm
61
1.20.
Ensayos mecánicos en diámetro de 10 mm
62
1.20.1.
Relación resistencia-fluencia 10 mm
62
1.20.2.
Resistencia a la tracción 10 mm
63
1.20.3.
Límite de fluencia 10 mm
63
1.20.4.
Porcentaje de alargamiento 10 mm
64
1.21.
Ensayos mecánicos en diámetro de 12 mm
65
1.21.1.
Relación resistencia-fluencia 12 mm
65
1.21.2.
Resistencia a la tracción 12 mm
66
1.21.3.
Límite de fluencia 12 mm
67
1.21.4.
Porcentaje de alargamiento 12 mm
68
1.22.
Ensayos mecánicos en diámetro de 32 mm
69
1.22.1.
Relación resistencia-fluencia 32 mm
69
1.22.2.
Resistencia a la tracción 32 mm
70
1.22.3.
Límite de fluencia 32 mm
71
1.22.4.
Porcentaje de alargamiento 32 mm
72
CAPÍTULO II
RESULTADOS Y ANÁLISIS
N°
Descripción
Pág.
2.1.
Análisis en el proceso de fabricación de las varillas
74
2.2.
Laminación en caliente
75
2.3.
Análisis del proceso
77
2.4.
Herramientas para registro y análisis de información
77
2.4.1.
Diagrama de flujo operacional
77
2.4.2.
Diagrama causa - efecto
78
2.4.2.1. Identificación de causas
78
2.4.3.
Diagrama de Hilos
80
2.4.4.
Diagrama de Pareto
80
2.5.
Identificación de los problemas en el proceso
83
ix
N°
Descripción
Pág.
2.6.
Analizar los problemas identificados del trabajo
83
2.7.
Análisis del proceso y preparación de pruebas
84
2.8.
Análisis del proceso TEMPCORE
84
2.9.
Control de calidad
85
2.10.
Extracción de muestras
86
2.10.1.
Selección y preparación de probetas
87
2.11.
Ensayos realizados en Pruebas “A” y Pruebas “B”
87
2.11.1.
Pruebas “A”
88
2.11.2.
Pruebas “B”
89
2.12.
Ensayos tecnológicos
91
2.12.1.
Ensayo de doblado
91
2.13.
Composición química de pruebas B
93
2.14.
Costos del proceso de fabricación de varillas
94
CAPÍTULO III
PLANTEAMIENTO DE SOLUCIÓN Y EVALUACIÓN
ECONÓMICA DE LA IMPLANTACIÓN
N°
Descripción
3.1.
Planteamiento y análisis de la alternativa de diseño
Pág.
100
y optimización del sistema de producción
3.2.
Descripción de la propuesta
100
3.3.
Análisis de la nueva alternativa
101
3.4.
Análisis de lo actual con lo propuesto
102
3.4.1.
Propiedades mecánicas
102
3.4.2.
Porcentaje de manganeso
103
3.4.3.
Diámetro interior de tubos
104
3.4.4.
Parámetros Tempcore
105
3.5.
Costo total de la propuesta de mejora del proceso
106
de fabricación de varillas Termotratadas
3.6.
Evaluación económica y financiera
106
3.6.1.
Plan de inversión y financiamiento
106
3.7.
Análisis Costo - Beneficio
108
x
N°
Descripción
Pág.
3.7.1.
Coeficiente Beneficio / Costo (B/C)
109
3.8.
Periodo de recuperación de la inversión
109
3.9.
Programación para puesta en marcha
110
3.9.1.
Planificación y cronograma de implementación
110
3.9.2.
Cronograma de implementación de la propuesta
112
3.10.
Conclusiones y recomendaciones
112
3.10.1.
Conclusiones
112
3.10.2.
Recomendaciones
113
GLOSARIO DE TÉRMINOS
115
ANEXOS
117
BIBLIOGRAFÍA
125
xi
ÍNDICE DE CUADROS
N° Descripción
Pág.
1.
Producto terminado 2012 (Toneladas)
48
2.
Consumo de materia prima 2012 (Toneladas)
49
3.
Diámetro y número de tubos
85
4.
Costo de producción de la palanquilla
94
5.
Costo de producción de laminación
95
6.
Costo por producto fuera de norma año 2012
95
7.
Costo por tiempo perdido año 2012
96
8.
Costo de tubos para Tempcore
97
9.
Costo por incumplimiento de producción objetivo 2012
98
10. Costo por aumento del porcentaje de manganeso
99
11. Costo por capacidad no utilizada en la planta
99
11. Costos de la inversión para mejorar el proceso
106
12. Ahorro mensual y anual por diseñar y optimizar el proceso
107
productivo
14. Costo – Beneficio
108
15. Periodo de recuperación de la inversión
110
xii
ÍNDICE DE GRÁFICOS
N° Descripción
Pág.
1.
Modelo del proceso ANDEC S.A.
41
2.
Defectos en producto terminado 2012 (Toneladas)
50
3.
Relación resistencia-fluencia 8 mm
59
4.
Resistencia a la tracción 8 mm
59
5.
Límite de fluencia 8 mm
60
6.
Porcentaje de alargamiento 8 mm
61
7.
Relación resistencia-fluencia 10 mm
62
8.
Resistencia a la tracción 10 mm
63
9.
Límite de fluencia 10 mm
64
10. Porcentaje de alargamiento 10 mm
65
11. Relación resistencia-fluencia 12 mm
66
12. Resistencia a la tracción 12 mm
67
13. Límite de fluencia 12 mm
68
14. Porcentaje de alargamiento 12 mm
69
15. Relación resistencia-fluencia 32 mm
70
16. Resistencia a la tracción 32 mm
71
17. Límite de fluencia 32 mm
72
18. Porcentaje de alargamiento 32 mm
73
19. Diagrama causa-efecto
79
20. Pareto de defectos
80
21. Propiedades mecánicas actuales y propuestas
102
22. Porcentaje de manganeso actual y propuesto
104
xiii
ÍNDICE DE TABLAS
N° Descripción
Pág.
1.
Composición química enero 2010
51
2.
Composición química enero 2011
52
3.
Parámetros Tempcore actual
57
4.
Pruebas A
88
5.
Pruebas B
90
6.
Diámetro de mandril
91
7.
Composición química de pruebas B
93
8.
Diámetro interior de tubos actuales y propuestos
104
9.
Parámetros Tempcore actuales y propuestos
105
xiv
ÍNDICE DE IMÁGENES
N°
Descripción
Pág.
1.
Construcción y montaje del nuevo tren de laminación
4
2.
Fundición de la chatarra y productos ANDEC
5
3.
Varilla soldable sismorresistente
6
4.
Sello de calidad varilla INEN
8
5.
Colada contínua acería
9
6.
Nave 1 y 2 ANDEC
9
7.
Chatarra naval
10
8.
Logo de ANDEC
11
9.
Cultura corporativa
12
10. Palanquilla
18
11. Multigarra
20
12. Patio de chatarra
20
13. Varillas corrugadas soldables
24
14. Barras redondas
24
15. Barras cuadradas
25
16. Alambrón
25
17. Alambre grafilado
26
18. Alambre trefilado
27
19. Ángulos
27
20. Mallas electrosoldadas
38
21. Pletinas
29
22. Plan Renova
47
23. Proceso Tempcore
54
24. Diagrama Tempcore
54
25. Estructura de varilla termotratada
57
26. Proceso de fabricación varillas
75
27. Rodillos de laminación
76
28. Ensayo de tracción
81
29. Defecto de rayadura
82
xv
N°
Descripción
Pág.
30. Proceso Tempcore
84
31. Cajón Tempcore y mesa de enfriamiento
84
32. Toma de temperatura con pirómetro óptico
86
33. Mesa de enfriamiento
86
34. Máquina de ensayos WOLPERT
87
35. Máquina de doblado OSCAM
92
xvi
ÍNDICE DE ANEXOS
N°
Descripción
Pág.
1.
Localización y límites ANDEC S.A.
118
2.
Estructura orgánica ANDEC S.A
119
3.
Diagrama de flujo operacional
120
4.
Diagrama de hilos
121
5.
Tubo Tempcore para 12 mm
122
6.
Doblado 180°
123
7.
Cronograma de actividades
124
xvii
AUTOR:
TEMA:
CÉSAR AUGUSTO VILLAVICENCIO CABRERA
“DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN:
PROCESO DE
FABRICACIÓN DE LA VARILLA DE ACERO
DE LA EMPRESA ANDEC S.A.”
DIRECTOR: ING. JUAN ALBERTO FIENCO VILLAMAR
RESUMEN
El estudio se basa en mejorar el proceso de fabricación de varillas, para
mejorar la productividad y reducir el desperdicio, para contribuir con el
mejoramiento continuo de los procesos e imagen de ahorro de la empresa
ANDEC S.A., para incentivar al talento humano en la solución de problemas
existentes en la organización. La metodología aplicada en el proceso de
fabricación de varillas termotratadas se basa en el método científico utilizando
técnicas, ensayos de laboratorio y herramientas de calidad entre las cuales
tenemos: Diagrama Causa-Efecto, Diagrama de Flujo Operacional, Diagrama
de Recorrido y Diagrama de Pareto. Los resultados en las propiedades
mecánicas obtenidas en las pruebas realizadas en laminación en caliente,
depende de algunas variables como: ajuste del tren laminador, parámetros en
el proceso tempcore, temperatura de la materia prima, velocidad de
laminación y en especial el porcentaje en el elemento manganeso de la
composición química de la materia prima. Análisis de las pérdidas económicas
durante el año 2012 por varios problemas que se presentaron en el proceso
como: material no conforme, paradas no programadas y pérdidas de tiempo
por constantes controles en el producto terminado, por cumplimiento de
especificaciones con resultados cerca del mínimo. La Propuesta para
solucionar el problema existente en el proceso de fabricación es diseñar y
optimizar el sistema de producción con la aplicación de esta mejora podemos
disminuir los tiempos improductivos y desperdicios del proceso de producción
y tendremos un ahorro de $ 553.701 mensuales, realizando una inversión de $
38.800, con un B/C de 14,27 lo que permite que el estudio sea muy rentable y
recuperando la inversión en el primer mes, inclusive con ganancia.
Palabras Claves: productividad, proceso, optimizar, diseño, determinar,
analizar, verificar, resultados.
Sr. César A. Villavicencio C.
C.C. 0913438453
Ing. Mec. Juan A. Fienco Villamar
Director de tesis
xviii
AUTHOR:
SUBJECT:
CÉSAR AUGUSTO VILLAVICENCIO CABRERA
"I DESIGN AND OPTIMIZATION OF THE PRODUCTION
SYSTEM: PROCESS OF PRODUCTION OF THE BAR OF
STEEL OF THE COMPANY ANDEC CORP."
DIRECTOR:
ING. JUAN ALBERTO FIENCO VILLAMAR
SUMMARY
The study is based on improving the process of production of bars, to improve
the productivity and to reduce the I waste, to contribute with the continuous
improvement of the processes and image of saving of the company ANDEC
CORP., to motivate to the human talent in the solution of existent problems in
the organization. The methodology applied in the process of production of bars
termotratadas is based on the scientific method using technical, laboratory
rehearsals and tools of quality among which we have: Diagram Cause-effect,
Diagram of Operational Flow, Diagram of Journey and Diagram of Pareto. The
results in the mechanical properties obtained in the tests carried out in
lamination in hot, it depends on some variables as: adjust of the train
laminador, parameters in the process tempcore, temperature of the matter
prevails, lamination speed and especially the percentage in the element
manganese of the chemical composition of the matter prevails. Analysis of the
economic losses during the year 2012 for several problems that were
presented in the process like: material doesn't conform, not programmed stops
and losses of time for constants controls in the finished product, for execution
of specifications with results near the minimum. The Proposal to solve the
existent problem in the process of production is to design and to optimize the
production system with the application of this improvement we can diminish the
unproductive times and waste of the production process and we will have a
saving of $553.701 monthly, carrying out an investment of $38.800, with a B/C
14,27 what allows that the study is very profitable and recovering the
investment in the first month, inclusive with gain.
Key words: productivity, process, to optimize, I design, to determine, to
analyze, to verify, results.
Sr. César A. Villavicencio C.
Ing. Mec. Juan A. Fienco Villamar
C.C. 0913438453
Thesis director
xix
PRÓLOGO
El contenido de esta tesis es el esfuerzo, dedicación y constancia para
poder implementar el diseño y optimización del sistema de producción, en el
proceso de fabricación de varillas de la empresa ANDEC S.A.
Cada capítulo descrito a continuación detallaremos y aplicaremos de una
forma técnica, clara y resumida de todos los conocimientos adquiridos a lo
largo de la carrera de ingeniería industrial.
En el capítulo I que es de fundamentación del problema, hablaremos de
la empresa ANDEC S.A., sus antecedentes, cuando se fundó, donde está
localizada, su participación en el mercado, la organización, sus productos y
servicios, la visión, la misión, los objetivos y los justificativos que tenemos para
implementar el diseño y optimización del sistema de producción, con base en
su marco teórico y la metodología que usaremos para esta investigación. Se
detalla los recursos humanos y productivos de la empresa, distribuidos los
equipos en el proceso productivo. Además se describe de forma detallada el
problema existente actualmente.
El capítulo II describiremos los resultados y análisis, daremos un
diagnóstico del proceso de fabricación de varillas, para utilizar la información,
utilizaremos herramientas de calidad para identificar el problema como son:
Diagrama de Pareto, Causa-Efecto y de Recorrido. También veremos los
costos que generan cada uno de estos problemas, el total de pérdidas
económicas que ocasionan a la empresa y el diagnóstico junto con nuestra
propuesta.
En el capítulo III que es el planteamiento de solución y evaluación
económica de la implantación, en el mismo que se encuentra identificado los
problemas y descrito el diagnóstico, viene nuestra propuesta de mejora que es
aplicar el diseño y optimización del sistema de producción.
CAPÍTULO I
FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA
1.1 Problema
Uno de los principales problemas existentes en nuestra planta, es las
paradas no programadas, debido a la relación resistencia-fluencia que se
encuentra cerca de la especificación mínima 1,25; exigida por la norma de
referencia NTE INEN 2167. Por la presencia de este inconveniente se pierde
tiempo en: ajuste del tren de laminación, cambios en el proceso Tempcore,
evacuación de materia prima del horno de precalentamiento, constantes
inspecciones en proceso y producto terminado; además se realizan ensayos
físicos y mecánicos de forma permanente. Como consecuencia de este
inconveniente, se deriva en producto fuera de norma y baja productividad.
Los principales problemas que presentan las varillas de acero para
refuerzo de hormigón armado en nuestro País, es que posee valores bajos en
el coeficiente sísmico, es decir la relación resistencia- fluencia con valores
cercanos a la especificación mínima exigida por la norma de referencia NTE
INEN 2167, es el inconveniente de mayor importancia en el acero para
refuerzo de hormigón armado, comercializado en el mercado ecuatoriano.
1.2 Historia de la siderurgia
En nuestro País la actividad siderúrgica tiene su inicio en 1964, los
trenes de laminación adquiridos en esa época, eran usados, y de procedencia
Italiana. Además los técnicos y profesionales en siderurgia que había en estas
décadas eran extranjeros. Se trabajaba sin normativa nacional, se utilizaba
normas de referencia externas, especialmente las ASTM. Esta actividad tiene
una estrecha relación con los inicios del desarrollo económico de nuestra
Fundamentación del problema 3
nación, y muy particular con los proyectos del gobierno, tanto en sus obras de
infraestructura, como el impulso del sector de la construcción.
La gran demanda y aceptación que tuvo el producto hacia sus clientes,
motivo que inversionistas montaran nuevas empresas para la fabricación de
varillas de acero para refuerzo de hormigón armado. Esto motivo que
fabricantes y sectores interesados se pongan de acuerdo para elaborar una
norma nacional.
Desde el año 1964 hasta mediados del 2000, toda la producción de
varillas para refuerzo de hormigón armado, se fabricaba con grado de acero
extraduro, es decir con un contenido de carbono de 0,40; para la validación de
resultados se utilizaba la norma de referencia ASTM 615 o su equivalente
posteriormente la norma NTE INEN 102. Esta varilla tiene más resistencia y es
de enfriamiento natural.
A partir del año 2000 llega al País la nueva tecnología de fabricar varillas
de acero, bajo la técnica del proceso térmico. Esto modifica el grado de acero
de las varillas y sus propiedades mecánicas. Teniendo la necesidad de
elaborar una nueva norma nacional con diferentes especificaciones que el
documento técnico anterior. El nuevo documento normativo es la norma NTE
INEN 2167 o su equivalente la ASTM 706.
Este documento ha tenido algunas revisiones, debido a mejoramiento de
la calidad del producto y necesidades de los clientes del sector de la
construcción.
El gobierno central y la industria siderúrgica ecuatoriana, están
comprometidos responsablemente con los procesos de conservación del
medio ambiente tanto dentro de sus operaciones como en proyectos externos
que persigan este fin, es así, como suscribe un convenio con el Ministerio de
Producción e Industrias para la chatarrizacion que promueve el Plan Renova;
proyecto destinado a la renovación del parque automotor de servicio de
transporte público del Ecuador mediante la exoneración de aranceles para
unidades nuevas.
Fundamentación del problema 4
La industria siderúrgica de Nuestro País, se encuentra en constante
mejoramiento de sus procesos de producción. En los últimos años han
adquirido tecnología, equipos y capacitación dentro y fuera de nuestras
fronteras. Los principales países proveedores de estos servicios son: España,
Italia, Estados Unidos de Norte América, México, Brasil y Colombia.
Nuestro País necesita anualmente 550.000 toneladas métricas de acero
para refuerzo de hormigón armado, para satisfacer la demanda del sector de
la
construcción.
Los
principales
fabricantes
son:
ANDEC, ADELCA,
NOVACERO y TALME.
1.2.1 Historia de la empresa
Las necesidades inherentes al desarrollo de nuestro país exigían una
respuesta apropiada a la demanda de la industria de la construcción, de esta
forma surgió ANDEC, Acerías Nacionales del Ecuador, en el año 1.969
brindando al país el ingrediente que han posibilitado un rápido empuje a la
Industria.
En 1996 buscando la excelencia en satisfacción a nuestros clientes se
determina realizar un estudio de mercado, orientado a nuestro mercado meta,
dejando como resultado la necesidad de diversificar nuestros productos en la
línea de perfiles, tales como: ángulos, pletinas, barras cuadradas, mallas
electrosoldadas. Iniciando en este año la fabricación y comercialización.
IMAGEN N° 1
CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE NUEVO LAMINADOR
Fuente:
Departamento Laminación en Caliente
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 5
Cerca de 450 empleados entre obreros calificados, ingenieros y técnicos,
aúnan sus esfuerzos para contribuir al desarrollo nacional. Habiendo obtenido
una producción hasta la fecha de 2´200.000 toneladas métricas de varilla de
hierro para la construcción, material que ha sido empleado en obras de
ingeniería y en general en casi todos los proyectos de importancia para la
infraestructura del país.
Andec como una manera de mantener sus estándares de calidad
mantiene un sistema de Gestión de Calidad certificado por BUROBERITAS,
única Industria siderúrgica, que posee todos los sellos de calidad INEN en
todos sus productos.
Sus elevados estándares de calidad internacional testimonian el nivel al
que pueden acceder las Empresas Ecuatorianas cuando se lo proponen, es
una de las industrias del país, cuyos productos y procesos son sometidos a
los estrictos controles de Calidad y Auditada permanentemente por el INEN.
Actualmente se encuentra trabajando en validar sus métodos de ensayos
y competencia técnica, para obtener la acreditación de sus laboratorios, bajo
la normativa ISO 17025.
IMAGEN N° 2
FUNDICIÓN DE CHATARRA Y PRODUCTOS
Fuente:
Revista de productos Control de Calidad
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 6
IMAGEN N° 3
VARILLA SOLDABLE SISMORRESISTENTE
Fuente:
Revista de productos Control de Calidad
Elaborado por: César Villavicencio C.
Se inicia una nueva etapa con la innovación del proceso productivo,
denominado
TEMPCORE,
el
producto
terminado
son
las
varillas
SOLDABLES, fabricadas bajo la norma ASTM A-706 ó INEN 2167
consiguiendo de esta manera productos de excelentes propiedades
mecánicas como resistencia, dureza, tenacidad y ductilidad, satisfaciendo las
exigencias técnicas del mercado nacional e internacional.
1.3 La empresa
La Empresa ANDEC S.A., cuenta con un terreno que comprende un área
de aproximadamente 290.120,48 m2. Actualmente es administrada por el
Instituto de Seguridad Social de las Fuerzas Armadas (ISSFA).
Estructuralmente la empresa está integrada por las siguientes gerencias:
Gerencia General, Responsabilidad Social, Talento Humano, Financiera,
Materia Prima, Logística, Laminación y Comercial.
El Complejo Siderúrgico, cuenta con las siguientes naves y procesos
productivos:
Laminación en caliente nave # 1 se encuentra instalado un tren
laminador con un total de 25 cajas laminadoras y una mesa de enfriamiento
automatizada, cizalla “Germán”, atadora de paquetes, pesajes del producto y
Fundamentación del problema 7
un tren POMINI FARREL o Monoblock, es una bobinadora donde se fabrican
alambrones menores a 10mm.Una atadora de rollos y un formador de cuatro
rollos, luego son transportados y almacenados.
En la nave # 2 se realiza el abastecimiento de palanquillas de acero
hacia el horno de precalentamiento, el mismo que está distribuido en tres
zonas de calentamiento con tres quemadores cada uno, el horno
“BASCOTECNIA” tiene capacidad para 100 toneladas.
Se realizan montajes y mantenimiento de cajas laminadoras con la
ayuda de volteadores hidráulicos, cambio de rodillos y desmontajes, cabina de
operación del tren laminador,
maquinarias
de trefilado y grafilado,
enderezadoras, evacuación y almacenaje de productos.
Nave de electrosoldado, cuenta con dos máquinas para la elaboración
de mallas electrosoldadas. Además con una máquina de la marca “Beta
Syster”, cortadora de malla, dobladora de viga y dobladora de estribos, para la
elaboración de conformados.
La Planta de fundición o Acería, tiene como materia prima al desecho
metálico “chatarra” cuenta con una nave industrial y está distribuida de la
siguiente manera: horno de arco eléctrico DANIELLI, horno cuchara
DANIELLI, colada continua y refractario.
Captación de Materia prima cuenta con dos Prensas móviles modelo
“Sierra” de procedencia Americana y dos prensas estables de compactación y
corte, Vezzani y Sierra 700. Tiene equipos pesados para la movilización de
chatarra hacia la Acería.
ANDEC S.A. en su nómina cuenta con 950 personas, que están
distribuidas, en un 60% de obreros y el 40% de empleados, su base se
encuentra en la educación, formación, habilidades y experiencia apropiadas
para el desempeño de cada una de sus actividades. A su vez el personal se
encuentra en capacitación permanente. En el mercado local actualmente tiene
una representación del 65%, y a nivel nacional es del 40%.
Fundamentación del problema 8
ANDEC S.A. es una industria siderúrgica ecuatoriana, que está
comprometida responsablemente con los procesos de conservación del medio
ambiente tanto dentro de sus operaciones como en proyectos externos que
persigan este fin.
La empresa ANDEC posee en todos sus productos sellos de calidad
INEN, certificación a su sistema de calidad bajo la norma ISO 9001-2008 y
certificación en Sistemas Integrados.
IMAGEN Nº 4
SELLO DE CALIDAD VARILLAS
Fuente:
Departamento Control de Calidad
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.3.1 Datos de la empresa
1.3.2 Quienes somos
La
empresa
ANDEC
dentro
del
sector
de
la
construcción
y
comercialización de sus productos aporta al país con más de 60.000 plazas
de trabajo, de forma directa e indirecta, lo que permite generar una actividad
Fundamentación del problema 9
productiva permanente, acompañada de una amplia gama de productos, tales
como: varilla soldable, mallas electrosoldadas, barras redondas, alambre
grafilado y trefilado, alambrón y barras cuadradas.
A solicitud de nuestros clientes, estamos en capacidad de realizar lotes
especiales de producción, tanto en diámetros y longitudes, con la finalidad de
aportar en la optimización de costos de nuestros clientes.
IMAGEN Nº 5
IMAGEN Nº 6
COLADA CONTINUA ACERIA
NAVE 1 Y 2 ANDEC
Fuente:
Sección Colada continua
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fuente:
Departamento de Despachos
Elaborado por: César Villavicencio C.
Todos los productos han sido sometidos a los más estrictos controles de
calidad, a través de los organismos competentes (INEN), cuyos resultados
están siempre a disposición de nuestros demandantes.
Nuestro nivel de desarrollo comercial nos permite tener los estudios
listos para nuevos procesos tecnológicos constructivos, recibiendo constante
capacitación, tanto interna, como en el exterior, para tener una perspectiva
clara de estos avances y estar preparados para los cambios del futuro.
1.3.3 Localización
La microlocalización del proyecto se refiere al cantón, parroquia, barrio
en el que se encuentra ubicada la empresa. La empresa se encuentra ubicada
Fundamentación del problema 10
en la provincia del Guayas, en su capital la ciudad de Guayaquil y el área
Urbana y para mayor especificación en el sector del Guasmo Central. Junto a
Troncal Sur de la METROVIA.
Las instalaciones del Complejo Siderúrgico ANDEC S.A., de acuerdo a
la Nomenclatura Urbana de la ciudad de Guayaquil, se encuentran ubicadas
en el cuadrante sur-este de esta ciudad, en la Av. Las Esclusas Solar 9 Primer
Pasaje 12C SE Mz. 2009 (Guasmo Central)/Telfs.: 04 2482833 Fax: 04
2482826.Las coordenadas centrales UTM del polígono de ubicación de las
instalaciones son 625.962 E y 9’750.513 N.
 Call Center: 1800263327
 Andec Quito: Av. Pedro Vicente Maldonado 10555 y AyapambaTelfs.: 02
2684166/02 2675920
 Andec Cuenca: Av. Remigio Tamariz 1-62 y Av. Solano, Edificio office 4to.
Piso ofc. 4 2a – 2b/Telfs.: 07 4078145/8146
La empresa tiene salida al mar, se escogió esta ubicación debido a que
las embarcaciones que entran por el Río Guayas hasta las instalaciones de
ANDEC, transportando la materia prima, que es la chatarra para el proceso de
acería, con la finalidad de elaborar la palanquilla.
IMAGEN Nº 7
CHATARRA NAVAL
Fuente:
Proceso de materia prima Acería
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 11
1.3.4 Identificación según Código Internacional Industrial Uniforme
El CIIU es un código o clasificación Industrial que identifica la actividad
económica del bien o servicio que ofrece una empresa productiva, en la cual
está basado el proyecto y corresponde al grupo de productos de hierro y
acero elaborados por la Industria en la cual está dirigido a la empresa ANDEC
que se dedica a la Fabricación, comercialización y distribución de productos
de acero.
A continuación se describe el CIIU que la empresa se encuentra
identificada debido a su actividad productiva que es el trabajo con productos
de hierro y acero.
 2710 Fabricación de productos primarios de hierro y acero.
 2731 Fundición de hierro y acero.
IMAGEN Nº 8
LOGO DE ANDEC
ANDEC ACERIAS NACIONALES DEL ECUADOR
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
ANDEC S.A. es la primera industria siderúrgica del Ecuador que fabrica y
comercializa acero de calidad a nivel nacional.
Fundamentación del problema 12
1.3.5 Plan estratégico de ANDEC
ANDEC cuenta con un Departamento de Desarrollo Organizacional,
encargado de revisar y mantener los cambios que la organización establezca,
para enfrentar los cambios que se generan en el negocio del acero y así poder
ser competitivo en el mercado de la construcción.
El Plan Estratégico de ANDEC S.A. es la clave para un manejo eficiente
de la producción y comercialización de sus productos laminados, con la
finalidad de obtener la satisfacción total de sus clientes y distribuidores.
1.3.6 Cultura Corporativa
La cultura corporativa de una empresa, es la imagen que el público tiene
de ella. Una empresa, puede conseguir un buen índice de ventas en el
mercado, e incrementar su volumen de ingresos, a través de su imagen
corporativa, y darse a conocer por todo el mundo.
De la misma manera puede crearse el efecto contrario, puede llegar a
desaparecer si su imagen no es satisfactoria. Algunos de los aspectos que
debemos tener en cuenta, a la hora de crear una imagen corporativa, serán
los siguientes: Comunicación visual, el diseño y lanzamiento del producto,
interiorismo y la arquitectura corporativa.
IMAGEN Nº 9
CULTURA CORPORATIVA
Fuente:
Dpto. Desarrollo Empresarial
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 13
1.4.7 Misión
Para ANDEC S.A. la misión es una filosofía de mucha ayuda en su
organización tanto es así que todos son participes de cumplir para llegar a la
meta propuesta por los lideres organizacionales.
“Fabricar y entregar oportunamente productos de acero de
Calidad
certificada
a
precios
competitivos
para
satisfacer
a
nuestros clientes”.
1.3.8 Visión
El no tener una visión en una empresa es como no saber a dónde se
quiere llegar, por ello la visión es tener una proyección de futuro de 10 años y
tiene que ser monitoreada por los ejecutivos de la empresa.
“Líder Nacional en la Industria del Acero para la construcción, a fin de
satisfacer las necesidades del mercado interno e incursionar en el
internacional con calidad, servicio y protección al medio ambiente.”
A fin de ofrecer:
 Al Inversionista, una adecuada rentabilidad
 Al Trabajador, seguridad y bienestar
 Al País, apoyo a su desarrollo y crecimiento socioeconómico.
1.3.9 Valores
En ANDEC se encuentran definidos, los mismos que contribuyen con el
hacer empresarial e imagen de la organización, entre los valores que la
distinguen están:

Liderazgo empresarial

Calidad total

Servicio al cliente interno y externo

Creatividad e innovación tecnológica
Fundamentación del problema 14

Lealtad consigo mismo y con la empresa

Apoderamiento del personal

Fe positiva y mística en el trabajo

Comunicación doble vía

Respeto a las personas y políticas de la empresa

Crecimiento empresarial y beneficios al personal

Reconocimiento al desempeño de las personas

Protección al medio ambiente

Responsabilidad en su trabajo.
1.3.10 Política de Calidad de la Empresa
Satisfacer al cliente fabricando productos de Acero de alta calidad, conforme a normas técnicas y legales; cumpliendo los objetivos propuestos y la
permanente mejora.
1.3.11 Política Empresarial
ANDEC S.A. como empresa Siderúrgica se compromete a mantener y
mejorar el bienestar de su Talento Humano, enmarcado dentro del concepto
de
Responsabilidad
Social,
aplicando
una
adecuada
planificación
e
implementación de programas de Seguridad y Salud en el Trabajo, para
prevenir, controlar los riesgos y mejorar la calidad de vida. Cumpliendo con las
normas y procedimientos establecidos con la legislación vigente.
1.4
Justificativos
La información que se obtenga ayudará a las empresas productoras a
mejorar sus características mecánicas y contribuir con el sector de la
construcción, para el diseño de estructuras sismorresistentes con varillas
termotratadas para refuerzo de hormigón.
Este estudio se justifica porque se profundizará el conocimiento de la
relación
resistencia-fluencia,
se
desarrollará
una
metodología
de
investigación. Se investigará y seleccionará información, se pondrá en
Fundamentación del problema 15
práctica la formación académica lograda para el desarrollo del presente
trabajo.
En los últimos años se ha evidenciado un incremento en la actividad
sísmica del planeta. Por este motivo, las edificaciones modernas de hormigón
armado exigen mejores materiales de construcción para poder resistir de
mejor manera las inclemencias de la naturaleza especialmente los sismos.
Las características mecánicas del acero que brinda el refuerzo al hormigón, se
debe poseer cada vez mejores características de resistencia y flexibilidad,
para soportar todas las cargas que se generen una estructura.
Ante este problema de mejorar las características mecánicas de las
varillas de acero para refuerzo de hormigón armado, se ve en la necesidad de
realizar esta investigación. Por medio de este estudio, se obtendrá
información valiosa que ayudará a la industria ecuatoriana a fabricar una
varilla de mejor calidad.
Con una varilla de mejor calidad, las edificaciones brindarán mayor
seguridad; serán más resistentes a sismos y esto es de gran importancia,
ya que Ecuador y toda la región Interandina del continente se encuentra en
una zona sísmica.
Industrialmente los beneficios serán enormes, la empresa o las
empresas que obtengan la información de este estudio estarán un paso
adelante, ya que los resultados que arroje esta investigación ayudarán a
ajustar los diferentes procesos de manufactura de las varillas, y de este modo
ofrecer un producto de mejor calidad a nuestros clientes y al mercado en
general.
En lo personal, se reforzarán los conocimientos aprendidos en las aulas,
autoaprendizaje y trabajos de mejoramiento en la industria siderúrgica; y por
medio de la investigación y la experimentación, se tendrán conocimientos
más profundos sobre el tema.
Los Justificativos del proyecto son los siguientes:
Fundamentación del problema 16
 Mediante este estudio contribuir con la fabricación de mejores materiales
para el sector de la construcción, para que contribuyan con diseño de
estructuras sismorresistentes.
 Competir con empresas ya constituidas legalmente en el ámbito
productivo que fabriquen varillas para refuerzo de hormigón armado
como son (ADELCA, NOVACERO, TALME, etc.).
 Mayor productividad, se eliminaran paradas no programadas, debido a
constantes ajustes en proceso de producción y ensayos de verificación
por parte de Control de Calidad.
 Se optimizará los recursos y se mejorará la calidad de la varilla de acero,
con mejores propiedades mecánicas, tendrá las ventajas como: más
deformación plástica, mayor porcentaje de alargamiento y sobre todo
aumentar la actual relación de Resistencia-Fluencia, que se comercializa
en el mercado.
1.5
Objetivos
1.5.1 Objetivo general
Determinar las propiedades mecánicas y su relación resistencia-fluencia
en las varillas de acero para refuerzo de hormigón armado, que se
comercializa actualmente para el sector de la construcción y así poder
alcanzar una mayor productividad.
1.5.2 Objetivos específicos
 Realizar ensayos de resistencia a la tracción, para verificar las
propiedades mecánicas existentes en las varillas de refuerzo de
hormigón armado.
 Realizar pruebas en laminación en caliente, con diferentes parámetros
en el tren de laminación en caliente y en el proceso TEMPCORE.
Fundamentación del problema 17
 Realizar
análisis
químico
vía
espectrómetro,
para
verificar
la
composición química en cada prueba realizada.
 Analizar y desarrollar el estudio técnico, de los resultados obtenidos en
diferentes pruebas, ejecutadas en varillas de varios diámetros.
 Determinar la sostenibilidad económica del incremento de la relación
resistencia-fluencia en las varillas de acero para el mercado de la
construcción.
1.6
Descripción de la empresa
1.6.1 Estructura orgánica ANDEC
La estructura orgánica de la empresa ANDEC S.A. está conformada por
ocho Gerencias, la misma que se encuentran descritas y detalladas en el
anexo # 2.
1.7
Recursos productivos
1.7.1 Terreno y maquinaria
La empresa ANDEC, cuenta con dos ventajas competitivas que ratifican
su liderazgo en el mercado del acero en el Ecuador. La primera es que al
encontrarse ubicada cerca al puerto marítimo, sus insumos y materia prima
(palanquillas) llegan con un menor costo por concepto de transporte y en
menos tiempo al complejo.
1.7.2 Canal de deshuese de chatarra naval
La segunda ventaja es que cuenta con un canal por el rio guayas, el
mismo que sirve para poder anclar chatarra naval que es utilizada para el
proceso de fundición. En dicho canal se adelanta con el proceso de corte y
selección de materiales ferrosos y no ferrosos, este último es vendido a una
empresa que opera en el interior del complejo y tiene convenio con ANDEC.
Fundamentación del problema 18
1.7.3 Alimentación de las dos Plantas
La planta de acería cuenta con una subestación eléctrica que transforma
el voltaje de la línea de 69.000 voltios al consumo local. En cambio la planta
de laminación se alimenta de una línea de alta tensión de 13.800 voltios para
luego mediante la sala de transformadores reducir el voltaje, dependiendo del
diseño y potencia de los motores de la planta.
1.7.4 Recursos humanos
El recurso humano que forma esta empresa, se siente comprometido e
identificado con los objetivos de la organización. En cada proceso dan todo de
sí para que la compañía crezca y se mantenga en el lugar de privilegio, y la
retribución es el crecimiento intelectual y personal.
A continuación se detalla la distribución del personal que labora en la
empresa ANDEC, tanto administrativos, como operativos:
 Administrativos
370
 Operativos
520
 Total
890
1.7.5 Recursos materiales
IMAGEN N° 10
PALANQUILLA
Fuente:
Departamento Producción Acería
Elaborado por: César Villavicencio C.
Nuestra Acería produce alrededor de 95.000 toneladas anuales, el resto
de palanquilla se lo importa de varios países, entre ellos; México, Turquía,
Brasil y Estados unidos de Norte América. En la acería se fabrica el producto
semielaborado que constituye la materia prima para la producción de varillas.
Fundamentación del problema 19
La palanquilla debe tener ciertas medidas de acuerdo al laminador de
que se disponga, grado de acero, según el tipo de varillas a fabricar. Se
fabrica básicamente en dos grados. La diferencia específica entre ambos,
radica en el contenido de carbono, que da al acero las características
mecánicas de resistencia a la tracción, fluencia y alargamiento.
Para elaborar la palanquilla se utiliza como materia prima la chatarra
que, en términos metalúrgicos, se entiende como cualquier material de hierro
de desecho procedente de los diversos procesos de fabricación de
maquinarias y otros artículos, así como también toda pieza metálica o resto de
ella que por la causa que fuera ya no sea utilizable para el fin para el que fue
creada.
En la acería, se utiliza chatarra proveniente de desperdicios de
laminación, de desguace (de barcos),
de latas de envases, hojalatas y
retornos de acería.
El uso de esta materia prima convierte a FUNASA en una industria
recicladora, ayudando a reducir el impacto ambiental y produciendo con
responsabilidad, para contribuir con el medio ambiente.
El Complejo Siderúrgico ANDEC cuenta actualmente con un extractor de
gases y polvos, los mismos que son recogidos en bolsas normalizadas y
depositadas en un terreno diseñado para este tipo de material particulado.
Este terreno contiene celdas de cargas diseñadas para almacenar el tipo de
material y cuenta con todos los permisos exigidos por los organismos de
control.
1.7.5.1 La chatarra
La chatarra es la materia prima para la industria de la fundición, es decir
para la elaboración de la palanquilla; es todo desperdicio metálico,
proveniente de embarcaciones navales, desperdicios de laminación y
desguace, entre otras fuentes. ANDEC recoge la chatarra en el sitio que
almacena el proveedor, sin costo alguno por concepto de transportación hacia
Fundamentación del problema 20
la planta de fundición. En las siguientes imágenes observamos la
manipulación de la chatarra.
IMAGEN N° 11
MULTIGARRA
Fuente:
Departamento Patio y Movimiento Acería
Elaborado por: César Villavicencio C.
IMAGEN N° 12
PATIO DE CHATARRA
Fuente:
Departamento Materia Prima Acería
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.7.6
Recursos físicos
1.7.6.1 Descripción de las máquinas utilizadas
1.7.6.2 Horno eléctrico
Calienta la chatarra por el Arco Eléctrico que salta en el interior del
Horno entre electrodos dispuestos para este fin, por intermedio del baño. Está
formado por una cuba de chapa de acero de forma cilíndrica, revestida de
Fundamentación del problema 21
material refractario. Tiene una capacidad nominal de 15 toneladas, pero se ha
logrado obtener hasta 18 toneladas de acero líquido.
El horno está recubierto por material refractario. Debe considerarse en el
horno varias partes siendo éstas subsolera, solera, talud, piquera, bóveda. A
estas zonas, debido a su contacto con el acero, es decir, sometida a
esfuerzos mecánicos, físicos, químicos, térmicos, etc., se les debe
proporcionar un mantenimiento constante y adecuado.
El horno está herméticamente cerrado por una bóveda refrigerada y con
núcleo de material refractario, atravesada por 3 columnas de electrodos a
través de orificios ajustados por camisas refrigeradas por agua.
El horno se carga por la parte superior, desplazando la bóveda y
subiendo los electrodos.
1.7.6.3 Electrodos
Son de grafito, moldeados en forma cilíndrica. Tienen 14 pulgadas de
diámetro y 156 cm de longitud, con un peso promedio de 300 kg. Están
provistos en sus dos extremos de orificios roscados a los que se acopla una
pieza de unión llamada “neplo”, que consiste en un cilindro roscado, del
mismo material, que sirve para empalmar dos electrodos consecutivos.
Estos elementos sirven para llevar la corriente eléctrica al interior del
horno y formen arcos eléctricos entre sus extremos, para iniciar el proceso de
fundición de la carga.
1.7.6.4 Alimentación eléctrica
Este sistema está formado por un transformador de 7.500 kilo voltio
amperio de potencia, cuyo primario está conectado a la red de alta tensión,
con un sistema de regulación, cables y pinzas de conexión con electrodos.
Cuanta más alta sea la potencia eléctrica del horno más breve será el tiempo
de operación y menor el consumo de energía por tonelada.
Fundamentación del problema 22
1.7.6.5 Horno de laminación
Compuesto por tres zonas de calentamiento, con 6 quemadores en cada
una. Al llegar la temperatura a 1300 °C, la palanquilla esta apta para ser
ingresada al tren de laminación. El horno tiene una capacidad de
almacenamiento de 100 toneladas métricas, para una laminación promedio de
30 t/h.
1.7.6.6 Tren desbastador
Es designado con este nombre porque aquí se reduce la sección de la
materia prima en un 60%, al pasar por estos tres cilindros de laminación, el
diámetro de estos cilindros es de 440 mm.
1.7.6.7 Tren laminador
Este tren está compuesto por varias cajas laminadoras (depende del
diámetro que vamos a fabricar), cada una está constituida por dos cilindros de
340 mm y al final de 280 mm de diámetro, que van reduciendo la sección del
material de un 11 a 13%. Durante este proceso se va dándole diferentes
formas, tales como: rombos, óvalos, cuadrados y círculos, hasta obtener la
forma y diámetro del producto terminado que se requiera. Luego del paso por
este tren, la barra llega a la mesa de enfriamiento.
1.7.6.8 Mesa de enfriamiento
Es un equipo trasportador que permite el enfriamiento al ambiente del
producto terminado, posteriormente la barra llega a la cizalla, donde es
cortada en longitudes comerciales de 6, 9 y 12 metros.
1.7.6.9 Tren POMINI FARREL
Es una caja terminadora que permite producir solo en forma de rollos, ya
sea alambrón o producto corrugado, el material a laminar viene desde el tren
laminador LAGUN ARTEA y finalmente pasa por el tren POMINI FARREL.
Fundamentación del problema 23
Es un tren de alta velocidad y consistente en un MONOBLOK de ocho
cajas laminadoras dúo, y de ahí pasa por unos tubos refrigerantes, para luego
llegar a la bobinadora que es la que forma las espiras de los rollos y
finalmente al camino de rodillos o mesa de enfriamiento, y finalmente al
formador de rollos para su embalaje.
1.7.6.10 Máquinas enderezadoras
En estas máquinas (3) se enderezan los rollos en frío y se procede a
corta el producto a longitudes comerciales y especiales solicitadas por los
clientes.
1.8
Productos y servicios
1.8.1
Productos ANDEC
La industria ANDEC fabrica una gama de productos de acero, laminados
en frío y caliente, para satisfacer necesidades del sector de la construcción.
El Plan Estratégico de Andec es la clave para un manejo eficiente de la
producción y comercialización de sus productos laminados, con la finalidad de
obtener la satisfacción total de sus clientes y distribuidores, entre la variedad
de productos, laminados en caliente y frio, tenemos:
1.8.2
Varillas soldables FY = (4200 Kg/cm²)
Las varillas soldables de acero de baja aleación, que han recibido un
tratamiento
térmico
controlado
TEMPCORE
durante
su
proceso
de
laminación, de alta ductilidad y excelentes propiedades mecánicas. Se usan
en
estructuras
de
hormigón
armado
para
construcción
de
diseño
SISMORRESISTENTE y donde se requiera empalmes para soldadura.
Las varillas soldables, se pueden fabricar mediante un proceso de
termotratadas o microaleadas, se fabrican de acuerdo a las norma NTE INEN
2167/ ASTM A 706.
Fundamentación del problema 24
IMAGEN N° 13
VARILLAS CORRUGADAS SOLDABLES
Fuente: Revista de productos ANDEC
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.8.3 Barras redondas
Las barras redondas, son aquellas cuyo perfil corresponde al de una
circunferencia, luego de ser laminada. Además de utilizarlas con propósitos
estructurales, también se usan en la carpintería metálica, fabricación de
tornillos,
tensores,
cerramientos,
ornamentales,
donde
los
cadenas,
elementos
deben
verjas,
unirse
usos
con
industriales,
soldadura.
Normalización las barras redondas se fabrican de acuerdo a la norma NTE
INEN 2222.
IMAGEN N° 14
BARRAS REDONDAS
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 25
1.8.4 Barras cuadradas
Es un producto de acero de sección cuadrada, uniforme y superficie lisa,
obtenido a partir de la palanquilla. Mediante un cuidadoso proceso de
fabricación, garantizamos una excelente soldabilidad y ductilidad para los
siguientes usos: rejas para puertas y ventanas, Industria metalmecánica. Las
barras cuadradas se fabrican de acuerdo a la norma NTE INEN 2222.
IMAGEN N° 15
BARRAS CUADRADAS
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.8.5 Alambrón
Es un producto laminado en caliente, de sección circular maciza, de
diámetro no inferior a 5,5 mm y se presenta en rollos. El proceso de
fabricación garantiza una excelente soldabilidad y adecuadas características
mecánicas para las siguientes aplicaciones: Electromallas, clavos, remaches,
alambres, cadenas, trefilación, grapas. El alambrón se fabrica de acuerdo a la
norma INEN 1324/ASTM A510.
IMAGEN N° 16
ALAMBRÓN
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 26
1.8.6 Alambre grafilado
El alambre grafilado es obtenido por trefilación y posterior conformación
en frío, para aumentar sus propiedades mecánicas. Su superficie presenta
resaltes uniformemente distribuidos con el objeto de aumentar su adherencia
con el hormigón. Se usa como refuerzo en estructuras de hormigón armado y
para la fabricación de mallas electrosoldadas.
El alambre grafilado se fabrica de acuerdo a las norma NTE INEN
1511/ASTM A496.
IMAGEN N° 17
ALAMBRE GRAFILADO
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.8.7
Alambre trefilado
Es un alambre de acero obtenido por trefilación en frío, cuya sección es
circular y de superficie lisa, es de alta resistencia a la tracción, por el cambio
de estructura en el proceso de trefilación.
El proceso de fabricación garantiza una excelente soldabilidad para que
este producto sea útil en los siguientes campos: estructural, electrodos de
soldadura, fabricación de armaduras, postes de luz, viguetas, tapas de
canalización, mallas electrosoldadas, tuberías de hormigón armado artesanal,
ganchos y pasadores. El alambre trefilado se fabrica de acuerdo a las norma
NTE INEN 1510.
Fundamentación del problema 27
IMAGEN N° 18
ALAMBRE TREFILADO
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.8.8 Ángulos
Son producto de acero, obtenidos por laminación en caliente de
palanquillas, cuya configuración transversal tiene la forma de un ángulo recto
de lados iguales. Los ángulos estructurales de alas iguales, se fabrican de
acuerdo a la norma NTE INEN-2224.
Entre los variados usos de este producto para construcciones de
estructuras metálicas se describen los siguientes:
 Viaductos, torres de transmisión de energía eléctrica.
 Componentes de camiones, componentes de navíos, puentes.
 Fabricación de contenedores, ferrocarriles, construcciones navales.
IMAGEN N° 19
ÁNGULOS
Fuente:
Elaborado por:
Departamento de Marketing
César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 28
1.8.9 Mallas electrosoldadas (FY= 5000 kg/cm²)
Las electromallas Andec están compuestas por una serie de alambres de
acero lisos o grafilados que se cruzan perpendicularmente y cuyos puntos de
contacto se sueldan por el proceso de soldadura por resistencia eléctrica.
Por el detalle de uso, rapidez y sencillez de su colocación en obra, hace
que la ELECTROMALLA ANDEC, sea imprescindible para la construcción de:
pisos, canchas, losas, muros de contención, piscinas, cerramientos, terrazas,
pistas de aeropuertos, entre otros usos.
La malla electrosoldada se fabrica de acuerdo a la norma NTE INEN
2209.
IMAGEN N° 20
MALLAS ELECTROSOLDADAS
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.8.10 Pletinas
Es un producto terminado laminado en caliente, de sección transversal
rectangular, obtenido a partir de palanquillas; su espesor es mayor o igual a
3mm, el ancho mayor o igual a 12 mm o menor o igual a 150 mm.
La aplicación y utilización más importante de este producto se encuentra
en los siguientes campos: cerrajería, rejas de ventanas, fabricación de puertas
Fundamentación del problema 29
metálicas, entre otros usos. Las pletinas se fabrican de acuerdo a la norma
NTE INEN 2222, pero su especificación mecánica se describe en la norma
NTE INEN 2215.
IMAGEN N° 21
PLETINAS
Fuente:
Departamento de Marketing
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.9 Marco teórico
Las varillas de acero de baja aleación para refuerzo de hormigón
armado reciben
tratamiento térmico controlado y adquirieron magníficas
propiedades mecánicas: alta ductilidad, resistencia y flexibilidad, durante el
proceso de laminación en caliente, por lo que son ideales y ventajosas para
uso de estructuras de refuerzo de hormigón armado, las construcciones de
diseño sismorresistente y donde se requieran empalmes por soldadura.
Las varillas termotratadas se fabrican de acuerdo a la norma NTE-INEN2167 y ASTM A-706. Las varillas llevan la identificación en toda su longitud, a
una distancia aproximada de un metro sobre relieves. (INEN, 2012)
Son las teorías, investigaciones y antecedentes elaborados sobre el
tema que se desea investigar, proporciona conocimientos adecuados, orienta
en la búsqueda de solución de problemas.
Con el marco teórico ayuda a precisar los elementos en la descripción
del problema.
Fundamentación del problema 30
1.9.1 Fundamento teórico
Y, como herramienta de la investigación tenemos:
 Técnica de la entrevista
La técnica de la entrevista cuantitativa ayuda a recolectar información
necesaria no superficial pudiendo acceder a información difícil de obtener. La
técnica de la entrevista es capaz de ofrecer resultados cualitativos, obtenido
de procedimientos cuantitativos.
Lo única limitación que tiene este método es que consume más tiempo
por entrevistado, tanto en su realización como en el tratamiento de
información obtenido, se asume a esto la falta de observación directa donde
se desarrolla. La técnica de la entrevista se utiliza para explorar acciones
pasadas, representaciones sociales.
 Planes de muestreo de aceptación
El muestreo de aceptación es utilizado para evaluar una cierta cantidad
del producto y para determinar si se rechaza o se acepta el lote. Con ello se
obtienen ventajas en economía, tiempo, monotonía y menores daños al
producto por inspección. Pero también se obtienen desventajas que es la de
aceptar lotes con un numero grande de defectos por cuestiones de azar,
causando grandes costos.
El muestreo puede basarse en la clasificación de las características en
atributos o variables.
 Diagrama causa – efecto
El diagrama de causa y efecto es un método por el cual se puede
determinar las diferentes propuestas, efectos realizados sobre las causas de
un problema. Este tipo de diagrama nos ayuda a determinar todas las causas
que supuestamente puede contribuir a un determinado efecto.
Fundamentación del problema 31
 Análisis foda
Es una herramienta analítica que le permitirá trabajar con toda la
información que posea sobre su negocio, empresa de bien o servicio, etc, útil
para examinar Debilidades, Oportunidades, Fortaleza y Amenazas. Este tipo
de análisis representa un esfuerzo para examinar la interacción entre las
características particulares de su negocio y el entorno en el cual este compite.
El análisis FODA tiene múltiples aplicaciones y puede ser usado por
todos los niveles de la corporación y en diferentes unidades de análisis tales
como producto, mercado, producto-mercado, línea de productos, corporación,
empresa, división, unidad estratégica de negocios FODA, podrán serle de
gran utilidad en el análisis del mercado y en las estrategias del mercado que
diseñe y que califiquen para ser incorporadas en el plan de negocios.
El análisis FODA debe enfocarse solamente hacia los factores claves
para el éxito de su negocio. Debe resaltar las fortalezas y las debilidades
diferenciales internas, al compararlo de manera objetiva y realista con la
competencia y con las oportunidades y amenazas claves del entorno donde
se desarrolla la organización, para preparar las estrategias adecuadas con la
realidad.
 Diagrama de Operaciones
Representa un cuadro general de cómo sucede y en qué tiempo suceden
las principales operaciones e inspecciones del proceso.
 Diagrama de flujo del proceso
Muestra la trayectoria de un producto, o procedimiento señalado todos
los hechos sujetos a examen mediante la simbología que corresponda, tiene
tres bases posibles:
El operario, diagrama lo que hace la persona u el operario
El material, diagrama como se manipula o trata el material
Fundamentación del problema 32
Equipo o maquinaría, diagrama como se la emplea.
 Diagrama de recorrido
Muestra la trayectoria de un producto dentro de la planta o área en la
que se le procesa mediante líneas gráficas y símbolos dibujados en el plano
de la planta.
1.9.2
Fundamento conceptual
1.9.2.1
Concepto de Tratamiento TEMPCORE
Es el proceso térmico al que se someten los metales u otros sólidos con
el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la
resistencia y la tenacidad.
1.9.2.2
Influencia de los elementos químicos en el acero al carbono
1.9.2.2.1 Carbono
Es considerado como el elemento aleante más importante en los aceros.
A medida que aumenta la cantidad de carbono, incrementa la dureza, la
resistencia a la tracción, así como la respuesta a los tratamientos térmicos de
endurecimiento.
Si
incrementamos
el
porcentaje
de
carbono
en
porcentajes
considerables, se reduce la soldabilidad, también aumenta la capacidad de
templabilidad, proporcionando una unión frágil o formar precipitados de
carburo complejos con los elementos aleantes del metal base. (Sanz Andres,
1962)
1.9.2.2.2 Manganeso
Los
aceros que son tratados en procesos térmicos, su composición
química varia, especialmente en el manganeso, aumenta: resistencia a la
Fundamentación del problema 33
tracción, el límite elástico, la resistencia a la fatiga, la fluencia lenta, la
forjabilidad, la resistencia al revenido, la tendencia al crecimiento del grano, la
formación de carburos y la dilatación térmica.
El manganeso disminuye la fractura frágil. Además es el promotor de la
tenacidad, actúa como elemento neutralizador del efecto fragilizante del azufre
y mantiene la ductilidad.
1.9.2.2.3 Silicio
Es un elemento alfágeno, reductor energético del acero, en los aceros
laminados se usa como desoxidante en cantidades de 0.2%. El silicio tiende a
incrementar sustancialmente su resistencia mecánica pero su ductilidad
disminuye, y puede ocasionar problemas de fisuras.
1.9.2.2.4 Azufre
Generalmente es una impureza indeseable en los aceros. Se realizan
esfuerzos especiales para eliminarlo durante la fabricación. En cantidades
superiores a 0,05% puede causar fragilidad y reducir la soldabilidad.
1.9.2.2.5 Fósforo
Cuando su presencia se encuentra en el acero en cantidades superiores
a 0,04%, proporciona fragilidad al metal y además aumenta el tamaño de
grano del metal fundido.
1.9.3
Deformación del acero
Son los cambios dimensionales, más los cambios en la forma, según la
norma DIN 17014.E
El término deformación se define como el cambio dimensional y de forma
de una pieza, producto de un tratamiento térmico. El cambio dimensional se
refiere únicamente a un cambio de tamaño, más no a un cambio en la forma.
Fundamentación del problema 34
Los cambios dimensionales y los cambios en la forma pueden ocurrir
separadamente, pero en general, ocurren simultáneamente y se sobreponen
los unos a los otros. Ellos representan un factor muy importante en los costos
de producción ya que la deformación durante el tratamiento térmico puede
dañar el éxito de un costoso proceso de manufactura en las últimas etapas.
La deformación inevitable, es el resultado de cambios volumétricos
producidos por cambios estructurales durante el calentamiento y el
enfriamiento, así como por tensiones térmicas causadas por variaciones de
temperatura al interior de la pieza (diferencias de dilatación entre la superficie
y el núcleo durante el calentamiento y contracción diferente durante el
enfriamiento). La deformación puede compensarse o controlarse si los
factores que la gobiernan han sido considerados en las etapas de diseño y
producción.
La deformación evitable, es el resultado de un tratamiento térmico
inapropiado o de una equivocada selección de materiales.
1.9.3.1 Deformación elástica y plástica
Tanto para la deformación unitaria se puede descomponer el valor de la
deformación en:
1.9.3.2 Deformación plástica o irreversible
Es la deformación en que el material no regresa a su forma original
después de retirar la carga aplicada. Esto sucede porque, en la deformación
plástica, el material experimenta cambios termodinámicos irreversibles al
adquirir mayor energía potencial elástica. La deformación plástica es lo
contrario a la deformación reversible.
1.9.3.3 Deformación elástica o reversible
Es aquella donde el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza
que provoca la deformación.
Fundamentación del problema 35
En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado tensional y
aumentar su energía interna en forma de energía potencial elástica, solo pasa
por cambios termodinámicos reversibles. Esta deformación la podemos
apreciar antes de la meseta de fluencia.
Comúnmente se entiende por materiales elásticos, aquellos que sufren
grandes elongaciones cuando se les aplica una fuerza, como la goma elástica
que puede estirarse sin dificultad recuperando su longitud original una vez que
desaparece la carga.
Este comportamiento, sin embargo, no es exclusivo de estos materiales,
de modo que los metales y aleaciones de aplicación técnica, piedras,
hormigones y maderas empleados en construcción y, en general, cualquier
material, presenta este comportamiento hasta un cierto valor de la fuerza
aplicada; si bien en los casos apuntados las deformaciones son pequeñas, al
retirar la carga desaparecen.
Al valor máximo de la fuerza aplicada sobre un objeto para que su
deformación sea elástica se le denomina límite elástico y es de gran
importancia en el diseño mecánico, ya que en la mayoría de aplicaciones es
éste y no el de la rotura, el que se adopta como variable de diseño
(particularmente en mecanismos). Una vez superado el límite elástico
aparecen deformaciones plásticas irreversibles (permanentes tras retirar la
carga) comprometiendo la funcionalidad de ciertos elementos mecánicos.
(Wanke, 1972)
1.10 Marco metodológico
La Metodología establece la forma como se lleva a cabo el trabajo
productivo, así como las herramientas que utilizaremos dentro de la
Investigación.
 Compilación, revisión y análisis de la información disponible relacionadas
con las características físicas y aspectos socioeconómicos y culturales
del área de influencia.
Fundamentación del problema 36
 Los métodos a utilizarse serán secuenciales, comenzando con una
investigación de campo, la misma que se realizará en las instalaciones
de la empresa, y su área de producción, en donde se recabará la
información de primera mano para situar los problemas y darle la
solución posible más tarde.
1.10.1 Tipo de Investigación
Para este proyecto, se utilizará un estudio exploratorio con la finalidad de
conocer e identificar todas variables críticas o claras en función del problema,
necesidades, optimización del proceso de fabricación, que deben ser
consideradas con la producción y comercialización de varillas termotratadas,
donde utilizaremos esta metodología para el desarrollo de nuestro proyecto.
Recurriremos a los dos tipos de investigación más útil: la investigación
exploratoria y la investigación descriptiva.
En la investigación exploratoria se recopilara la mayor cantidad de
información existente sobre los procesos productivos necesarios para la
PRODUCCION DE VARILLA DE ACERO.
La ventaja de la investigación exploratoria es el costo más bajo para
adquirirla y la facilidad con la que contamos para contactar a los operarios así
como también la obtención de la información estadística de la empresa
ANDEC S.A.
Se empleará la metodología de la investigación explicativa – descriptiva
en los siguientes puntos:
 Matriz de actividades de Gantt o Cronogramas
 Diagrama de Pareto
 Diagramas esfuerzo-deformación
 Ensayos de resistencia a la tracción
 Análisis químico
 Análisis de resultados
Fundamentación del problema 37
 Pruebas en laminación en caliente.
Se utilizará una Matriz de actividades de GANTT o cronogramas, para
establecer e identificar las actividades que se llevaran a cabo para el
desarrollo y elaboración del proyecto en un tiempo determinado.
Se realizará ensayos de resistencia de tracción, análisis metalográfico y
análisis Químico, para la obtención de resultados y toma de decisiones.
Diagramas de Esfuerzo-Deformación del material ensayado, los mismos
que van a ayudar a determinar y cuantificar la relación resistencia-fluencia.
Se analizarán los resultados obtenidos de los ensayos, comparando el
antes y después, validando los resultados según norma de referencia NTE
INEN 2167/ASTM-A706 y Código Ecuatoriano de la Construcción.
1.10.2 Instrumentos de la investigación
Los instrumentos que se utilizará para describir y analizar los métodos
que nos sirvan para formar un criterio bien elaborado para el desarrollo y
optimización de nuestra investigación científica.
Los instrumentos científicos persiguen un aumento constante del grado
de exactitud y precisión de las medidas que realizan, ya sean las variables
independiente
o
dependientes,
durante
observaciones
empíricas
o
procedimientos experimentales firmemente basados en el método científico y
respetando un diseño experimental predefinido.
1.10.3 Equipos e instrumentos a utilizar en esta Investigación:
Espectrómetro óptico
Pirómetro óptico
Máquina de ensayo universal (WOLPERT)
Máquina de ensayo universal (TINIUS OLSEN)
Máquina de ensayo de doblado (OSCAM)
Fundamentación del problema 38
Microscopio óptico y lupa óptica
Balanza digital
Calibrador digital (300mm)
Profundimetro digital
Computador
Cinta métrica
Puntero metálico
Fuentes de Información Secundaria.
Los instrumentos descritos anteriormente se encuentran ubicados e
identificados en los laboratorios de control de calidad: físico mecánico,
metalográfico y Químico.
1.10.4 Fundamentación del problema
En el año 2012 se generó gran cantidad de producto no conforme por no
cumplimiento de especificaciones mecánicas, esa es la razón urgente de
desarrollar y mantener procesos de mejoramiento y optimización en el proceso
productivo, para superar los estándares de calidad del producto que se
comercializa en el mercado actual.
El no cumplimiento de ensayos mecánicos, genera en producto fuera
norma, por trabajar con límites mínimos de especificación, ver gráficos de
relación resistencia-fluencia.
En nuestro País hasta el año 2010, no era de exigencia por parte de
auditorías de producto y fiscalizadores de obra, la especificación de relación
resistencia-fluencia, a partir de la última revisión de la norma de referencia en
el año 2011, es obligatorio.
Para la fabricación de la varilla de acero para refuerzo de hormigón
armado, la especificación de relación resistencia-fluencia, es de mayor
importancia para los profesionales del sector de la construcción, es un
parámetro exigido por la fiscalización de obra y requisito de la norma NTE
INEN 2167, del reglamento técnico RTE-016. (Fedimetal-Inen, 2012)
Fundamentación del problema 39
Anteriormente la relación resistencia-fluencia, constaba como nota en la
norma de referencia, ese era el motivo para que los fabricantes no estén en la
obligación de cumplir con esta especificación. Surge el deseo de optimizar y
mejorar el proceso de fabricación de las varillas de acero, para reducir el
producto no conforme y satisfacer necesidades de nuestros clientes del sector
de la construcción.
1.10.5 Descripción del problema
En los actuales momentos las especificaciones mecánicas en algunos
diámetros, se están trabando al límite de su especificación, esto ocasiona
producto fuera de norma en el momento menos pensado.
El defecto con mayor importancia y repercusión en nuestra productividad
es: no cumple ensayo mecánico, que está inmerso la especificación de
relación resistencia-fluencia.
El problema actual es el no cumplimiento en los ensayos mecánicos,
específicamente en los parámetros de: fluencia y su relación.
Se ha tabulado información de 6 meses, resultados obtenidos del
producto terminado en los diámetros de: 8, 10, 12 y 32 mm.
1.10.6 Proceso de producción
Para poder obtener el producto final que es la varilla el acero pasa por un
proceso muy extenso y de mucha maleabilidad.
La materia prima de este proceso es la chatarra. Existen tres tipos de
chatarra:
Chatarra Tipo A: Es dura, de longitudes extensas y la cuál debe ser
cortada con la mano del hombre a través de herramientas aptas para esta
función a pedazos pequeños. Las más comunes son
automóviles, buses y partes de barcos.
carrocerías de
Fundamentación del problema 40
Chatarra Tipo B: Son de longitudes pequeñas como barriles.
Chatarra Tipo C: Son latas de bebidas y piezas muy pequeñas de acero
y retornos de acería.
La chatarra de ser posible debe ser de la misma o parecida composición
del acero que
se trata de obtener. Para esto se carga en las cestas la
chatarra y por medio de éstas se carga el horno.
La chatarra ubicada en los boxes dentro de la nave industrial, es
manipulada mediante un puente-grúa, equipado con un electroimán que es el
encargado de tomar chatarra y colocarla dentro de recipientes de carga que
se los denomina ¨Cestas de carga¨. Estos tienen accionamiento mecánico, es
decir, que cuando ese sistema funciona se abren dos mandíbulas ubicadas
en la parte inferior dejando caer la carga en el interior del horno de fundición.
Cabe anotar que las cestas se transportan al horno, mediante una grúa
aérea (puente grúa), que es la encargada de depositar la chatarra dentro del
horno. Hoy en día se posee un stock aproximado de 40000 toneladas de
chatarra. Esta chatarra ingresa a la máquina compactadora de chatarra en
donde el resultado es un cubo de 40cm x 40cm.
Estos cubos ingresan primero al proceso de fundición en donde tenemos
primer lugar el horno de arco eléctrico que es el que se encarga de fundir la
chatarra a un estado completamente líquido a una temperatura de 1620
grados por un tiempo de 55 minutos, luego de esto el acero líquido pasa al
horno cuchara cuya función es afinar el acero, teniendo una etapa de gaseo
(argón y nitrógeno), se agregan insumos como alambre silicocalcio,
espatofluor, carburo de calcio, ferrosilico magneso en pocas cantidades para
así poder obtener la calidad requerida en la producción, aquí baja la
temperatura por el cambio de un horno a otro, hasta que una vez dentro del
horno
vuelve a recuperar la temperatura de 1500 a 1620 grados, este
proceso dura 15 minutos, finalmente a través de una grúa aérea esta cuchara
es llevada hasta el último horno, este horno lleva el nombre de colada
continua, en este proceso tiene una duración de 30 minutos, aquí es donde se
Fundamentación del problema 41
transforma el acero líquido en palanquilla que es la materia prima que ingresa
al proceso de laminación. En este horno de colada continua a través de dos
orificios el acero líquido es expulsado para su proceso de transformación,
estos orificios se abren inyectando oxígeno en dos salidas que tiene el horno
cuchara en su parte inferior y por donde va a salir el acero líquido, pasa por
unos ductos llamados lingoteras, compuesto por un sistema de enfriamiento.
La palanquilla nacional es cortada a 4metros ó según solicitud del
departamento de producción de laminación. La palanquilla es verificada su
parte física y química según norma técnica NTE INEN 105, quedando lista
para ser ingresada al siguiente proceso, como es laminación en caliente.
Antes de proceder a la explicación del proceso de laminación es
importante conocer su definición para saber a lo que se está refiriendo y
analizando.
“LAMINACIÓN: El proceso de laminación es la deformación plástica del
acero a través de diferentes técnicas y procedimientos.”
En el siguiente gráfico se describe el modelo del proceso de Acerías
Nacionales del Ecuador ANDEC S.A.
GRÁFICO N° 1
MODELO DEL PROCESO ANDEC S.A.
Fuente:
Departamento Desarrollo Empresarial
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 42
En este gráfico podemos apreciar el inicio y final del proceso de ANDEC
S.A. Así como las entradas, salidas e interrelación de los procesos, que
originan al engranaje del gran proceso. Es decir desde el ingreso de la materia
prima hasta la comercialización y venta a los clientes finales.
La materia prima de este proceso es la palanquilla, para poder obtener
un mejor rendimiento de la materia prima en el proceso de laminación, es
cortada desde 4 hasta 4.20 metros de longitud, esta palanquilla es cortada,
luego se la recoge y se la lotiza.
La materia prima que se utiliza en proceso de laminación, para la
producción de las varillas, es 50% de palanquilla nacional y 50% de
palanquilla importada. El primer paso lo realiza el departamento de patio y
movimiento, para su respectiva transportación y llegada al horno de
precalentamiento, este proceso ya ha sido definido y programado.
Se utiliza material de residuo de petróleo refinado o bunker, este
combustible que viene de temperatura ambiente se calienta de 120ºC a
130ºC, con esta temperatura se vuelve más liviano para la combustión que se
deriva del bunker caliente, aire comprimido y aire caliente (que se genera en
la misma bóveda del horno). Aquí se produce un residuo denominado laminilla
que es un desecho que se genera en el proceso y el mismo que la planta
industrial lo utiliza como relleno de diversas áreas.
Dentro del horno la palanquilla llega a 1200ºC, muchas de las veces por
defectos de cortes hace que se salga de la guía de laminación y hace que se
produzcan daños en las máquinas. En el horno entran alrededor de 200
palanquillas, con un peso de 500 Kg cada unidad. Dentro del proceso de
laminación se realizan dos productos, la varilla y el alambrón; siendo el más
importante de estos dos la varilla.
1.11 Proceso de producción de la varilla
El proceso comienza en el horno de recalentamiento. La materia prima
es transportada por montacargas hasta el área de carga al horno, donde es
Fundamentación del problema 43
verificada su rectitud. La palanquilla para alcanzar la temperatura ideal y ser
transformada
en
producto
final,
tiene
un
tiempo
de
2h30
horas
aproximadamente.
La palanquilla egresa del horno a una temperatura de 1200°C. Luego
sale a un camino de rodillos y por tres uñas es arrastrada hasta la un camino
de rodillos que conducen a la caja 1 del tren de desbaste, esta caja comienza
el proceso de laminación, el mismo que consta de 21 cajas donde de la 1 a la
15 es de procedencia española cuyo fabricante es BASCOTECNIA y de la 16
a la 21 son de procedencia italiana cuyo fabricante es DANIELLI; las prensas
cizalla o cortadoras del acero son del fabricante VEZZANI y TAURUS.
1.11.1 Descripción del proceso de laminación en caliente
El proceso está divido en tres partes:
1.- Aquí se encuentran las cajas de la 1 a la 5 y el proceso se llama “tren
de desbaste” donde entra la palanquilla de 130 mm de espesor por 4 metros
de longitud, dependiendo el diámetro a laminar. Para dar seguridad al proceso
existe un dispositivo llamado despunte donde se corta la cabeza de la
palanquilla. Cada caja de laminación tiene dos cilindros y están calibrados de
acuerdo a la normativa de regulaciones y velocidad de laminación.
2.- De las cajas 6 a 11 se llama proceso “intermedio”. En el desbasten la
caja 4 y 5 trabajan con el mismo motor y reductor, al igual que en la caja 6 y 7.
Estas son cajas dúos y se limitan en velocidades. Hasta la caja 8 se trabaja
con
reducciones, a partir de esta caja el producto que sale, entra en el
bucleador, la deformación no le quita las características del acero en ninguna
forma. En la caja 9 entra un óvalo y sale un redondo y esa reducción es
compensada en el bucleador. Aquí se tiene un redondo de 32 mm. A la salida
del tren intermedio hay una cizalla de despunte, la que asegura que el
proceso siga su trayectoria correcta.
3.- De la caja 12 hasta la 21 comprende el tren terminador. Aquí se tiene
dos opciones de producción: varilla (mesa de enfriamiento) o alambrón
Fundamentación del problema 44
(Pomini), para esto simplemente se cambia la dirección de la barra, es decir
caja terminadora o Monoblock.
En el proceso de la varilla en la caja 21 se da la corruga o diseño a
la varilla, de este proceso se va al enfriado con agua ya al final de la caja 21,
de aquí se pasa al sistema de enfriamiento TEMPCORE, el mismo que está
compuesto de agua a presión y aire comprimido.
La varilla sale del cajón TEMPCORE a una temperatura aproximada de
600 ºC y ese proceso de cambio brusco de temperatura le da la característica
de ser soldable, sus dos estructuras principales se transforman en ferita-perlita
y martencita templada.
Finalmente pasa a la cizalla 3 que corta de 300mts a 48mts a la varilla.
Luego va siendo llevada por un camino de rodillos como producto terminado,
donde es transportado hasta la báscula de producto terminado, donde es
identificado según rotulado de la norma de referencia.
Finalmente la varilla va a la mesa o placa de enfriamiento donde tiene
una longitud aproximada de 48 metros, alrededor de 300 varillas son
transportadas por cadenas y llevadas a unos rodillos los cuales accionan las
amarraderas que las amarran dependiendo del largo de la varilla, luego son
pesadas y por último transportadas a almacenamiento.
El producto terminado se lo etiqueta con el nombre de la empresa, la
fecha de producción, el nombre del
producto, su dimensión, el grado de
acero, su longitud, el turno en que fue elaborado, responsable, norma de
referencia, hora de fabricación, peso en kg, el número de varillas que contiene
el paquete, lote de producción y el número del paquete.
El rotulado en producto terminado es muy importante para realizar
cualquier tipo de trazabilidad que se requiera, por motivos de remuestreos
rutinarios o por reclamos de clientes, con esta información básica ayuda a
encontrar el producto requerido para realizar los análisis correspondientes y
poder tomar algún tipo de decisión.
Fundamentación del problema 45
1.11.2 Diagrama de operaciones del proceso ANDEC S.A.
Materia Prima- Palanquilla
NO
Cumple
SI
Proceso de calentamiento
NO
Temperatura
SI
Calibración de Trenes
Laminación
Cumple
NO
especificación
técnica
SI
Producto laminado
Verificación de calidad del producto
terminado
Cumple pruebas
físicas y
mecánicas
NO
SI
Almacenamiento del Producto
terminado
Fuente:
Departamento Desarrollo Empresarial
Elaborado por: César Villavicencio C.
RECHAZOS
Pintar de blanco
Bodega de Producto No
conforme
Fuente:
Departamento Control de Calidad
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 46
1.11.3 Árbol de problemas
Fundamentación del problema 47
1.12 Capacidad de producción instalada
En el proceso de fabricación de productos laminados en caliente, se
posee una productividad de 40 toneladas por hora y una capacidad instalada
de proceso 252.000 toneladas.
La producción presupuestada para el año 2012 es de 232.000 toneladas,
alcanzando con esta proyección el 92,06% de la capacidad de proceso. (ver
cuadro #1).
Es decir 232.000 / 252.000 = 92.06%
En el proceso de fabricación de palanquillas, se posee una
productividad de 17 toneladas por hora y una capacidad instalada de proceso
131.367 toneladas. La producción presupuestada para el año 2012 es de
106.213 toneladas, alcanzando con esta proyección el 80,85% de la
capacidad de proceso.
Es decir 106.213 / 131.387 = 80.85%
Adquirir chatarra de acero como mínimo 120.000 toneladas al año, para
la fabricación de palanquillas en el proceso de fundición de la acería.
IMAGEN N° 22
PLAN RENOVA
Fuente:
Departamento Desarrollo Empresarial
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 48
CUADRO Nº 1
PRODUCTO TERMINADO 2012 (TONELADAS)
MESES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
TOTAL TON.
PRODUCTO
OBJETIVO
TERMINADO
11.499,692
16.065,451
20.405,335
19.314,511
18.728,758
13.896,456
12.884,226
16.346,520
13.713,302
18.343,188
19.746,170
15.567,916
196.511,525
DIFERENCIA CUMPLIMIENTO
19.334,000 (7.834,308)
19.334,000 (3.268,549)
19.334,000 1.071,335
19.334,000
(19,489)
19.333,000 (604,242)
19.333,000 (5.436,544)
19.333,000 (6.448,774)
19.333,000 (2.986,480)
19.333,000 (5.619,698)
19.333,000 (989,812)
19.333,000
413,170
19.333,000 (3.765,084)
232.000,000 (35.488,475)
59,48%
83,09%
105,54%
99,90%
96,87%
71,88%
66,64%
84,55%
70,93%
94,88%
102,14%
80,53%
84,70%
Fuente:
Departamento de Control de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este cuadro podemos apreciar la producción real de los doce meses
del año 2012, que es de 196.511,525 toneladas, el objetivo es 232.000,000
toneladas, la diferencia entre lo presupuestado y lo real es de 35.488,475
toneladas.
En la columna de cumplimiento podemos apreciar el porcentaje de
individual de cada mes. Además se aprecia el porcentaje acumulado anual del
año 2012 que es de 84,70%, según el objetivo establecido en el programa
anual de producción.
Fundamentación del problema 49
En el siguiente cuadro podemos apreciar la materia utilizada en el
proceso de fabricación de laminación en caliente, para la elaboración del
producto terminado.
CUADRO Nº 2
CONSUMO DE MATERIA PRIMA 2012 (TONELADAS)
MESES
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
TOTAL TON.
%
NACIONAL
2.967,748
12.164,859
7.270,443
9.148,440
10.047,602
4.452,899
4.859,896
9.991,435
4.000,564
10.972,934
9.061,661
7.390,942
92.329,423
45,20
MATERIA PRIMA
IMPORTADA
TOTAL
8.991,362
11.959,110
4.541,222
16.706,081
13.856,164
21.126,607
10.849,244
19.997,684
9.409,346
19.456,948
10.064,237
14.517,136
8.542,099
13.401,995
6.970,631
16.962,066
10.366,698
14.367,262
8.093,748
19.066,682
11.401,217
20.462,878
8.845,313
16.236,255
111.931,281 204.260,704
54,80
Fuente:
Departamento de Control de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico podemos apreciar el consumo de materia prima en los
doce meses del año 2012, con un total de 204.260,704 toneladas, entre
materia prima nacional con 92.329,423 toneladas y 111.931,291 toneladas de
materia prima importada. Además podemos apreciar el porcentaje de
consumo de materia prima nacional con el 45,20% y la importada con el
54,80%, según el total de consumo de materia prima en el año 2012.
La materia prima nacional es producida en nuestra acería, con desechos
metálicos recogidos en nuestro País. Una de las fuentes más importantes de
obtención de chatarra es el acuerdo que se firmó con el Ministerio de
Producción e Industrias para la chatarrizacion, que promueve el Plan Renova;
proyecto destinado a la renovación del parque automotor de servicio de
transporte público del Ecuador mediante la exoneración de aranceles para
unidades nuevas.
Fundamentación del problema 50
La materia prima importada, proviene de las principales acerías de
América y Europa, entre los principales proveedores de palanquillas tenemos
a los países como: Brasil, México, EE.UU, Canadá, Rusia, entre otros.
1.13 Producto defectuoso
Durante el año 2012, se originó un total de 319,592 toneladas de
producto fuera de norma, con los defectos de mayor frecuencia e importancia
como: no cumple ensayo mecánico con 253,57 toneladas y el tipo de
defecto de rayadura con 55,02 toneladas. En el siguiente gráfico se detalla
los 5 defectos que se presentaron en el año 2012, con su correspondiente
tonelaje.
GRÁFICO Nº 2
DEFECTOS EN PRODUCTO TERMINADO 2012 (TONELADAS)
319,592 Toneladas
Fuente:
Departamento de control de calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico podemos apreciar los tipos de defectos que se originan
en el producto terminado, tales como: no cumple ensayo mecánico, rayadura,
barra caída, ausencia de resalte longitudinal y desviación de masa.
El defecto no cumple ensayo mecánico, se debe al incumplimiento de la
relación resistencia-fluencia, parámetro mínimo a cumplir por la norma de
referencia NTE INEN 2167, es de 1,25.
Fundamentación del problema 51
Otro parámetro de no conformidad es la especificación de fluencia, que
es mínimo 420 megapascales, especificación exigida, según norma de
referencia NTE INEN 2167.
1.14 Composición química actual
La composición química utilizada en la materia prima es el grado de
acero SAE-1029, la misma que no contribuye a la presencia de una buena
relación resistencia-fluencia en el producto terminado y ponen en riesgo las
bondades de las propiedades mecánicas en las varillas termotratadas.
TABLA N° 1
COMPOSICIÓN QUÍMICA ENERO 2010
DPTO. CONTROL DE
CALIDAD
LABORATORIO QUIMICO
GRADO DE
COLOR
ACERO
REQUISITOS QUÍMICOS PALANQUILLA ANDEC
PRODUCTO A
NORMA DE
OBTENER
FABRICACION MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX
%C
%Mn
%Si
%P
SAE 1029 AMARILLO VARILLA SOLDABLE INEN 2167 0,25 - 0,30 0,65 - 0,75 0,15 - 0,25 0,035
%S
0,035
TOLERANCIA DIMENSIONAL:
LONGITUD: ± 30 mm SECCIÓN: ± 3 mm
Fecha de edición: Noviembre 2004 Fecha de revisión: Enero 2010
Fuente:
Departamento de control de calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Esta tabla de composición química fue elaborada en noviembre del 2004,
luego se realizó la revisión en enero del 2010, la misma que muestra los
contenidos de los principales elementos químicos, y en especial el contenido
de manganeso requerido en nuestro acero al carbono, que es utilizado como
materia prima para elaborar las varillas termotratadas.
Fundamentación del problema 52
TABLA N° 2
COMPOSICIÓN QUÍMICA ENERO 2011
DPTO. CONTROL DE
CALIDAD
LABORATORIO QUIMICO
GRADO DE
COLOR
ACERO
REQUISITOS QUÍMICOS PALANQUILLA ANDEC
PRODUCTO A
OBTENER
NORMA DE
%C
%Mn
%Si
%P
%S
FABRICACION MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX
SAE 1029 AMARILLO VARILLA SOLDABLE INEN 2167 0,25 - 0,30 0,65 - 0,80 0,15 - 0,25 0,035
0,045
TOLERANCIA DIMENSIONAL:
LONGITUD: ± 30 mm SECCIÓN: ± 3 mm
Fecha de edición: Noviembre 2009 Fecha de revisión: Enero 2011
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Esta tabla de composición química con revisión de enero de 2011,
muestra los contenidos de los principales elementos químicos y en especial el
contenido de manganeso requerido en nuestro acero al carbono, para la
elaboración de la varilla soldable termotratada.
1.15
Procesos de propiedades mecánicas de las varillas
1.15.1 Ensayo a la tracción o tensión
Consiste en el ensayo mecánico de productos de acero o de probetas de
dichos productos bajo estudio, mediante la aplicación de una carga,
suficientemente grande como para ocasionar la tracción o rotura, a lo largo del
eje longitudinal de la probeta.
Es uno de los ensayos destructivos más importantes para analizar
materiales y sirve para determinar las propiedades mecánicas, el acero al
carbono, utilizado como materia prima para la fabricación de varillas para
refuerzo de hormigón armado para el sector de la construcción.
Fundamentación del problema 53
Por medio de este ensayo podemos investigar el comportamiento del
material en todas sus etapas, tales como: zona elástica, meseta de fluencia,
esfuerzo por deformación y tensión máxima.
Con
este
ensayo
podemos
determinar
la
fluencia,
resistencia,
alargamiento y relación resistencia-fluencia, con los valores obtenidos en
estas etapas se puede precisar el tipo y calidad del acero.
El gráfico de esfuerzo-deformación en el acero nos ayuda a determinar el
tipo y calidad del acero. (Donald, 1973)
1.15.2 Resistencia a la tracción, límite elástico y relación
Son las principales propiedades que caracterizan la calidad de la varilla,
son: resistencia a la tracción como el límite elástico se miden en mega
pascales (MPa).
Las varillas de calidad 420 deben tener un límite elástico mayor que 420
(MPa) y la resistencia nos indica el margen que existe entre el momento que
empieza la plastificación del acero y su rotura. Las normas de varillas para
refuerzo de hormigón, tanto la NTE INEN 102 como la NTE INEN 2167, tienen
descrito en su especificación mínimo 420 megapascales, con ese valor los
profesionales de la ingeniería civil realizan los cálculos para sus diseños de
estructuras en las obras.
La relación es la división de resistencia para la fluencia, con un valor
mínimo a cumplir de 1,25 adimensional.
1.16
Termo-proceso (TEMPCORE)
El termoproceso es un tratamiento termomecánico creado para mejorar
las propiedades de las varillas corrugadas. Mediante este tratamiento se
consiguen varillas de gran resistencia, buena soldabilidad y de una excelente
ductilidad, aptas para ser utilizadas en todo tipo de obras ejecutadas por el
sector de la construcción.
Fundamentación del problema 54
IMAGEN N° 23
PROCESO TEMPCORE
Fuente:
Departamento de Control de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Este tratamiento se realiza haciendo pasar a la varilla laminada a través
de unos conductos por donde circula un flujo controlado de agua. Las barras
que se encuentran a una temperatura aproximada de 1000°C, se enfrían
superficialmente
dando
lugar
al
tratamiento
por
temple
superficial.
Seguidamente, las varillas salen de la zona de enfriamiento drástico y pasan a
enfriarse por aire. El interior todavía caliente transfiere el calor por conducción
hacia la superficie anteriormente templada produciéndose un revenido.
IMAGEN N° 24
DIAGRAMA TEMPCORE
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.16.1 Parámetros en el sistema TEMPCORE
Los parámetros que se tienen en cuenta a la hora del dimensionamiento
de un sistema de enfriamiento son:
Fundamentación del problema 55
1.16.2 Datos de laminación:
 Características de varilla laminada

Composición del acero laminado. Acero bajo carbono.

Diámetro de varilla corrugada (8 a 32 mm).

Calidad 420 MPa.
 Velocidad y temperatura de la varilla.
1.16.3 Datos del sistema de enfriamiento Tempcore
Dependiendo del diseño y dimensionamiento de las tuberías de
enfriamiento, la varilla y la circulación del agua tienen comportamientos que
repercuten notablemente en el proceso Tempcore. (BASCOTECNIA, 2010)
 Longitud y diámetro del tubo de enfriamiento
 Número de tuberías en proceso.
1.16.4 Sistema hidráulico
El coeficiente de transferencia de calor entre la superficie de la varilla y el
agua de enfriamiento, es un factor muy importante en el proceso, siendo los
parámetros necesarios para alcanzar un alto factor de intercambio en los
siguientes parámetros:
 Presión de agua
 Caudal total de agua
a) Presión de agua
Es el parámetro más importante ya que el impacto del agua fría con la
superficie de la varilla consigue alcanzar un eficiente intercambio de calor. El
termoproceso está diseñado para trabajar con 12 (bar) de presión por lo que
valores inferiores provocarían un menor intercambio de calor y por lo tanto un
menor coeficiente de enfriamiento. La presión de agua a la salida de la válvula
principal no debe ser inferior a 9 (bar).
Fundamentación del problema 56
b) Caudal de agua
El flujo o caudal va en función a la presión de agua y a la construcción
física de los tubos de enfriamiento o inyectores por donde circula. Ajustando
este parámetro tendremos una velocidad de agua la cual debe ser siempre
superior a la de la varilla laminada, siendo la velocidad relativa entre ambas
no menor a 5 m/s. En este punto también interviene el factor de llenado, es
decir la cantidad de agua que existe en el interior del tubo (entre la varilla y el
tubo).
Un bajo factor de llenado puede generar vapor en el interior del tubo,
creando manchas en la superficie de la varilla, y por ende producto fuera de
norma por defecto físico.
C) Tratamientos térmicos
Un proceso de tratamiento térmico adecuado permite aumentar
significativamente las propiedades mecánicas de dureza, tenacidad y
resistencia mecánica del acero. Los tratamientos térmicos cambian la
microestructura del material, con lo que las propiedades macroscópicas del
acero también son alteradas. (Barreiro, 1971)
Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse al acero sin cambiar en
su composición química son:
 Temple
 Revenido
 Recocido
 Normalizado
1.17 Endurecimiento mediante tratamiento térmico
Este método consiste en hacer un tratamiento térmico avanzado al metal
como sería el tratamiento termomecánico que se realiza a las varillas
corrugadas termotratadas.
Fundamentación del problema 57
Cuando la varilla laminada sale de la última caja del tren de laminación
se le aplica un temple mediante un flujo controlado de agua creando las
varillas termotratadas o soldables. Este método más usado en los países
avanzados. Hay que tener un cuidado especial en el ajuste del temple,
mediante el agua se consigue varillas de resistencia alta y ductilidad máxima.
En la figura siguiente se muestra un corte de una varilla, donde se puede
apreciar la corona, es decir la ferrita-perlita y la martensita templada.
IMAGEN N° 25
ESTRUCTURA VARILLA TERMOTRATADA
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
1.17.1 Parámetros TEMPCORE (Actual)
En la siguiente tabla se describe los parámetros actuales del proceso
TEMPCORE, utilizados en cada campaña o lote de producción, dependiendo
el diámetro de varilla en el proceso de fabricación.
TABLA N° 3
PARÁMETROS TEMPCORE ACTUAL
Diámetro
(mm)
Velocidad
m/s
Presión
(bar)
Caudal
m3/h
Tubos
#
Diámetro interior
de tubos (mm)
8
11,5
8,3
60
1
17
10
11,8
10,2
84
1
17
12
8,8
8,2
93
1,5
24
14
11,3
8,9
115
1,5
24
16
8,1
9,5
135
1,5
34
18
7,1
8,4
125
1,5
34
20
5,6
6,7
100
1,5
34
22
5,1
9,8
170
2
42
25
4,0
9,2
150
2
42
28
3,2
8,8
145
2
42
2
44
32
2,3
8,2
128
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Fundamentación del problema 58
En esta tabla se muestra los parámetros tempcore utilizados en la
laminación en caliente, los mismos que son el complemento para el cambio de
sus propiedades mecánicas.
1.18
Ensayos mecánicos (Actuales)
En los siguientes gráficos se puede observar los resultados de:
resistencia, fluencia, relación y alargamiento.
Los diámetros seleccionados son: 8, 10, 12 y 32 milímetros, son los más
comercializados y los que representan el 80 por ciento de la producción anual
de ANDEC. Además con las medidas escogidas sirven para tener un mayor
criterio al momento de realizar las pruebas, ya que tenemos resultados de
diámetros pequeños y grandes. El porcentaje promedio en el elemento
manganeso es de 0,75; el mismo que es utilizado en la materia prima, para la
fabricación de la varilla Termotratada.
Las muestras que se requieren para el proceso de ensayos, son
extraídas, desde la mesa de enfriamiento de producto terminado, en ese lugar
la varilla ha pasado los procesos: laminación en caliente y terminando con el
Tempcore.
La longitud de las probetas extraídas tiene una longitud aproximada de
60 centímetros. Las mismas que se espera que estén completamente frías,
para prepararlas para realizar los respectivos ensayos. Primero se procede a
colocar la longitud entre marcas, es decir la longitud inicial, para poder
determinar el porcentaje de alargamiento en la parte final del ensayo, donde
se unen las partes del material, los otros valores lo determina el equipo.
1.19
Ensayos mecánicos en diámetro de 8 mm
1.19.1 Relación resistencia-fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
relación resistencia-fluencia, en el diámetro de 8 mm.
Fundamentación del problema 59
GRÁFICO Nº 3
RELACIÓN RESISTENCIA FLUENCIA
GRÁFICO RELACIÓN R/F (8 mm)
R
E
L
A
C
I
Ó
N
1,27
1,28
1,27
1,27
1,27
1,27
1,26
1,27
1,27
1,27
1,27
1,27
1,26
1,26
1,26
1,26
1,26
R
/
F
1,26
D
Í
A
S
Promedio: 1,27
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de la relación
resistencia-fluencia en el diámetro de 8 mm. El lote corresponde del 14 al 21
de febrero del año 2012, se realizaron 196 ensayos.
1.19.2 Resistencia a la tracción
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
resistencia, en el diámetro de 8 mm.
GRÁFICO Nº 4
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
GRÁFICO RESISTENCIA 8 mm
R
E
S
I
S M
T p
E a
N
C
I
A
595,0
590,0
585,0
580,0
575,0
570,0
565,0
560,0
555,0
550,0
545,0
590,0
570,5
564,4
573,3
574,6
Í
S
578,7
571,6
562,9
D
A
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Promedio: 573,23
Fundamentación del problema 60
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de resistencia
a la tracción, en el diámetro de 8 mm. El lote corresponde del 14 al 21 de
febrero del año 2012, se realizaron 196 ensayos, los mismos que se
ejecutaron en el laboratorio físico mecánico del Departamento de Control de
Calidad de ANDEC.
1.19.3 Límite de fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
fluencia, en el diámetro de 8 mm.
GRÁFICO Nº 5
LÍMITE DE FLUENCIA
GRÁFICO FLUENCIA 8 mm
470,0
466,7
F
L
U
E
N
C
I
A
465,0
460,0
456,1
455,0
452,9
451,2
450,9
450,9
450,0
446,6
M 445,0
p
a 440,0
444,1
435,0
430,0
D
Í
A
S
Promedio: 452,42
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de límite de
fluencia en el producto terminado en el diámetro de 8 mm. El lote corresponde
del día 14 al 21 de febrero del año 2012, se realizaron 196 ensayos
mecánicos.
Fundamentación del problema 61
Según la gráfica el valor más bajo del límite de fluencia es de 444,1 y el
valor más alto es de 466,7. Promedio del lote de producción 452,42;
especificación mínima de 420 megapascales, exigida por la norma técnica de
referencia NTE INEN 2167.
1.19.4 Porcentaje de alargamiento
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
alargamiento, en el diámetro de 8 mm.
GRÁFICO Nº 6
PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO
GRÁFICO % ALARGAMIENTO 8 mm
17,50
%
A
L
A
R
G
A
M
I
E
N
T
O
17,20
17,01
16,99
17,07
17,00
16,50
15,94
16,00
15,96
15,74
15,47
15,50
15,00
14,50
D
Í
A
S
Promedio: 16,42
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados del porcentaje
de alargamiento en el producto terminado en el diámetro de 8 mm. La gráfica
muestra un lote de producción desde el día 14 al 21 de febrero del año 2012.
En este lote de producción, se realizaron 196 ensayos mecánicos,
aplicando el muestreo cada 15 toneladas.
Fundamentación del problema 62
1.20
Ensayos mecánicos en diámetro de 10 mm
1.20.1 Relación resistencia-fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
relación resistencia-fluencia, en el diámetro de 10 mm.
GRÁFICO Nº 7
RELACIÓN RESISTENCIA FLUENCIA
GRÁFICO RELACIÓN R/F (10 mm)
1,29
R
E
S
I
S M
T P
E a
N
C
I
A
1,28
1,28
1,28
1,28
1,28
1,28
1,27
1,27
1,27
1,27
1,27
1,26
1,26
D
Í
A
S
Promedio: 1,28
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de la relación
resistencia-fluencia en el producto terminado en el diámetro de 10mm. La
gráfica muestra un lote de producción desde el día 5 al 11 de diciembre del
año 2012. Del lote de producción se realizaron 197 ensayos mecánicos.
Según la gráfica tenemos valores de relación resistencia-fluencia de 1,27
y 1,28; con un promedio de 1,28; valor cercano a la especificación mínima de
1,25 exigida por la norma técnica de referencia NTE INEN 2167.
Este es uno de los diámetros que más se fabrica, por su uso en el sector
de la construcción. Representa el 20% de la producción total anual y ocupa el
tercer lugar, de la varilla más vendida.
Fundamentación del problema 63
1.20.2 Resistencia a la tracción
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
resistencia, en el diámetro de 10 mm.
GRÁFICO Nº 8
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
GRÁFICO RESISTENCIA 10 mm
585,0
583,0
581,6
R
E
S
I
S
T
E
N
C
I
A
580,0
577,2
575,1
575,0
569,3
570,0
565,8
564,6
565,0
M
p
a
560,0
555,0
D
Í
A
S
Promedio: 573,81
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de resistencia
a la tracción en el diámetro de 10 mm. El lote corresponde del día 5 al 11 de
diciembre del año 2012, se realizaron 197 ensayos.
1.20.3 Límite de fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
fluencia, en el diámetro de 10 mm.
Fundamentación del problema 64
GRÁFICO Nº 9
LÍMITE DE FLUENCIA
GRÁFICO FLUENCIA 10 mm
458,0
456,7
456,0
453,8
454,0
F
L
U
M
E
P
N
a
C
I
A
451,4
452,0
450,0
448,6
448,0
446,6
446,0
446,0
444,2
444,0
442,0
440,0
438,0
436,0
D
Í
A
S
Promedio: 449,61
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de límite de
fluencia en el producto terminado en el diámetro de 10 mm. La gráfica
muestra un lote de producción desde el día 5 al 11 de diciembre del año 2012.
Del lote de producción se realizaron 197 ensayos mecánicos.
Según la gráfica tenemos valores de fluencia superiores a 440 MPa, con
un promedio de 449.61; valor alejado de la especificación mínima que es 420
MPa exigido por la norma técnica de referencia NTE INEN 2167.
1.20.4 Porcentaje de alargamiento
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
alargamiento, en el diámetro de 10 mm.
Fundamentación del problema 65
GRÁFICO Nº 10
PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO
GRÁFICO % ALARGAMIENTO 10 mm
17,50
17,43
%
A
L
A
R
G
A
M
I
E
N
T
O
17,40
17,35
17,30
17,25
17,23
17,20
17,10
17,04
17,00
17,01
16,99
16,90
16,80
16,70
D
Í
A
S
Promedio: 17,19
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados del porcentaje
de alargamiento en el diámetro de 10 mm. La gráfica muestra un lote de
producción desde el día 5 al 11 de diciembre del año 2012.
En este lote de producción, se realizaron 197 ensayos mecánicos,
aplicando el muestreo cada 15 toneladas.
1.21
Ensayos mecánicos en diámetro de 12 mm
1.21.1 Relación resistencia-fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
relación resistencia-fluencia, en el diámetro de 12 mm.
Fundamentación del problema 66
GRÁFICO Nº 11
RELACIÓN RESISTENCIA FLUENCIA
GRÁFICO RELACIÓN R/F (12 mm)
1,29
1,28
1,28
R
E
L
A
C
I
Ó
N
R
/
F
1,28
1,27
1,27
1,27
1,27
1,26
1,27
1,26
1,27
1,26
1,26
1,26
1,26
1,25
1,25
D
Í
A
S
Promedio: 1,27
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de la relación
resistencia-fluencia en el diámetro de 12 mm., el lote corresponde del día 11
al 19 de enero del año 2012, se realizaron 172 ensayos.
Este es el diámetro que más se fabrica, por su uso en el sector de la
construcción. Representa el 33% de la producción total anual y ocupa el
primer lugar de producción, es la varilla más vendida en el mercado nacional
por la empresa ANDEC.
1.21.2 Resistencia a la tracción
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
resistencia, en el diámetro de 12 mm.
Fundamentación del problema 67
GRÁFICO Nº 12
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
GRÁFICO DE RESISTENCIA 12 mm
580,0
R
E
S
I
S
T
E
N
C
I
A
M
P
a
577,6
577,9
577,6
575,0
571,5
570,0
570,0
568,0
566,8
566,3
565,0
563,3
560,0
555,0
D
Í
A
S
Promedio: 571
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de resistencia
a la tracción en el producto terminado en el diámetro de 12 mm. La gráfica
muestra un lote de producción desde el día 11 al 19 de enero del año 2012.
Del lote de producción se realizaron 172 ensayos mecánicos.
Según la gráfica la resistencia a la tracción tiene un promedio de 571
megapascales,
valor
cercano
a
la
especificación
mínima
de
550
megapascales, parámetro exigido por la norma técnica de referencia NTE
INEN 2167.
1.21.3 Límite de fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
fluencia, en el diámetro de 12 milímetros corrugado de varilla Termotratada,
para uso de refuerzo de hormigón armado, en el sector de la construcción.
Fundamentación del problema 68
GRÁFICO Nº 13
LÍMITE DE FLUENCIA
GRÁFICO FLUENCIA 12 mm
465,0
460,0
F
L
U
E
N
C
I
A
M
P
a
458,9
454,0
455,0
451,3
450,0
454,2
450,1
449,4
445,8
446,7
445,0
442,1
440,0
435,0
430,0
D
Í
A
S
Promedio: 450,27
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de límite de
fluencia en el diámetro de 12 mm. El lote corresponde del día 11 al 19 de
enero del año 2012, se realizaron 172 ensayos.
Según la gráfica el valor más bajo del límite de fluencia es de 442,1 y el
valor más alto es de 458,9. Promedio del lote de producción 450,27;
especificación mínima de 420 megapascales exigida por la norma técnica de
referencia NTE INEN 2167.
1.21.4 Porcentaje de alargamiento
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
alargamiento, en el diámetro de 12 mm.
Fundamentación del problema 69
GRÁFICO Nº 14
PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO
GRÁFICO % ALARGAMIENTO 12 mm
17,80
%
A
L
A
R
G
A
M
I
E
N
T
O
17,73
17,60
17,55
17,38
17,40
17,31
17,17
17,20
17,12
17,03
17,03
17,01
17,00
16,80
16,60
D
Í
A
S
Promedio: 17,26
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados del porcentaje
de alargamiento en el diámetro de 12 mm. El lote corresponde del día 11 al 19
de enero del año 2012, se realizaron 172 ensayos.
Según la gráfica el valor más bajo del porcentaje de alargamiento es de
17,01 y el valor más alto es de 17,73. Promedio del lote de producción 17,26;
especificación mínima de 14% exigida por la norma técnica de referencia NTE
INEN 2167.
1.22
Ensayos mecánicos en diámetro de 32 mm
1.22.1 Relación resistencia-fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
relación resistencia-fluencia, en el diámetro de 32 milímetros de varilla
corrugada Termotratada.
Fundamentación del problema 70
GRÁFICO Nº 15
RELACION RESISTENCIA FLUENCIA
GRÁFICO RELACIÓN R/F (32 mm)
1,29
R
E
L
A
C
I
Ó
N
R
/
F
1,29
1,29
1,29
1,29
1,29
1,29
1,28
1,28
1,28
1,28
1,28
1,28
1,28
1,27
D
Í
A
S
Promedio: 1,285
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de la relación
resistencia-fluencia en el producto terminado en el diámetro de 32 mm. La
gráfica muestra un lote de producción desde el día 20 al 23 de noviembre del
año 2012. Del lote de producción se realizaron 79 ensayos.
Según la gráfica tenemos valores de relación resistencia-fluencia de 1,28
y 1,29; con un promedio de 1,285; valor cercano a la especificación mínima de
1,25 exigida por la norma técnica de referencia NTE INEN 2167.
Este es uno de los diámetros que más se fabrica para ser utilizado en las
grandes obras de nuestro País, como por ejemplo: puentes, túneles, represas
hidroeléctricas, entre otras obras, ejecutadas por el sector de la construcción.
1.22.2 Resistencia a la tracción
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
resistencia, en el diámetro de 32 mm.
Fundamentación del problema 71
GRÁFICO Nº 16
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
GRÁFICO RESISTENCIA 32 mm
602,0
600,9
R
E
S
I
S
T
E
N
C
I
A
M
p
a
600,0
598,0
598,0
596,0
595,8
594,0
593,0
592,0
590,0
588,0
D
Í
A
S
Promedio: 596.9
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de resistencia
a la tracción en el producto terminado en el diámetro de 32 mm. La gráfica
muestra un lote de producción desde el día 20 al 23 de noviembre del año
2012. Del lote de producción se realizaron 79 ensayos mecánicos.
1.22.3 Límite de fluencia
En el siguiente gráfico observamos los valores en la especificación de
fluencia, en el diámetro de 32 mm.
Fundamentación del problema 72
GRÁFICO Nº 17
LÍMITE DE FLUENCIA
GRÁFICO FLUENCIA 32 mm
466,0
465,7
465,2
465,0
F
L
U
E
N
C
I
A
M
p
a
464,0
463,2
463,0
462,0
461,4
461,0
460,0
459,0
D
Í
A
S
Promedio: 463.9
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados de límite de
fluencia en el producto terminado en el diámetro de 32 mm. La gráfica
muestra un lote de producción desde el día 20 al 23 de noviembre del año
2012.
En este lote de producción, se realizaron 79 ensayos mecánicos,
aplicando el muestreo cada 15 toneladas.
1.22.4 Porcentaje de alargamiento
En el siguiente cuadro observamos los valores en la especificación de
alargamiento, en el diámetro de 32 mm.
Fundamentación del problema 73
GRÁFICO Nº 18
PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO
GRÁFICO % ALARGAMIENTO 32 mm
19,50
19,46
%
A
L
A
R
G
A
M
I
E
N
T
O
19,42
19,40
19,30
19,20
19,10
19,00
18,90
18,89
18,89
18,80
18,70
18,60
D
Í
A
S
Promedio: 19,17
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico de barras podemos apreciar los resultados del porcentaje
de alargamiento en el diámetro de 32 mm. El lote corresponde desde el día 20
al 23 de noviembre del año 2012.
En este lote de producción, se realizaron 79 ensayos mecánicos,
aplicando el muestreo cada 15 toneladas.
CAPÍTULO II
RESULTADOS Y ANÁLISIS
2.1 Análisis en el proceso de fabricación de las varillas, para mejorar
propiedades mecánicas
La empresa ANDEC cuenta con un estudio actualizado en sus proyectos
de Mejora Continua aplicados a los procesos de producción: fundición del
acero y laminación en caliente. Además con la diversificación de los productos
laminados en frío.
El mejoramiento continuo permite a la organización mantenerse a la
vanguardia del desarrollo y competencia, en este campo siderúrgico.
Actualmente se busca reducir el producto no conforme, con los defectos
de mayor importancia: incumplimiento de propiedades mecánicas y rayadura.
Se busca minimizar el problema, modificando el proceso de producción.
Se requiere que el costo de la mejora no sea elevado, ya que sumaría al
valor del producto terminado.
El estudio a desarrollar para las posibles soluciones del problema
encontrado en el producto terminado varillas termotratadas, se basa en los
siguientes temas:
 Mejorar las propiedades mecánicas en las varillas
 Ajuste en la composición química
 Ajuste en el proceso de laminación en caliente
 Ajustar parámetros y cambios de diámetros en tubos del Tempcore
 Control de masa.
Resultados y análisis 75
2.2 Laminación en caliente
El proceso de laminación parte del concepto de laminación en caliente
“Es la transformación inicial de un lingote o barra de acero, la misma que al
pasar entre dos rodillos que giran en sentido opuestos producen su
deformación plástica”, esta plastificación del acero se inicia con la palanquilla
que sale del horno hacia el transferidor y de éste hacia el arrastrador. El
transferidor transporta la palanquilla hasta la altura del eje de laminación y de
éste al arrastrador, éste último tiene la función de arrastrar la palanquilla con
un empuje hacia los rodillos de la primera caja del tren de desbaste, una vez
amordazado
la
palanquilla
por
la
caja
1,
automáticamente
por el
accionamiento de un cilindro neumático con temporizador el rodillo móvil
superior del arrastrador sube liberando de éste modo la palanquilla y en este
instante la barra ya se encuentra en su primera etapa de plastificación.
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 aumenta su longitud.
IMAGEN N° 26
PROCESO DE FABRICACIÓN VARILLAS
Fuente:
Departamento de Control de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Según las imágenes N° 26 y 27, podemos apreciar el proceso de
laminación desde un par de cilindros que pertenecen a una caja de
laminación, en los puntos X del cilindro superior y Y del inferior, este proceso
Resultados y análisis 76
se repite desde su inicio y final de laminación de la palanquilla, desde que es
transportado desde el arrastrador hasta el par de cilindros de la caja # 1 del
proceso. La barra avanza por efecto mismo del par de fuerzas generado por
los cilindros de cada caja, con la ayuda de los rodillos que giran en sentido
opuesto se produce la deformación en tres direcciones:
 Alargamiento,
 Ensanchamiento y
 Reducción.
Con lo anteriormente expuesto se puede definir lo que se considera
como el “Principio Básico de Laminación en caliente” y que dice “El material
caliente que siendo reducido en un par de cilindros alarga, ensancha en
proporción a la reducción que realiza”.
IMAGEN N° 27
RODILLOS DE LAMINACIÓN
n
X
Y
X`
Y`
n`
Fuente:
Departamento de Control de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Resultados y análisis 77
2.3
Análisis del proceso
En este caso existe un problema de suma importancia, que puede
ocasionar en cuantiosas pérdidas para la empresa: producto no conforme,
desperdicios de recursos, tales como: materiales, mano de obra y tiempo,
acumulación de materiales terminados para remuestreos, y sobre todo baja
productividad, por paradas no programadas y velocidad baja del tren
laminador.
Es necesario fijar las limitaciones de estudio, en nuestro caso particular
es diseñar y optimizar el sistema de producción, en la fabricación de la varilla.
2.4
Herramientas para el registro y análisis de la información
Existen varias herramientas desarrolladas que permiten registrar la
información, relacionada con el trabajo que se va a estudiar, en el proceso de
fabricación de la varilla. Estas herramientas son solamente medíos para lograr
un objetivo. Los modos de registro informativo pueden ser:
 Diagrama de flujo operacional
 Diagrama de hilos
 Matriz de actividades de Gantt o cronogramas
 Diagrama de Pareto
 Diagramas esfuerzo-deformación
 Ensayos de resistencia a la tracción
 Análisis químico
 Análisis de resultados
 Pruebas en laminación en caliente.
2.4.1 Diagrama de flujo operacional
Con el siguiente diagrama podemos apreciar la situación actual del
proceso de fabricación de varillas y promover un método que permita lograr
una mayor eficiencia y economía con los trabajos a realizar, durante el
desarrollo de la investigación.
Resultados y análisis 78
Este diagrama es esencialmente útil para poner de manifiesto costos
ocultos que se incurren en el proceso como distancias recorridas del producto
terminado hacia el almacenamiento final. Además de registrar en este
diagrama todas las operaciones e inspecciones muestran todos los traslados y
retrasos, que existen en el proceso, desde la recepción del lingote o
palanquilla hasta la transformación del producto terminado o varilla de acero
termotratada. Ver anexo # 3.
2.4.2
Diagrama causa – efecto
Es una representación gráfica que muestra la relación cualitativa e
hipotética de los diversos factores que puedan contribuir a un efecto o
fenómeno determinado.
Luego de analizar el proceso de fabricación de varillas Termotratadas de
forma minuciosa, se puede establecer las posibles causas vitales que origina
el problema del producto defectuoso.
Todo esto contribuye a que la capacidad de producción actual, se
encuentra por debajo de la establecida en su capacidad instalada, es más no
se cumple ni la producción objetivo anual.
2.4.2.1 Identificación de causas
Este diagrama describe el proceso de construcción de una de las
herramientas más útiles para ordenar las ideas, mediante el criterio de sus
relaciones de casualidad, el Diagrama Causa-Efecto, también llamado
“Diagrama de Ishikawa” o “Diagrama de Espina de Pescado.
Esta herramienta es capaz de ofrecer una visión sencilla y concentrada
del análisis de las causas que contribuyen a una situación compleja.
Durante la investigación se identificaron, aquellas causas que estaban
originando el producto defectuoso y baja productividad. Con estos argumentos
se elaboró el siguiente diagrama Causa-Efecto.
Ambiente de
trabajo
Falta de
conocimiento de
equipos
Falta de
herramientas de
trabajo
Inspección física
capacitación
Falta de
Actualizar
parámetros
Tempcore
Fuente:
Departamento Control de Calidad
Elaborado por: César Villavicencio C.
MANO DE OBRA
Nivel de
educación
Falta de
inspección
Instrucciones de
trabajo no
adecuadas
MÉTODO (TREN LAMINADOR/TEMPCORE)
Elementos
residuales altos
Análisis
metalográfico
porosidad
Defecto de
FaltaM antenimie
nto de equipos
laminación
Ajuste del tren
MATERIA PRIMA
Composición
química
M otivación
estado
Cajas en mal
Agua del
Tempcore con
laminilla
Guiado mal
centrado
Palanquilla con
inclusiones no
metálicas
Altas
temperaturas
Diámetro inferior
tubos Tempcore
DEFECTUOSO
PRODUCTO
MÁQUINA (TREN LAMINADOR/TEMPCORE)
DIAGRAMA CAUSA - EFECTO
GRAFICO N° 19
Resultados y análisis 79
GRÁFICO N° 19
DIAGRAMA CAUSA - EFECTO
Resultados y análisis 80
2.4.3 Diagrama de Hilos
Plano o modelo a escala en el que se sigue y se mide con un hilo la
trayectoria de trabajadores, materiales o equipos durante el desarrollo de la
actividad. Ver anexo # 4.
2.4.4 Diagrama de Pareto
En este gráfico de Pareto podemos apreciar los tipos de defectos que se
originan en el producto terminado durante el año 2012, con su porcentaje
individual y acumulado.
GRÁFICO N° 20
PARETO DE DEFECTOS
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
El defecto no cumple ensayo mecánico tiene 79,34%, este defecto es
de mayor importancia, posee el mayor porcentaje del producto no conforme.
Resultados y análisis 81
Este defecto comprende el incumplimiento de alguna característica en
las propiedades mecánicas de las varillas termotratadas, para refuerzo de
hormigón armado.
La no conformidad en el producto terminado se puede presentar por:
fluencia y resistencia baja o la relación entre ellas, no cumple el valor mínimo
de 1.25, exigido por la norma de referencia NTE INEN 2167.
IMAGEN N° 28
ENSAYO DE TRACCIÓN
Fuente:
Laboratorio Físico Mecánico
Elaborado por: César Villavicencio C.
Esta imagen muestra la máquina WOLPERT de capacidad de 50
toneladas, la misma que sirve para realizar los ensayos mecánicos durante los
turnos de producción. Este equipo es calibrado por el INEN dos veces al año.
El defecto de rayadura posee el 17,22% de producto no conforme y
ocupa el segundo lugar de importancia.
Resultados y análisis 82
IMAGEN N° 29
DEFECTO DE RAYADURA
Fuente:
Laboratorio Físico Mecánico
Elaborado por: César Villavicencio C.
Esta imagen muestra el defecto de rayadura en el producto terminado
varillas termotratadas, esta no conformidad se presenta con mayor porcentaje
del producto fuera de norma en los diámetros mayores, es decir en las
medidas de 20 a 32 milímetros.
Los defectos triviales que se presentan en el producto terminado, en
porcentajes mínimos, son los siguientes: barra caída, ausencia resalte
longitudinal y desviación de masa, tienen un 3,44% durante los doce meses
del año 2012.
Según este diagrama de Pareto, los defectos vitales que están
perjudicando la productividad y calidad del producto terminado son: no cumple
ensayo mecánico y rayadura, estos dos defectos se encuentran con un
porcentaje del 96,56 del producto fuera de especificación en el año 2012, con
una pérdida económica significativa. La investigación se basa en encontrar las
posibles soluciones de estos dos defectos con mayor relevancia, en el
proceso de fabricación de varillas de acero, en la empresa ANDEC S.A.
Se han realizado varias pruebas en laminación en caliente: en varios
diámetros de varillas termotratadas, distintos porcentajes en los elementos
carbono y manganeso, de su composición química y con diferentes
parámetros en el proceso TEMPCORE.
Resultados y análisis 83
2.5 Identificación de los problemas en el proceso de fabricación de la
varilla
 Varilla no cumple propiedades mecánicas, los inconvenientes que se
presentan con frecuencia es que; se trabaja con valores cercanos a la
especificación mínima, originando en cualquier momento producto fuera
de norma, por incumplimiento de alguna especificación, entre ellas:
resistencia, fluencia o la relación entre estas dos características.
 Producto terminado con defecto de rayadura, barra caída, ausencia de
resalte longitudinal, desviación de masa, estas no conformidades en el
producto, se originan en el proceso de fabricación, tanto en el tren
laminador como el TEMPCORE.
 Baja productividad, debido a paradas no programadas y velocidad lenta
en laminación, por constantes controles del producto terminado, debido a
que los valores de especificaciones cumplen con el mínimo, en otros
casos no cumple.
2.6 Analizar los problemas identificados del trabajo
 Lo primero es analizar el incumplimiento de las propiedades mecánicas,
la materia prima utilizada, los parámetros empleados y los equipos
utilizados. Lo normal sería cumplir las exigencias normativas con valores
promedios alejados de la especificación mínima.
 Los defectos en el producto terminado, se originan desde el tren
laminador hasta el proceso Tempcore, lo ideal sería realizar mayores
controles en el proceso, no dejar todo el control de calidad para el final, ya
que se pone en alto riesgo, que la materia prima procesada, presente
defectos en el producto terminado.
 La baja productividad, debido a la presencia de material fuera de
especificación por defectos físicos y mecánicos, el mismo que tiene que
ser rechazado y enviado a la chatarra.
Resultados y análisis 84
 Los valores que representa estas no conformidades son costos
económicos considerables. Lo ideal sería realizar los ajustes y pruebas
necesarias en la materia prima, tren de laminación y proceso
TEMPCORE.
2.7 Análisis del proceso y preparación de pruebas
Haciendo un análisis del proceso y parámetros utilizados. Además de la
literatura existente, la obtención o fabricación de varillas termotratadas, es un
proceso siderúrgico complejo. En la formación de las propiedades mecánicas
en las varillas termotratadas, influyen muchos factores y parámetros.
Según los resultados actuales, descritos en el capítulo anterior, se ha
modificado, parámetros en Tempcore, elementos mecánicos y composición
química, detallados más adelante.
2.8 Análisis del proceso TEMPCORE
En las siguientes imagenes, se observa el cajón TEMPCORE, el mismo
que es un proceso térmico, es una etapa del proceso de producción.
En este proceso la varilla cambia su estructura de austenita a ferritaperlita, la parte del nucleó y su contorno exterior en martensita templada,
cambiando sus propiedades mecánicas considerablemente.
IMAGEN N° 30
INTERIOR DEL TEMPCORE
Fuente:
Control Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
IMAGEN N° 31
CAJÓN TEMPCORE
Fuente:
Control Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Resultados y análisis 85
Durante las pruebas se realizaron cambios en el diámetro interior de los
tubos, en algunos se mantuvo, en otros se aumentó, pero en 12 milímetros se
redujo el diámetro interior. A continuación se detalla los cambios.
CUADRO N° 3
DIÁMETRO Y NÚMERO DE TUBOS
Diámetro
Numero de
(mm)
Tubos
Diámetro
interior de
tubos (mm)
8
1
20
10
1
20
12
1,5
22
14
1,5
28
16
1,5
36
18
1,5
36
20
1,5
36
22
2
44
25
2
44
28
2
44
32
2
58
Fuente:
Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En la siguiente imagen se observa un tubo para el diámetro de 12
milímetros. Además los componentes para su funcionamiento en el proceso
TEMPCORE. Ver anexo # 5.
Los parámetros en este proceso térmico o Tempcore, son de suma
importancia, ya que es la transformación de austenita, en dos estructuras
definidas en la varilla termotratada como lo es:
Ferrita-perlita, es la capa que se manifiesta en gran porcentaje de su
área, siendo esta la parte más suave de la varilla. Martensita templada, es la
capa que se manifiesta en menor porcentaje de su área, siendo esta la parte
dura de la varilla.
2.9 Control de calidad
El personal del área de Control de Calidad, debe realizar sus
inspecciones, muestreos y ensayos permanentes del producto terminado y la
Resultados y análisis 86
entrega ágil de los resultados a los responsables del tren laminador, para que
realicen los ajustes necesarios, y no estar realizando paradas no
programadas.
IMAGEN N° 32
TOMA DE TEMPERATURA
Fuente:
Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En la imagen N° 32 se observa separación de las muestras y toma de
temperatura con el pirómetro óptico.
2.10 Extracción de muestras
En las siguientes imágenes, observamos parte del proceso de obtención
y ejecución de muestras y ensayos.
IMAGEN N° 33
MESA DE ENFRIAMIENTO
Fuente:
Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Resultados y análisis 87
En la imagen N° 33 se observa unas de las muestras seleccionadas, en
un costado de la mesa de enfriamiento, las mismas que son obtenidas de las
pruebas de laminación.
2.10.1 Selección y preparación de probetas
De acuerdo a la norma NTE INEN 109, las probetas son prepararas en:
longitud de la muestra, longitud inicial entre marcas y codificación de
muestras.
Las muestras extraídas o seleccionadas en cada diámetro y en cada
prueba de laminación, fueron 3 probetas para cada ensayo, es decir cada
resultado es el promedio de 3 ensayos, esta aplicación de muestreo se
realizó, tanto para las pruebas A como para las B.
2.11
Ensayos mecánicos realizados en Pruebas “A” y Pruebas “B”
Se elaboran dos grupos de pruebas en el proceso de laminación en
caliente, luego se realizan los ensayos mecánicos, tanto para las A como las
B, en el grupo de pruebas “A”, se efectúan en los diámetros 8, 10, 12 y 32
milímetros, y en las pruebas “B”, se ejecutan en los diámetros 8, 10, 12, 14,
16, 18, 20, 22, 25, 28 y 32 milímetros.
IMAGEN N° 34
MÁQUINA DE ENSAYOS WOLPERT
Fuente:
Laboratorio Físico mecánico
Elaborado por: César Villavicencio C.
Resultados y análisis 88
En la imagen N° 34 se muestra en su lado izquierdo la ejecución de un
ensayo de tracción, realizado en la máquina universal WOLPERT y en lado
derecho el gráfico esfuerzo – deformación. Estas tomas se realizaron en el
laboratorio físico mecánico de ANDEC. Este equipo esta calibrado por el
Instituto Ecuatoriano de Normalización, y se encuentra dentro de los errores
máximos permisibles.
2.11.1 Pruebas “A”
En la siguiente tabla podemos apreciar el resumen de las pruebas
realizadas con la designación “PRUEBAS A”, en los diámetros de 8, 10, 12 y
32 milímetros. En cada prueba, dependiendo el diámetro laminado, se aplica
diferentes parámetros Tempcore, tales como:
 Velocidad de laminación
 Caudal y presión de agua
 Diámetro interior de tubos.
La materia prima que se utilizó en estas pruebas, es de un promedio de
0.75 de porcentaje de manganeso, valor que se encuentra dentro del
parámetro de referencia que es de 0.65 a 0.80%, de la tabla N° 2 de requisitos
químicos palanquilla ANDEC.
TABLA N° 4
PRUEBAS A
ANÁLISIS QUÍMICO
Diámetro
Prueba
(mm)
PARÁMETROS TEMPCORE
ENSAYOS MECÁNICOS
velocidad Presión Caudal
C
Mn
m/s
(bar)
m 3 /h
%
Tubos Fluencia Resistencia Relación R/F
Alargamiento
A
8
0,26 0,85
11,5
8,3
60
1
445
578
1,30
19,22
A
10
0,27 0,87
11,8
10,2
84
2
447
586
1,31
18,17
A
12
0,26 0,87
8,8
8,2
93
2
452
591
1,31
18,77
A
32
0,27 0,88
2,3
8,2
128
2
448
582
1,30
20,15
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Resultados y análisis 89
En esta tabla N° 4, se observa los resultados obtenidos en las Pruebas
A, son identificadas de color amarillo, la diferencia se encuentra en la
resistencia, relación y alargamiento porcentual.
Las pruebas solo se realizaron en los diámetros descritos en la tabla N°
4, por los resultados obtenidos en la relación resistencia- fluencia, los valores
se encuentran cercanos al promedio actual.
Con el antecedente de las pruebas realizadas, se procede a planificar
otro grupo de pruebas, que son designadas como pruebas “B”, las mismas
que son planificadas con otros ajustes en composición química y parámetros
Tempcore.
En el siguiente grupo de pruebas, se detalla los cambios realizados,
tanto en el proceso de fabricación como en su composición química, y por
último los resultados obtenidos.
2.11.2 Pruebas “B”
En la siguiente tabla podemos apreciar el resumen de las pruebas
realizadas con la designación “PRUEBAS B”, en los diámetros de 8, 10, 12,
14, 16, 18, 20, 22, 25, 28 y 32 milímetros, que son todos los comerciales, los
diámetros mayores a 32 milímetros, son considerados especiales.
En cada prueba, dependiendo el diámetro laminado, se aplica diferentes
parámetros Tempcore, tales como:
 Velocidad de laminación
 Caudal y presión de agua
 Diámetro interior de tubos
La materia prima que se utilizó en estas pruebas, es de un promedio de
1.02 de porcentaje de manganeso, valor que se encuentra fuera del parámetro
de referencia que es de 0.65 a 0.80%, de la tabla N° 2 de requisitos químicos
palanquilla ANDEC.
Resultados y análisis 90
TABLA N° 5
PRUEBAS B
ANÁLISIS QUÍMICO
Diámetro
Prueba
PARÁMETROS TEMPCORE
ENSAYOS MECÁNICOS
velocidad Presión Caudal
C
Mn
(mm)
m/s
(bar)
m 3 /h
%
Tubos Fluencia Resistencia Relación R/F
Alargamiento
B
8
0,26 1,02
11,5
8,3
60
1
455
616
1,35
20,16
B
10
0,27 1,04
11,8
10,2
84
1
456
622
1,36
18,80
B
12
0,26 1,06
8,8
8,2
93
1,5
461
625
1,36
19,14
B
14
0,27 1,02
11,6
9,4
130
1,5
457
620
1,36
20,23
B
16
0,27 1,02
8,2
10,5
144
1,5
456
631
1,38
19,95
B
18
0,27 1,02
7,3
8,9
130
1,5
458
624
1,36
21,66
B
20
0,27 1,02
5,8
7,0
108
1,5
461
625
1,36
21,46
B
22
0,27 1,02
5,3
10,5
170
2
464
634
1,37
22,08
B
25
0,27 1,02
4,1
10
150
2
458
621
1,36
21,84
B
28
0,27 1,02
3,4
9,2
140
2
461
632
1,37
22,19
B
32
0,27 1,01
2,3
8,2
128
2
457
636
1,39
22,23
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En esta tabla N° 5, se observa los resultados obtenidos en las Pruebas
B, son identificadas de color celeste, la diferencia se encuentra en la
resistencia, relación y alargamiento porcentual.
Las pruebas se realizaron en todos los diámetros que se comercializa,
esto se debe que los parámetros y ajustes en el proceso de fabricación de
varillas es diferente en cada diámetro.
Los valores obtenidos en la relación resistencia- fluencia, resistencia y
alargamiento porcentual, se encuentran más pronunciados que los alcanzados
en el grupo de pruebas anteriores.
Resultados y análisis 91
2.12
Ensayos tecnológicos
2.12.1 Ensayo de doblado
Para el ensayo de doblado las muestras de varillas deben ser
sometidas a un doblado de 180°, a la temperatura ambiente. Las probetas,
luego del ensayo, no deben presentar agrietamiento en el lado exterior del
doblez, según norma NTE INEN 2167:2012.
El diámetro de los mandriles para el ensayo de doblado se encuentra
establecido en la tabla siguiente:
TABLA N° 6
DIÁMETRO DE MANDRIL
Diámetro nominal (d)
Diámetro del mandril (D)
8 - 18
3d
20 - 25
4d
28 - 32
6d
Fuente:
Departamento de Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
El ensayo de doblado debe hacerse con probetas de suficiente longitud y
sobre el resalte longitudinal para asegurar un doblez libre, y con un equipo
que proporcione:
 Aplicación continua y uniforme de la fuerza durante todo el ensayo, para
su apropiada deformación plástica.
 Libre movimiento de la probeta en los puntos de contacto con el equipo:
mandril central y apoyos.
Resultados y análisis 92
 Contacto permanente de la probeta alrededor del mandril durante la
operación de doblado.
Las probetas para el ensayo de doblado deben ser extraídas o
seleccionadas de la sección completa de la varilla laminada.
IMAGEN N° 35
MÁQUINA DE DOBLADO OSCAM
Mandril
Doblados
Fuente:
Laboratorio Físico Mecánico ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Esta imagen muestra la máquina de doblado marca OSCAM, donde se
realizan todos los ensayos de doblado, de los muestreos realizados a los
productos laminados en la planta ANDEC. Para realizar los ensayos de
doblado en cada diámetro, se cambia rodillo de doblado y diámetro de
mandril, según tabla N° 6.
En la siguiente tabla se muestra los doblados realizados a las Pruebas
B, en los diámetros: 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28 y 32 milímetros de
varillas corrugadas termotratadas.
En el anexo # 7, se puede observar que no existen fisuras en el lado
exterior del doblez de ninguno de los diámetros de las probetas ensayadas.
Resultados y análisis 93
Por lo cual se puede concluir que las muestras cumplen satisfactoriamente los
requerimientos de doblado de la Norma Ecuatoriana NTE INEN 2167:2012.
2.13 Composición química de pruebas B
Según pruebas en laminación en caliente y ensayos de resistencia a la
tracción, realizados en varios diámetros y con diferentes porcentajes de
manganeso en la composición química de la materia prima, hemos obtenido
resultados satisfactorios, que ayudan a mejorar las propiedades mecánicas de
nuestro producto, como es la varilla Termotratada.
De los resultados obtenidos en varias pruebas en laminación en caliente
y con diferentes diámetros de varillas, se elaboró la siguiente tabla de
composición química, con el cambio en el porcentaje de manganeso, en el
SAE-1029, el mismo que es utilizado como materia prima en el proceso de
fabricación de la varilla Termotratada.
TABLA N° 7
COMPOSICIÓN QUÍMICA
DPTO. CONTROL DE
CALIDAD
LABORATORIO QUIMICO
GRADO DE
COLOR
ACERO
SAE 1029
REQUISITOS QUÍMICOS PALANQUILLA ANDEC
PRODUCTO A
OBTENER
AMARILLO VARILLA SOLDABLE
NORMA DE
%C
%Mn
%Si
%P
%S
FABRICACION MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX
INEN 2167
0,25 - 0,30 090 - 1,10 0,15 - 0,25
0,035
0,045
TOLERANCIA DIMENSIONAL:
LONGITUD: ± 30 mm SECCIÓN: ± 3 mm
Fecha de edición: Junio 2013 Fecha de revisión:
Fuente:
Departamento de control de calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Esta tabla N° 7, de composición química, muestra el cambio propuesto
en el porcentaje de manganeso, elemento químico de suma importante en
nuestra materia prima.
Resultados y análisis 94
Con este nuevo porcentaje de manganeso, ayuda a mejorar las
propiedades mecánicas de nuestra varilla para refuerzo de hormigón armado.
Además contribuye con productividad y calidad del producto terminado.
2.14 Costos del proceso de fabricación de varillas Termotratadas
En el actual proceso se considera las siguientes actividades que son
primordiales o vitales para determinar el costo para fabricar una tonelada de
palanquilla o varilla Termotrtada.
CUADRO N° 4
COSTO PRODUCCIÓN PALANQUILLA
Costo Material
Descripción
OXIGENO LIQUIDO INDUSTRIAL ACE
ANTRACITA
ANTRACITA M-20
CAL DOLOMITA
CAL VIVA (SACOS DE 25KG)
ESTRELLA DE ALUM. 1.5 KG
FERROMANGANESO
FERROSILICIO
TERMOCUPLAS TEM TIP
FERROSILICO MANGANESO
ALAMBRE DE SILICO CALCIO
ESPATO FLUOR
CARBURO DE CALCIO
TERMOCUPLAS TEMPERATURA
TUBO 3/4X5.5 MT ACOPL.OXIGENO
TUBO 3/4X5.5 MT REUTILIZABLES
CHATARRA PREPARADA
KILOWATTIO HORA
Total Costo Material ($)
Costo Unitario por
tonelada ($/t)
5,50
4,28
0,77
7,90
5,00
0,85
12,98
7,10
0,99
0,68
0,89
0,52
0,91
0,00
0,82
0,00
325,00
43,93
418,13
Costo Operación
Descripción
Materiales y Rptos
Electrodo
MOI
MOD
Refractario
Depreciacion
Mantenimiento y Reparacion
Otros Gastos de Fabrica
Combustible
Total Costo Operación ($)
Costo Unitario por
tonelada ($/t)
32,35
7,29
23,01
17,36
6,22
16,71
6,68
21,22
3,98
134,83
COSTO TOTAL DE PRODUCCIÓN ($)
552,95
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En el cuadro N° 4, podemos observar los costos totales de material y
operación, y el más importante es el costo total de producción de cada
tonelada producida en el proceso de fundición de la Acería, el mismo que está
relacionado directamente con la determinación de los costos de la mejora en
el proceso de producción de la varilla Termotratada, y tener una percepción
clara de los que estamos realizando.
Resultados y análisis 95
CUADRO N° 5
COSTO PRODUCCIÓN DE LAMINACIÓN
Costo Material
Costo Unitario
por tonelada ($/t)
Descripción
Palanquilla Acero SAE-1029
552,95
Total Costo Material ($)
552,95
Costo Operación
Costo Unitario
por tonelada ($/t)
Descripción
Materiales y Rptos
MOI
MOD
Depreciacion
Mantenimiento y Reparacion
Otros Gastos de Fabrica
Energia Electrica
Total Costo Operación ($)
4,20
14,62
10,66
12,01
13,34
4,86
10,43
70,12
COSTO TOTAL DE PRODUCCIÓN ($)
623,07
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En el cuadro N° 5, podemos observar los costos totales de material y
operación, y el más importante es el costo total de producción de cada
tonelada producida en el proceso de fabricación de varillas, el mismo que está
relacionado directamente, con la determinación de los costos en la
investigación.
CUADRO N° 6
COSTO POR PRODUCTO FUERA DE NORMA AÑO 2012
Defecto
Cantidad
(t)
Costo (t)
Costo
chatarra (t)
Costo Producto
Fuera de Norma
($)
No cumple ensayo
mecánico
253,570
623,07
325
75581,61
Rayadura
55,020
623,07
325
16399,81
Barra caída
5,450
623,07
325
1624,48
Ausencia resalte
longitudinal
4,960
623,07
325
1478,43
Desviación de masa
0,600
623,07
325
178,84
TOTAL (t)
319,60
TOTAL
($)
95.263,17
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Resultados y análisis 96
En el cuadro N° 6, podemos observar los defectos del año 2012, cantidad
en toneladas, costo de tonelada laminada, costo de tonelada de chatarra y por
último el costo del Producto Fuera de Norma, el mismo que se obtiene
multiplicando la cantidad en toneladas por el costo en toneladas, luego
restamos el valor de la tonelada de chatarra, y obtenemos el costo real de la
tonelada de producto fuera de norma en cada defecto que se presentó en el
proceso de fabricación.
El valor total por producto fuera de especificación es de 95.263,17
dólares americanos, que es el resultado de las 319,60 toneladas con defecto
en el producto terminado. Detallado cada defecto con su respectivo tonelaje y
costo.
En el siguiente cuadro N° 7, podemos observar los costos por tiempo
perdido en el proceso de fabricación durante el año 2012 y los costos que
representan para la empresa, tanto en minutos como en horas. Estas pérdidas
actuales se pueden transformar en ahorro para la organización.
Los valores aplicados por tiempo perdido en el año 2012, fue facilitado
por el Departamento de Costos de Producción de ANDEC, esta área realiza y
analiza los estudios correspondientes de costos indirectos de fabricación y
carga fabril, para determinar los costos que hemos utilizado en el siguiente
cuadro.
CUADRO N° 7
COSTO POR TIEMPO PERDIDO AÑO 2012
Costo por
minuto
perdido ($)
Horas
perdidas
diarias
Tiempo
perdido
minutos
(mes)
Horas
promedio
mes
15
3,7
6.666
111
Costo
ahorro mes
($)
Costo
ahorro año
($)
100.000 1´200.000
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En el cuadro N° 7, podemos observar el costo por minuto perdido que
tiene un costo de USD 15, promedio de horas perdidas diarias 3.7, tiempo
Resultados y análisis 97
perdido en un mes de 6.666 minutos, promedio al mes de 111horas y
finalmente los costos que representan al mes de USD 100.000 y en un año de
USD 1´200.000.
El ahorro descrito en el párrafo anterior puede ser aún más, porque hay
días que se pierden más tiempo del promedio descrito anteriormente.
En los tiempos perdidos se encuentran paradas no programadas y por
producción lenta, es decir no se utiliza la velocidad normal del proceso de
producción, por riesgos de no conformidad en el producto terminado.
Estos riesgos se originan en constantes controles en el producto
terminado. Ajustes en el proceso de fabricación de las varillas Termotratadas,
tanto en el tren de laminación en caliente, como el proceso TEMPCORE.
CUADRO N° 8
COSTO DE TUBOS PARA TEMPCORE
Cantidad
Diámetro (mm)
Descripción
Origen
2
8 y 10
Tubo
ANDEC
230
460
2
12
Tubo
ANDEC
230
460
2
14
Tubo
ANDEC
230
460
2
16
Tubo
ANDEC
230
460
2
18
Tubo
ANDEC
230
460
2
20
Tubo
ANDEC
230
460
2
22
Tubo
ANDEC
230
460
2
25
Tubo
ANDEC
230
460
2
28
Tubo
ANDEC
230
460
2
32
Tubo
ANDEC
230
460
TOTAL $
Costo Un. Costo Total ($)
4.600
Fuente:
Departamento Herramental ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En el cuadro N° 8, se describe la cantidad, costo unitario y costo total de
los tubos con los nuevos diámetros interiores que se necesitan para cada
diámetro en el proceso TEMPCORE.
Resultados y análisis 98
Los nuevos tubos se los elaborará en uno de los talleres de maestranza
del Complejo Siderúrgico ANDEC.
El costo de los 20 tubos que se necesitan para el proceso Tempcore,
tienen un valor total de USD 4.600. Cada tubo tiene un costo promedio de
USD 230.
CUADRO N° 9
COSTO POR INCUMPLIMIENTO DE PRODUCCIÓN OBJETIVO AÑO
2012
Producción
Producción
Diferencia
real (t)
objetivo (t)
(t)
ENERO
11499,692
19334,00
7834,308
FEBRERO
16065,451
19334,00
MARZO
20405,335
ABRIL
MES
Utilidad por
Costo por
incumplimiento
tonelada ($)
($)
123
963619,884
3268,549
123
402031,527
19334,00
-1071,335
123
-131774,205
19314,511
19334,00
19,489
123
2397,147
MAYO
18728,758
19333,00
604,242
123
74321,766
JUNIO
13896,456
19333,00
5436,544
123
668694,912
JULIO
12884,226
19333,00
6448,774
123
793199,202
AGOSTO
16346,520
19333,00
2986,480
123
367337,040
SEPTIEMBRE
13713,302
19333,00
5619,698
123
691222,854
OCTUBRE
18343,188
19333,00
989,812
123
121746,876
NOVIEMBRE
19746,170
19333,00
-413,170
123
-50819,910
DICIEMBRE
15567,916
19333,00
3765,084
123
463105,332
35.488,48
TOTAL ($)
4´365,082
TOTAL (t)
Fuente:
Control de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En el cuadro N° 9, podemos apreciar el costo por incumplimiento de la
producción objetivo con la producción real. La producción objetivo está
definida en diciembre de cada año por las Gerencias de Comercialización y
Laminación.
El valor que se dejó de percibir por concepto de incumplimiento de la
producción objetivo es de USD 4´365.082. El valor total es el resultado que se
Resultados y análisis 99
dejó de producir 35.488,475 toneladas de varillas en el proceso de
producción en laminación en caliente. Para los cálculos se toma solo el valor
de utilidad promedio por tonelada producida, que es de USD 123.
CUADRO N° 10
COSTO POR AUMENTO DEL % DE MANGANESO
Grado de
Acero
SAE - 1029
Costo por
Costo por colada Producción promedio
tonelada ($) de 24 toneladas ($)
0,13
Costo de producción
mensual 2013 (t)
promedio de un mes ($)
11.400
34.200
3
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En el cuadro N° 10, podemos apreciar el costo por aumento del
porcentaje de manganeso en el grado de acero SAE-1029. El costo por
tonelada es de 0,13 centavos de dólar, costo por colada de 24 toneladas es
de 3 dólares. Además tenemos el costo de producción de un mes, el mismo
que es de USD 34.200.
CUADRO N° 11
COSTO CAPACIDAD NO UTILIZADA EN LA PLANTA
Capacidad Producción real Capacidad no % de capacidad % de capacidad Costo por no utilizar
instalada (t)
(t)
utilizada (t)
utilizada
no utilizada
capacidad instalada (t)
252.000
196.512
55.488
77,98
22,02
6´825.082
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Como se puede observar en el cuadro N° 11, existe una diferencia entre
la capacidad instalada y la producción real del año 2012, la misma que es
55.488 toneladas, producto que no se fabricó por varias razones descritas
durante el desarrollo de la investigación.
En este cuadro se demuestra que no se está explotando la capacidad
instalada de la planta. Además el costo total por no utilizar la capacidad
instalada, es una suma representativa con un total de USD 6´825.082 en un
año. El cálculo se lo realiza con el tonelaje de la capacidad no utilizada
multiplicado por el valor de la utilidad por tonelada que es de USD 123.
CAPÍTULO III
PLANTEAMIENTO DE SOLUCIÓN Y EVALUACIÓN ECONÓMICA DE
LA IMPLANTACIÓN
3.1
Planteamiento y análisis de la alternativa de diseño y optimización
del sistema de producción
El desarrollo de este capítulo consiste en el análisis y la propuesta de la
nueva alternativa en el proceso de fabricación de la varilla Termotratada, por
medio de la ejecución de varias pruebas en el proceso de laminación, y
cuantificadas en ensayos de resistencia a la tracción, análisis químico y
metalográfico. Además se detalla el análisis económico de la alternativa.
Se realizaron algunas actividades, tales como: ajuste en el porcentaje de
manganeso en la materia prima (palanquillas), velocidad en proceso de
laminación, se modifican los parámetros del proceso TEMPCORE, diámetro
interior de tubos, presión y caudal de agua.
3.2 Descripción de la propuesta
Propongo para el nuevo diseño en el proceso de fabricación de varillas
Termotratadas en ANDEC, las siguientes alternativas:
 Trabajar con resultados que no pongan en peligro de incumplimiento las
especificaciones mecánicas, como: fluencia, resistencia y relación
resistencia-fluencia.
 Aumentar valores promedios en las propiedades mecánicas, para que no
se incurra en el incumplimiento en el producto terminado, además no
incida en la productividad del proceso de fabricación. (ver gráfico N° 21).
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 101
 Aumentar el porcentaje de manganeso de 0.65-0.80 a 0.90-1.10, en la
composición química de la materia prima que es con SAE-1029.
 Cambiar diámetros interiores de los tubos utilizados en el proceso
TEMPCORE, para cada diámetro laminado en el proceso de fabricación
de varillas Termotratadas.
 Utilizar tabla N° 5 de las pruebas B, en la misma se encuentra descrito los
parámetros a utilizar en el tren de laminación en caliente y el proceso
Tempcore.
3.3 Análisis de la nueva alternativa
Con las pruebas realizadas, tanto en el proceso de fabricación como en
los laboratorios de Control de Calidad de la empresa ANDEC, nos permiten
identificar y valorar de forma cuantitativa los cambios realizados en el proceso
de fabricación de varillas Termotratadas. Además la relación y repercusión de
variables existente entre ellos.
La elaboración de los nuevos tubos para el proceso Tempcore, tiene un
costo de 230 dólares por cada unidad.
El incremento en el porcentaje de manganeso, genera un costo de 0,13
centavos de dólar por cada tonelada de materia prima para producir varilla,
pero este valor se recuperara en función de mayor producción y reducción del
producto no conforme.
Los costos generados por implementación de la mejora en el proceso de
fabricación de varillas Termotratadas, no son incremento para la empresa
ANDEC.
Con esta propuesta vamos a mejorar la calidad de varilla, en cuanto a
sus propiedades mecánicas, es decir mejorar la fluencia, resistencia, relación
y mayor deformación tanto elástica como plástica, y sobre todo no hay costo
de mano de obra.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 102
Con los resultados obtenidos en el grupo de pruebas B, se puede
laminar de forma segura y con altas velocidades en el tren, ayudando y
contribuyendo a la calidad y productividad del proceso de fabricación de
las varillas para refuerzo de hormigón armado.
Los conocimientos de ingeniería industrial, van a mejorar la calidad y
productividad del proceso de fabricación de varillas de la empresa ANDEC; de
forma técnica, optimizando recursos en todo sentido para que la organización
sea más competente.
3.4
Análisis de lo actual con lo propuesto
3.4.1 Propiedades mecánicas
En el siguiente gráfico se puede observar los valores de las propiedades
mecánicas actuales y las obtenidas de las pruebas B, en este gráfico se
puede apreciar la diferencia existente entre lo actual y lo propuesto, en este
estudio se puede verificar los resultados, a través de los ensayos de
resistencia a la tracción.
GRÁFICO N° 21
PROPIEDADES MECÁNICAS
Fuente:
Departamento Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Como se puede observar en el gráfico N° 21, la diferencia existente entre
las propiedades mecánicas actuales y las propuestas. En la columna izquierda
se encuentran los resultados de ensayos actuales y en la columna del lado
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 103
derecho se encuentran los resultados de los ensayos propuestos, los mismos
que se emplearon los cambios descritos anteriormente.
Los valores de fluencia propuestos tienen 8 megapascales más, los
valores de resistencia se presenta una diferencia bastante importante de 47
megapascales, porcentaje de alargamiento con 3,38 por ciento y la
especificación que complementa nuestro trabajo de investigación, es la
relación resistencia fluencia con una diferencia muy satisfactoria de 1,28
actual a 1,37 propuesto.
El valor de relación se obtiene de la división de la resistencia para la
fluencia, quedando adimensional.
Con estos resultados se demuestra que los cambios empleados en la
prueba B, contribuyen a mejorar el proceso de fabricación y la calidad de la
varilla Termotratada, la misma que es empleada para refuerzo de hormigón
armado.
3.4.2 Porcentaje de manganeso
En esta investigación se decidió por el aumentó en el porcentaje de
manganeso, por sus ventajas y beneficios en las propiedades mecánicas y su
influencia en el proceso de fabricación de las varillas.
El manganeso es un material que se consigue con facilidad en el
mercado nacional e internacional, y su precio es conveniente para la
propuesta de mejora en el proceso de fabricación de la varilla de acero
termotratada de la empresa.
En el siguiente gráfico se puede observar el porcentaje promedio del
elemento manganeso que se utiliza y lo empleado en las pruebas B, en el
mismo gráfico se puede apreciar la diferencia existente entre lo actual y lo
propuesto. La especificación actual, que esta descrita en la tabla de la norma
interna de palanquillas, exige un porcentaje de 0.65 – 0.80 y lo propuesto se
encuentra entre 0.90 – 1.10.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 104
GRÁFICO N° 22
% DE MANGANESO
GRÁFICO ACTUAL VS PROPUESTO
%
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Actual
0,75
%
Propuesto
1,02
Manganeso
Fuente:
Departamento Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este gráfico podemos apreciar el porcentaje promedio actual en el
elemento manganeso que es de 0,75 y el promedio propuesto, el mismo que
fue utilizado en las pruebas B.
3.4.3 Diámetro interior de tubos
En la siguiente tabla se puede observar el número de tubos y diámetro
interior de tubos.
TABLA N° 8
DIÁMETRO INTERIOR DE TUBOS
Diámetro Numero de
(mm)
Tubos
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
1
1
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
2
2
2
2
ACTUAL
PROPUESTO
Diámetro interior de
tubos (mm)
Diámetro interior de
tubos (mm)
17
17
24
24
34
34
34
42
42
42
44
20
20
22
28
36
36
36
44
44
44
58
Fuente:
Departamento Control de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En esta tabla se puede observar el diámetro interior de los tubos
utilizados en el proceso Tempcore o térmico, para cada diámetro a producir en
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 105
el proceso de fabricación de varillas. En la mayoría de diámetros se aumentó
el interior, con excepción del de 12 milímetros que se tuvo que reducir, por
cuanto la varilla sale con manchas negras o presencia de óxido. Esto se debe
a que el tubo no se llena completamente, quedando un vació en el interior,
produciéndose el fenómeno de vapor, que es la causa que origina el defecto.
3.4.4 Parámetros Tempcore
En la siguiente tabla se puede observar los parámetros Tempcore actual
y la propuesta, obtenida de las pruebas realizadas con la designación B.
TABLA N° 9
PARÁMETROS TEMPCORE
ACTUAL
PROPUESTA
Diámetro
(mm)
Número
Tubos
velocidad
m/s
Presión
(bar)
Caudal
m3/h
velocidad
m/s
Presión
(bar)
Caudal
m3/h
8
1
11,5
8,3
60
11,5
8,3
60
10
1
11,8
10,2
84
11,8
10,2
84
12
1,5
8,8
8,2
93
8,8
8,2
93
14
1,5
11,3
8,9
115
11,6
9,4
130
16
1,5
8,1
9,5
135
8,2
10,5
144
18
1,5
7,1
8,4
125
7,3
8,9
130
20
1,5
5,6
6,7
100
5,8
7,0
108
22
2
5,1
9,8
170
5,3
10,5
170
25
2
4,0
9,2
150
4,1
10
150
28
2
3,2
8,8
145
3,4
9,2
140
32
2
2,3
8,2
128
2,3
8,2
128
Fuente:
Departamento Control de Calidad ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
En este cuadro podemos observar el número de tubos para cada
diámetro, y con sus parámetros como; velocidad, presión y caudal. Estos
parámetros se van ajustando, según la temperatura de salida de la varilla del
proceso Tempcore, la misma que se encuentra sustentada en los diagramas
hierro carbono y TT (temperatura del tratamiento). El equipo utilizado para la
medición es el pirómetro óptico, el mismo que posee un láser que determina la
lectura con facilidad.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 106
3.5
Costo total de la propuesta de mejora del proceso de fabricación
de varillas Termotratadas
En el siguiente cuadro se detalla el costo total de la propuesta para
diseñar y optimizar el sistema de producción en la empresa ANDEC S.A.
CUADRO N° 12
COSTOS DE LA INVERSIÓN PARA MEJORAR EL PROCESO
DESCRIPCIÓN
CUADROS TOTAL ($)
TUBOS PARA TEMPCORE
N° 8
4.600
AUMENTO DEL % DE MANGANESO
N° 10
34.200
TOTAL $
38.800
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
3.6
Evaluación económica y financiera
3.6.1 Plan de inversión y financiamiento
Para la implementación del diseño y optimización en el sistema de
producción en la empresa ANDEC, será financiado con los recursos de la
empresa y puesto en el presupuesto anual que esta designa a cada área por
ser una inversión menor y se lo ingresa en el programa BAAN ERP, como
mejoramiento del proceso.
A continuación en el siguiente cuadro veremos los costos mensuales y
anuales que se ahorrara el proceso de producción de la empresa ANDEC
S.A., por eliminar la presencia de producto no conforme y optimizar recursos,
los mismos que se encuentran detallados en el gráfico comparativo de un
antes y después.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 107
CUADRO N° 13
AHORRO MENSUAL Y ANUAL POR DISEÑAR Y OPTIMIZAR EL
PROCESO PRODUCTIVO
AHORRO MES AHORRO AÑO
ANTES DESPUES
% AHORRO
(t)
(t)
$
$
DESCRIPCIÓN
INCUMPLIMIENTO DE LA PRODUCCIÓN
OBJETIVO AÑO 2012
PRODUCTO NO CONFORME POR
PROPIEDADES MECÁNICAS
PRODUCTO NO CONFORME POR
DEFECTO DE RAYADURA
PRODUCTO NO CONFORME POR
DEFECTOS MENORES
35.488,48
0
15
363.757
4´365.082
253,570
0
100
6.298
75.582
55,020
0
100
1.367
16.400
11,010
0
100
273
3.282
371.695
4´460.346
TOTAL $
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Si logramos que no se genere producto fuera de norma por los defectos
descritos en el cuadro N° 13. Lo podemos alcanzar, solicitando materia prima
con porcentajes de manganeso descritos en la Tabla N° 7 de composición
química, la misma que se utilizó en las Pruebas B, y es la propuesta para la
ejecución del proyecto. Además que la materia prima no contenga ninguna
clase de defectos, como: porosidad, grietas, inclusiones no metálicas,
segregaciones de algún elemento.
Utilizar tubos con el diámetro interior, según tabla N° 8, la misma que
especifica el interior para cada diámetro a fabricar en el proceso de
laminación.
Ajustar los parámetros del proceso Tempcore, según la tabla N° 9,
propuesta en base a las pruebas realizadas en laminación y resultados de
ensayos ejecutados en el laboratorio de Control de Calidad de la empresa
ANDEC S.A.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 108
En el cuadro N° 13, se determina de forma individual el porcentaje de
ahorro, en base al antes y después de cada no conformidad, se detalla la
descripción de cada ahorro en el cuadro. Los valores que se ahorrara la
empresa, están representados en dólares americanos, y detallados cada uno
de ellos de forma mensual y anual.
3.7 Análisis Costo – Beneficio
A continuación en el siguiente cuadro veremos los costos mensuales que
se ahorrara la empresa por implantar esta mejora en el proceso de fabricación
de varillas Termotratadas.
CUADRO N° 14
COSTO - BENEFICIO
Costos
Descripción
Producción Cantidad
TUBOS PARA
TEMPCORE
AUMENTO DEL
% DE
MANGANESO
Beneficios
20 un
1 MES
Costos totales $
Costo $
Descripción
Tiempo
(mes)
Costo $
4.600
AHORRO POR UTILIZAR LA
CAPACIDAD INSTALADA EN
UN 95 %
1
445.762
34.200
AHORRO POR NO
DESPERDICIAR TIEMPO EN
EL PROCESO DE
FABRICACIÓN
1
100.000
AHORRO POR NO
GENERAR PRODUCTO
TERMINADO EN FUERA DE
NORMA
1
7.939
38.800
Beneficios totales $
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
553.701
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 109
3.7.1 Coeficiente Beneficio / Costo (B/C)
Para calcular el Beneficio / Costo utilizamos la siguiente formula con los
siguientes valores:
B/C =
Si el coeficiente BC > 1 el proyecto se considera rentable,
Si el coeficiente BC = 0 o cercano a 1 el proyecto es postergado y
Si el coeficiente BC < 1 el proyecto no es aceptado, por lo tanto tenemos:
B/C =
= 14,27
Como se puede apreciar el (B/C = 14,27) > 1, entonces el estudio en
mención se considera rentable.
3.8
Periodo de recuperación de la inversión
El análisis del periodo de recuperación de la inversión, según el cuadro
N° 15, podemos observar que en el primer mes el valor ya es positivo con
USD 514.901, en dicho valor ya se encuentra restado el rubro de la inversión.
En este cuadro se demuestra la recuperación de la inversión de USD 38.800
de la propuesta.
Además en el cuadro N° 15, podemos apreciar el flujo de ahorro por
mes, cifras económicas considerables e importantes para la empresa ANDEC.
Para demostrar la importancia de la investigación solo hemos tomado como
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 110
ejemplo de ahorro, una muestra de tres meses, donde se describe un flujo de
ahorro en el primer mes de USD 553.701, en el segundo mes USD 1´107.402
y por último en el tercer mes USD 1´661.103.
CUADRO N° 15
PERIODO DE RECUPERACION DE LA INVERSION
Descripción
Inversión Proceso de
Fabricación $
Meses
0
1
3
553.701
553.701
-38.800 514.901
TUBOS PARA TEMPCORE
4.600
AUMENTO % DE MANGANESO
34.200
Mejoras Proceso de Fabricación
$
553.701
AHORRO POR UTILIZAR LA CAPACIDAD
INSTALADA EN UN 95 %
445.762
AHORRO POR NO DESPERDICIAR
TIEMPO EN EL PROCESO DE
FABRICACIÓN
100.000
AHORRO POR NO GENERAR
PRODUCTO TERMINADO EN FUERA DE
NORMA
7.939
Flujo de ahorro por mes $
2
553.701 1´107.402 1´661.103
Fuente:
Departamento Costos de Producción ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
3.9
Programación para puesta en marcha
3.9.1 Planificación y cronograma de implementación
El cronograma de actividades que vamos a realizar en la empresa
ANDEC S.A. para implantar el diseño y optimización en el proceso de
fabricación de varillas, es un diagrama de Gantt donde el tiempo de duración
de la implantación es de 60 días laborables y se comienza el 1 de abril de
2014.
Esta propuesta tendrá 5 fases donde se detalla en los siguientes puntos
con sus respectivas actividades:
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 111
1.- Reunión para propuesta de mejora en el proceso de fabricación de
varillas
 Reunión con él Gerente de Laminación y Jefe Control de Calidad
 Toma de decisión y aprobación
 Asignar recursos y grupo de trabajo
2.- Actividades de información sobre el diseño y optimización del
proceso de fabricación
 Reunión con personal de las áreas de Producción y Control de Calidad,
para conocer objetivos y alcance del proyecto
 Comunicar al personal sobre las actividades a realizar
 Entregar información física acerca del proyecto
3.- Recursos para el proceso de fabricación
 Fabricación de materia prima con nuevo % de manganeso
 Elaboración de tubos para proceso Tempcore
4.- Aplicación del proyecto de mejora en el proceso de fabricación
 Selección de las áreas involucradas en la mejora, para solucionar los
problemas
 Ingreso de materia prima al horno
 Montaje de tubos con diámetro interior propuestos
 Ajustar parámetros propuestos, en el proceso Tempcore.
5.-
Evaluación, control y medición
del diseño y optimización en el
proceso de fabricación
 Realizar seguimientos de control a la propuesta
 Medir y evaluar las características mecánicas, a través de los ensayos de
resistencia a la tracción, a los diferentes diámetros de varillas
 Análisis de resultados.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 112
3.9.2
Cronograma de implementación de la propuesta
En el siguiente cronograma se encuentra detallado las actividades a
ejecutar, con su respectiva prioridad y tiempo establecido para cada una de
ellas. Además se encuentra distribuido los 60 días planificados para su
ejecución, los mismos que inician desde el 1 de abril de 2014 y su finalización
prevista para el 31 de mayo de 2014. Ver anexo # 7.
3.10
Conclusiones y recomendaciones
3.10.1 Conclusiones
El diseño y optimización del sistema de producción, en la empresa
ANDEC, que se aplicará al proceso de fabricación de varillas Termotratadas,
se espera que sea de buena aceptación para todos los directivos de la
empresa, y en especial a los responsables de las áreas de Control de Calidad
y Laminación. Se espera en los dos primeros meses, avances y resultados
muy significativos para la empresa.
Una de las primeras propuestas antes de implementar esta mejora, es
que tiene que involucrarse todo el personal y estar consiente que todos
debemos colaborar por el mejoramiento continuo de todos los procesos de la
empresa.
El talento humano, es el activo más importante que debe poseer toda
organización, si quiere ser una empresa competitiva con objetivos claros y
reales, ya que ellos son actores principales para la correcta utilización y
optimización de los recursos de la organización. Si trabajamos en equipo y
existe el involucramiento de la alta gerencia, se alcanzarán los objetivos
deseados y planificados.
Se espera disminuir el tiempo improductivo, eliminar el producto fuera de
norma, y sobre todo optimizar los recursos de la empresa ANDEC. Con la
aplicación de esta mejora estamos en capacidad de aumentar la productividad
en el proceso de producción.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 113
El tiempo destinado a la implementación del proyecto se debe desarrollar
según el cronograma propuesto, realizando el monitoreo constante y
metódico. Cada actividad descrita en el cronograma es de suma importancia,
y una depende de otra, es decir la salida de una es la entrada de la siguiente
actividad. Es muy importante respetar la secuencia de lo planificado.
3.10.2 Recomendaciones
No trabajar con valores apegados a los parámetros mínimos de
especificación, ya que estos en cualquier momento pueden ocasionar
inconvenientes con la calidad del producto. Los inspectores de control de
calidad tienen la responsabilidad de comunicar inmediatamente al jefe de
turno de laminación, para que tome los correctivos necesarios y mantenga los
resultados del producto alejados de la especificación mínima.
Con los valores propuestos se puede laminar de forma segura y con
altas velocidades en el tren, ayudando y contribuyendo a la productividad del
proceso de fabricación de las varillas para refuerzo de hormigón armado.
Los valores promedios de 450 megapascales recomendados en fluencia,
dan la seguridad por cualquier dispersión en el proceso, para que no origine
material fuera de norma.
El promedio propuesto se basa en resultados de ensayos encontrados
en el departamento de control de calidad, cuando se trabaja con fluencia de
10 ó 15 megapascales más de la especificación mínima, en cualquier
momento, puede existir la presencia de producto fuera de norma.
La resistencia en cambio, se propone trabajar con promedios de 600
megapascales, para que ayude al cumplimiento de la relación resistenciafluencia, ya que según la estadística, cuando se trabaja con valores menores
a 600 megapascales, se pone en riesgo de incumplimiento de relación. Es
importante no continuar laminando, cuando los parámetros en las propiedades
mecánicas se encuentren cerca de las especificaciones mínimas de la norma
de referencia NTE INEN 2167.
Planteamiento de solución y evaluación económica de la implantación 114
Realizar los ajustes permanentes durante el proceso de laminación, es
decir el tren laminador y el proceso Tempcore. Con estas acciones
aseguramos que no existan desviaciones del mismo, que puedan originarse
en producto fuera de norma. La comunicación debe fluir entre los
responsables de los procesos de producción y calidad.
Glosario de términos 115
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Alambre grafilado: Es el alambre conformado en frío, cuya superficie
presenta entrantes o salientes uniformemente distribuidas con el objeto de
aumentar la adherencia con el hormigón.
Ductilidad: La ductilidad de un material se determinará a partir de la
cantidad de deformación que soportar hasta que se fractura. Por lo general los
aceros que tienen una excelente deformación, son los de bajo carbón.
Elongación: Se determina juntando, después de la fractura, las partes
de la muestra y midiendo la distancia entre las marcas puestas en la muestra
antes de la prueba. Los resultados se reportan en porcentaje.
Límite elástico: El límite elástico puede definirse como el esfuerzo
mínimo al que ocurre la primera deformación permanente. Para la mayoría de
los materiales estructurales, el límite elástico tiene casi el mismo valor
numérico que el límite de proporcionalidad.
Límite proporcional: El esfuerzo y la deformación son proporcionales
entre sí. El esfuerzo en el límite del punto de proporcionalidad (P) se conoce
como límite de proporcionalidad.
Malla electrosoldada de acero: Es un elemento compuesto por una
serie de alambres de acero corrugado o grafilados y/o lisos dispuestos
longitudinalmente y transversalmente, formando ángulos rectos entre sí y
soldados por el proceso de resistencia eléctrica, en todos los puntos de
intersección.
Punto de cedencia o fluencia: Conforme la carga en la probeta
aumenta más allá del límite elástico, se alcanza un esfuerzo al cual el material
continúa deformándose sin que haya incremento de la carga. El esfuerzo en el
Glosario de términos 116
punto Y, se conoce como punto de cedencia o fluencia (este fenómeno
ocurre sólo en ciertos materiales dúctiles), en este punto la deformación
permanente es pequeña; por tal motivo constituye un valor muy importante en
el diseño de elementos de máquinas.
Relación resistencia fluencia: Es la división de la resistencia a la
tracción por la fluencia. Los resultados se reportan en megapascales.
Resistencia a la ruptura: Para un material dúctil, hasta el punto de
resistencia límite, la deformación es uniforme a lo largo de la longitud de la
barra. Al esfuerzo máximo, la muestra experimenta una deformación
localizada o formación de cuello y la carga disminuye conforme el área
decrece. Esta elongación en forma de cuello es una deformación no uniforme
y ocurre rápidamente hasta el punto en que el material falla. Para un material
frágil, la resistencia límite y la resistencia de ruptura coinciden.
Resistencia límite: La resistencia límite es el esfuerzo máximo
desarrollado por el material. Un material frágil se rompe cuando es llevado
hasta la resistencia límite, en tanto que el material dúctil continuará
alargándose.
Tempcore: Proceso térmico para transformar la estructura de la varilla.
Termotratamiento: Es el
proceso mediante el cual el acero de bajo
contenido de carbono alcanza las propiedades mecánicas requeridas,
mediante un proceso de temple y revenido.
Varilla Termotratada: Es la varilla que ha recibido un proceso de
térmico.
Varilla: Es una
varilla
utilizarse en hormigón armado.
de acero
especialmente
fabricada
para
Glosario de términos 117
ANEXOS
Glosario de términos
Anexos 118
ANEXO N° 1
LOCALIZACIÓN Y LÍMITES ANDEC S.A.
Fuente:
Google Earth
Elaborado por: César Villavicencio C.
LOCALIZACIÓN DE ANDEC S.A.
Fuente:
Google Earth
Elaborado por: César Villavicencio C.
Anexos 119
ANEXO N° 2
ESTRUCTURA ORGÁNICA ANDEC
Fuente:
Departamento Desarrollo Empresarial
Elaborado por: César Villavicencio C.
Anexos 120
ANEXO N° 3
DIAGRAMA DE FLUJO OPERACIONAL
Fuente:
Departamento Control de Producción
Elaborado por: César Villavicencio C.
Anexos 121
ANEXO N° 4
DIAGRAMA DE HILOS
Almacenamiento
Horno 40 Ton/h
Tren de Laminación
Proceso Tempcore
Monoblock
Placa de enfriamiento
Tubos guías
Bobinadora
Evacuación
Enfriamiento
Cargadero # 4
Cargadero # 1
Cargadero # 5
Cargadero # 2
Cargadero # 6
Cargadero # 3
Evacuación
Almacenamiento
Producto Terminado
Fuente:
Departamento Ingeniería y Desarrollo
Elaborado por: César Villavicencio C.
Anexos 122
ANEXO N° 5
TUBO TEMPCORE PARA 12 mm
Fuente:
Departamento Herramental ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Anexos 123
ANEXO N° 6
Identificación
DOBLADO 180°
Imágenes
Observación
8 mm
Sin fisuras y grietas
10 mm
Sin fisuras y grietas
12 mm
Sin fisuras y grietas
14 mm
Sin fisuras y grietas
16 mm
Sin fisuras y grietas
18 mm
Sin fisuras y grietas
20 mm
Sin fisuras y grietas
22 mm
Sin fisuras y grietas
25 mm
Sin fisuras y grietas
28 mm
Sin fisuras y grietas
32 mm
Sin fisuras y grietas
Fuente:
Laboratorio Físico Mecánico ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Anexos 124
ANEXO N° 7
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Fuente:
Laboratorio Físico Mecánico ANDEC
Elaborado por: César Villavicencio C.
Anexos 125
BIBLIOGRAFÍA
Barreiro, Apraiz. 1971. Tratamientos térmicos de los aceros. Madrid : Dossat,
1971. 7.
BASCOTECNIA. 2010. Sistema de enfriamiento tempcore. Madrid : Basco,
2010. 6.
Donald, Askeland R. 1973. Ciencia e ingenieria de los materiles. Mexico :
Thomson, 1973. 5.
Fedimetal-Inen. 2012. www.inen-016.gob.ec. [En línea] marzo de 2012.
[Citado el: 10 de junio de 2012.] 4.
INEN. 2012. www.inen.gob.ec. [En línea] Enero de 2012. [Citado el: 5 de Julio
de 2013.] 1.
Sanz Andres, P. Miguel. 1962. El diagrama Hierro-Carbono y los
fundamentos de los tratamientos térmicos del acero. Madrid : Montecorvo,
1962. 2.
Wanke, Schramm. 1972. Temple del acero. España : Aguilar, 1972. 3.