“IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA HIDRÁULICO EN EL …
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Facultad de Ingeniería Industrial y Mecánica Carrera Profesional de Ingeniería Mecánica PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO MECÁNICO “IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA HIDRÁULICO EN EL ARRASTRADOR DE PALANQUILLA PARA MEJORAR LA CAPACIDAD PRODUCTIVA EN LA PLANTA DE ACEROS AREQUIPA S.A.” Bachiller: ISIQUE PASACHE, ADILSON LEONEL LIMA – PERÚ 2018
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Facultad de Ingeniería Industrial y Mecánica
Carrera Profesional de Ingeniería Mecánica
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO
MECÁNICO
“IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA HIDRÁULICO EN
EL ARRASTRADOR DE PALANQUILLA PARA
MEJORAR LA CAPACIDAD PRODUCTIVA EN LA
PLANTA DE ACEROS AREQUIPA S.A.”
Bachiller:
ISIQUE PASACHE, ADILSON LEONEL
LIMA – PERÚ
2018
II
DEDICATORIA
A la mujer que guió mis pasos en
este largo camino, mi madre
Gladys Pasache.
Al hombre que admiro por ser el
más trabajador que conozco, mi
padre Jaime Isique.
A mis hermanos Gerson y
Ronaldo.
A mi novia que siempre estuvo a
mi lado, en los momentos difíciles
de esta etapa.
III
AGRADECIMIENTO
A Dios por guiarme y bendecirme
durante toda la carrera universitaria,
por darme fuerzas para seguir
adelante y ayudarme a cruzar los
obstáculos que hay en la vida.
A mis familiares, padres, hermanos,
tíos, primos quienes siempre
estuvieron apoyándome en esta larga
travesía.
A mis profesores y compañeros de la
universidad, mi asesor de tesis y
compañeros de trabajo que me
apoyaron durante todo este proyecto.
IV
ÍNDICE
DEDICATORIA .................................................................................................................. II
AGRADECIMIENTO ......................................................................................................... III
RESUMEN ........................................................................................................................ X
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. XI
CAPITULO 1: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ............................................................ 1
1.1 Planteamiento del Problema ............................................................................ 1
1.2 Formulación del Problema ............................................................................... 3
1.2.1 Problema General ...................................................................................... 3
1.2.2 Problemas Específicos ............................................................................. 3
1.3 Objetivos. .......................................................................................................... 3
1.3.1 Objetivo General. ....................................................................................... 3
1.4 Justificación e Importancia .............................................................................. 4
1.5 Limitaciones de la Investigación. .................................................................... 4
1.6 Delimitación ...................................................................................................... 5
CAPITULO 2: MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 6
2.1 Antecedentes de la investigación.................................................................... 6
2.2 Bases Teóricas. ................................................................................................ 9
2.2.1 Horno de Recalentamiento ....................................................................... 9
2.2.2 Tren Continuo o Tren de Laminación. .....................................................10
2.2.3 Línea de Barras .........................................................................................11
2.2.4 Arrastrador de Palanquilla .......................................................................12
2.2.5 Cilindro Hidráulico ....................................................................................13
2.2.6 Pistones Hidráulicos ................................................................................14
2.2.7 Electroválvulas .........................................................................................14
2.2.8 Pirómetro ..................................................................................................15
2.2.9 Sensor Fotoeléctrico ................................................................................15
V
2.2.10 Herramientas de Análisis .........................................................................16
2.2.11 Análisis de Pareto.....................................................................................16
2.2.12 Análisis Ishikawa ......................................................................................17
2.3. Definición de Términos .......................................................................................... 18
CAPITULO 3: MARCO METODOLÓGICO ..................................................................... 20
3.1 Variables ..........................................................................................................20
3.1.1 Variable Dependiente ...............................................................................20
3.1.2 Variable Independiente ............................................................................20
3.2 Definición Conceptual de las Variables .........................................................20
3.3 Operacionalización de las Variables ..............................................................21
3.4 Metodología .....................................................................................................22
3.4.1 Tipo de Estudio .........................................................................................22
El tipo de estudio que se va a llevar en la investigación es descriptivo. ...........22
3.4.2 Diseño de Investigación ...........................................................................22
3.4.3 Método de Investigación ..........................................................................22
CAPITULO 4: METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ..................... 23
4.1 Análisis Situacional .........................................................................................23
4.1.1 Descripción de la Empresa ......................................................................23
4.1.2 Organigrama de la empresa .....................................................................25
4.1.3 Organigrama del Área de Producción .....................................................26
4.1.4 Proceso de Laminación............................................................................27
4.1.5 Determinación del Problema en el Proceso de Laminación ..................31
4.1.6 Determinación de la Raiz del Problema ..................................................33
4.2 Alternativa de Solución del Problema. ...........................................................36
4.3 Planificación del Proyecto. .............................................................................37
4.4 Diagrama de Gantt. ..........................................................................................39
4.5 Desarrollo del Proyecto. ..................................................................................42
4.5.1 Rediseño del Arrastrador de Palanquilla. ...............................................42
VI
4.5.2 Fabricación y Mecanizado de Accesorios. .............................................43
4.5.3 Armado e Implementación del Arrastrador. ............................................43
4.5.4 Prueba en Campo .....................................................................................47
4.5.5 Entrega del Proyecto ................................................................................48
4.6 Evaluación Económica del Proyecto ..............................................................49
4.6.1 Determinación de los costos por parada del tren de desbaste: ................... 56
4.7 Conclusión del Análisis Financiero ................................................................58
CAPÍTULO 5: ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ................................. 59
5.1 Análisis Descriptivo de la Información Relativa a las Variables de Estudio
59
5.1.1 Número de Paradas: .................................................................................60
5.1.2 Costos de Producción:.............................................................................60
5.1.3 Volúmenes de Producción: ......................................................................60
CONCLUSIONES ............................................................................................................ 62
RECOMENDACIONES .................................................................................................... 63
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 64
ANEXO I Planos de arrastrador de Palanquilla ............................................................ 65
ANEXO II Productos Aceros Arequipa ......................................................................... 72
ANEXO III Servicios Aceros ArequipaI ......................................................................... 89
VII
INDICE DE FIGURAS
Figura 1 Representación Gráfica de Horno de Recalentamiento ...............................10
Figura 2 Tren de Laminación ........................................................................................11
Figura 3 Línea de Barras y Zona de Empaquetado .....................................................12
Figura 4 Ubicación de Arrastrador en el Tren Continuo .............................................13
Figura 5 Pistón Hidráulico de Doble Efecto .................................................................14
Figura 6 Sensor Fotoeléctrico ......................................................................................15
Figura 7 Diagrama de Pareto ........................................................................................16
Figura 8 Diagrama Causa Efecto. .................................................................................18
Figura 9 Organigrama de la Empresa Corporación Aceros Arequipa ........................25
Figura 10 Organigrama del área de Producción ..........................................................26
Figura 11 Proceso de Laminación ................................................................................29
Figura 12 Número de Fallas por Zonas ........................................................................32
Figura 13 Diagrama de Pareto de Fallas ......................................................................33
Figura 14 Herramienta para Determinar ¿Cómo? Barra con Exceso de Temperatura
........................................................................................................................................35
Figura 15 Herramienta para Determinar ¿Cómo? Rodillo en Contacto Permanente
con la Barra ....................................................................................................................35
Figura 16 Herramienta para Determinar ¿Cómo? Pistón Neumático no Ejerce Fuerza
Necesaria ........................................................................................................................35
Figura 17 Herramienta para Determinar ¿Cómo? No Ingresa Palanquilla a caja N°3
........................................................................................................................................36
Figura 18 Tren de Desbaste ..........................................................................................37
Figura 19 Relación de Avisos Planificables del Proyecto ...........................................41
Figura 20 Ubicación de los Pistones Hidráulicos en el Tren Laminador ...................42
Figura 21 Armado de Pistón de Cierre .........................................................................43
Figura 22 Armado de Pistones de Levante ..................................................................44
Figura 23 Montaje de Pistones Hidráulicos .................................................................44
Figura 24 Implementación de las Líneas Hidráulicas ..................................................45
Figura 25Montaje de Banco de Válvulas ......................................................................46
Figura 26 Cableado de Líneas de Control ....................................................................46
Figura 27 Implementación del Pirómetro .....................................................................47
Figura 28 Pruebas en el Tren de Desbaste ..................................................................47
Figura 29 Pruebas de Producción en Tren Laminador ...............................................48
Figura 30 Producción de Palanquillas ..........................................................................48
VIII
Figura 31 Sistema Hidráulico en Tren Laminador .......................................................49
Figura 32 Producción Años 2012 - 2013 .......................................................................50
Figura 33 Producción Año 2014....................................................................................50
Figura 34 Número de Paradas por Zonas en Tren Laminador 1 .................................51
Figura 35 Representación Gráfica de Costos por Paradas en el Tren Laminador 1 .52
Figura 36 Principales Problemas en horas en el Tren de Desbaste ...........................53
Figura 37 Principales Problemas en Costos en el Tren de Desbaste ........................54
Figura 38 Diagrama de Gantt para la Implementación del Proyecto ..........................57
Figura 39 Producción Años 2012 – 2013 – 104 ............................................................61
IX
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Matriz de Operacionalización de las Variables ...............................................21
Tabla 2 Fallas Recurrentes ............................................................................................32
Tabla 3 Herramienta de Calidad - ¿Por qué? ¿Por qué? .............................................34
Tabla 4 Resumen de Causa Raíz ..................................................................................34
Tabla 5 Resumen Causa Raíz Usando la Herramienta ¿Cómo?-¿Cómo? .................36
Tabla 6 Diagrama de Gantt para la Implementación del Proyecto .............................40
Tabla 7 Características de los Pistones Hidráulicos ...................................................42
Tabla 8 Producción Años 2012 – 2013 .........................................................................49
Tabla 9 Producción Año 2014 .......................................................................................50
Tabla 10 Parada en horas del Tren de Desbaste .........................................................52
Tabla 11 Costo por horas del Tren de Desbaste .........................................................53
Tabla 12 Costo de Implementación del Sistema Hidráulico por cada Pistón ............54
Tabla 13 Costo por Paradas en el Tren Continuo ........................................................55
Tabla 14 Costo por Parada en el Tren de Desbaste para el Periodo 2014 .................55
Tabla 15 Costo por Paradas en el Tren Laminador-Periodos 2012-2013 ...................56
Tabla 16 Variables en Estudio ......................................................................................59
Tabla 17 Producción Años 2012 – 2013 – 104 ..............................................................60
X
RESUMEN
La investigación se desarrolla específicamente en el equipo denominado
arrastrador de palanquilla, antes de la caja Nº3 y que está ubicado dentro de la
planta de laminación N° 1, entre el tren desbaste primario y tren de desbaste
secundario.
En el Capítulo 1, se desarrolla el planteamiento del problema, se trazarán los
objetivos del estudio, así como también la justificación del proyecto y las
limitaciones.
En el Capítulo 2, se colocan los antecedentes de la investigación y se desarrolla el
marco teórico como base para el desarrollo del proyecto.
En el Capítulo 3, se desarrolla el marco metodológico, se definen las variables y se
define el concepto de cada variable válidos para la investigación.
En el Capítulo 4, se desarrolla la metodología para la solución del problema, se
determina la mejor alternativa de solución, se desarrolla la implementación de los
pistones hidráulicos a través de la planificación del proyecto.
También se realiza el análisis costo beneficio de la implementación del sistema
hidráulico, dando viabilidad al proyecto a través de los indicadores financieros
obtenidos.
En el Capítulo 5, se realiza el análisis descriptivo de la información relativa a las
variables de estudio para mostrar los beneficios obtenidos y justificar la
investigación
XI
INTRODUCCIÓN
La industria metal mecánica es una de las actividades principales del desarrollo de la
economía del país, atiende a diversos sectores como la minería, pesquería, construcción,
transporte, hidrocarburos, etc. entre grandes, medianas y pequeñas empresas.
Toda esta actividad no sería posible si no se contara con empresas que provean materiales
para su trabajo y/o transformación. Perfiles, barras lisas y corrugadas, planchas, entre otros
productos, son la base del trabajo de este sector de la industria.
Algunos de estos procesos son realizados en caliente y/o en frio y dependerá del trabajo a
la cual serán sometidos, es en estos procesos, donde intervienen diversas máquinas que
realizan la transformación de la materia prima en elementos base para ser utilizados en la
industria metal mecánica.
Entre otros procesos podemos considerar, laminadoras, dobladoras, soldadoras,
trefiladoras, enderezadoras, etc.
Entregar productos de calidad siempre ha sido una preocupación de toda empresa,
además de implementar políticas de mejoras en cuanto a la calidad del producto y a la
eficiencia de sus procesos siempre con el objetivo de consolidarse en el mercado.
Una de las formas de garantizar su producto es adaptarse a las normas y certificar sus
procesos llegando incluso a realizar grandes cambios en cuanto a políticas de trabajo y
control.
La creciente demanda de estos productos muchas veces ha dado como consecuencia
problemas e insatisfacción del cliente ya sea por retraso en la entrega del producto o en la
calidad de esta misma.
Esto sugiere entonces aplicar diversas estrategias a fin de cumplir con la demanda
existente, acciones como la implementación de planes de mantenimiento, planes de
capacitación permanente al personal, disponer de tecnología de punta, son algunas de las
políticas que se adoptan a fin de mantenerse en el mercado.
En consecuencia, la mejora continua siempre será una forma de crecimiento y desarrollo
en toda empresa. Estas mejoras estarán orientadas en toda o una parte de la línea de
producción, sistemas o subsistemas que forman parte del proceso, también pueden ser
factores indirectos como el ambiente de trabajo además de la propia mano de obra del
personal responsable de los procesos.
CAPITULO 1: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 Planteamiento del Problema
Aceros Arequipa fue fundada en 1964 en la ciudad de Arequipa, e inicia sus
operaciones en 1966 produciendo y comercializando perfiles y barras lisas de acero
para la industria metal mecánica, construcción y carpintería metálica. Por la alta
calidad de sus productos, Aceros Arequipa se convirtió rápidamente en el principal
abastecedor de estos productos a nivel nacional.
La producción de elementos metal mecánicos pasa por diversos procesos desde la
selección de los insumos base como es la chatarra, pasando por la cocción y el
tratamiento térmico del acero para llegar a convertirse en un producto comercializable.
En la producción del acero, la última parte del proceso es la laminación en caliente, en
donde las palanquillas se transforman en diferentes productos de acero largo que
requiere el mercado nacional e internacional.
Aceros Arequipa, en la ciudad de Pisco, cuenta con dos plantas de laminación y cada
planta posee dos trenes de laminación con alto nivel de automatización, el tren
laminador N°1 está dedicado a la fabricación de barras cuadradas y redondas, platinas,
barras helicoidales y ángulos; y tren laminador N°2, está dedicado exclusivamente a
2
la fabricación de barras de construcción desde Ø 8mm hasta Ø 1 3/8” con la tecnología
de alta velocidad.
Ambas plantas entregan una producción promedio de 1.2 MTon anuales de producto
terminado de acero.
El tren laminador N°1 se alimenta de la palanquilla como materia prima y que la
suministra la planta de acería. Se alimenta al horno de recalentamiento con la
palanquilla y se la calienta a una temperatura de 1160°C como promedio. Una vez
obtenida la temperatura deseada, la palanquilla ingresa al tren laminador que consta
por un conjunto de casetas puestos en serie y que tienen la finalidad de reducir la
sección transversal de la palanquilla a través de compresión entre los rodillos de las
casetas, dando la forma del producto final y mejorando sus propiedades mecánicas.
Luego el producto es descargado y enfriado al medio ambiente en la placa de
enfriamiento; posteriormente es cortado a la longitud comercial con la cizalla de corte
en frío.
Cuando se fabrican perfiles, en la zona de corte, se cuenta con una enderezadora
multihilos que sirve para dar mayor rectitud al producto.
El tren laminador N°1, cuenta también con una línea de alambrones donde se laminan
las palanquillas para trefilería, calibrados, electrodos y construcción. Una vez que la
barra termina su proceso en el tren laminador, pasa por un bloque acabador (BGV) de
alta velocidad que llega incluso a los 100 m/s.
Para obtener las características mecánicas y metalúrgicas requeridas, se controla la
temperatura del alambrón con cajas de enfriamiento controlado. Luego, el alambrón
con la bobinadora se forma en espiras para su enrollamiento y finalmente son
embalados e identificados para su comercialización.
El tren laminador N°2: está destinado exclusivamente a la fabricación de barras de
construcción. El proceso de laminación es similar al tren laminador N°1, se calienta la
palanquilla en el horno y es laminado con carga caliente o fría en el tren hasta obtener
la forma del producto final también con mejoras en sus propiedades mecánicas.
La diferencia que tiene con tren laminador N°1, es que posee la línea de alta velocidad
que consta de dos bloques acabadores (BGV) y cajas de enfriamiento controlado, el
3
cual realiza el proceso a dos hilos con un mayor ritmo de producción, el tren laminador
2 tiene la capacidad de fabricar 120 Ton/h.
Los productos acabados en barras y bobinas son trasladados al almacén de productos
terminados para su despacho a los clientes.
Últimamente se reporta un gran número de paradas en el tren laminador N°1, las
cuales están afectando los ritmos de producción y a su vez elevando los costos de
mantenimiento, para lo cual se desea identificar las fallas más recurrentes y determinar
su causa raíz realizando las mejoras adecuadas.
Los reportes más frecuentes se identifican en el arrastrador de palanquilla, debido a
que este cuenta con pistones neumáticos los cuales no ejercen la fuerza necesaria
para arrastrar la palanquilla hacia la caja N°3
1.2 Formulación del Problema
1.2.1 Problema General
- ¿Cómo mejorar la capacidad productiva del tren laminador N°1 en la
planta productora de la empresa Aceros Arequipa?
1.2.2 Problemas Específicos.
- ¿Cómo reducir el número de paradas del tren laminador N°1 en la planta
productora de la empresa Aceros Arequipa?
- ¿Cómo disminuir los costos de producción en el tren laminador N°1 en
la planta productora de la empresa Aceros Arequipa?
- ¿Cómo mejorar los volúmenes de producción en el tren laminador N°1
en la planta productora de la empresa Aceros Arequipa?
1.3 Objetivos.
1.3.1 Objetivo General.
- Implementar un sistema hidráulico en el arrastrador de palanquilla para
mejorar la capacidad productiva del tren laminador N°1 en la planta
productora de la empresa Aceros Arequipa.
4
1.3.2 Objetivos Específicos.
- Implementar un sistema hidráulico en el arrastrador de palanquilla para
reducir el número de paradas del tren laminador N°1 en la planta
productora de la empresa Aceros Arequipa.
- Implementar un sistema hidráulico en el arrastrador de palanquilla para
disminuir los costos de producción del tren laminador N°1 en la planta
productora de la empresa Aceros Arequipa.
- Implementar un sistema hidráulico en el arrastrador de palanquilla para
elevar los volúmenes de producción del tren laminador N°1 en la planta
productora de la empresa Aceros Arequipa.
1.4 Justificación e Importancia
La presente investigación se justifica porque se desea mejorar la capacidad
productiva del tren laminador N°1 mediante la modificación del sistema actuador en
el arrastrador de palanquillas.
Se mejorará también el número de paradas debido a que este es un factor
importante que influye directamente con la producción.
Se justifica también porque mejorando las paradas, se reducirán los costos de
producción pues cuando ocurre paradas imprevistas, se detiene la producción
incrementando los costos operativos, por ejemplo, no se está produciendo y sin
embargo las remuneraciones se tienen que dar pese a esta ocurrencia, lo mismo
sucede con la depreciación de bienes inmuebles y otras variables que intervienen
directamente con los costos de operación.
Por último, se justifica porque se requiere elevar los volúmenes de producción
debido a la demanda existente y los requerimientos de los clientes que en algunos
casos no se puede cumplir con las fechas pactadas por las paradas en la line de
producción
1.5 Limitaciones de la Investigación.
El proyecto está limitado por la información confidencial que maneja de la empresa.
La información utilizada no se sustenta con un documento formal por política de
empresa.
5
1.6 Delimitación
El siguiente proyecto consiste en analizar el número de paradas ocasionadas en el
tren de laminación N°1, específicamente en el tren de desbaste.
El enfoque de este proyecto se centrará en el tren de desbaste donde se encuentra
en rodillo arrastrador de palanquilla el cual reporta el mayor número de fallas debido
a un problema con los pistones, es allí donde se desarrollará una propuesta de
mejora en los pistones neumáticos.
6
CAPITULO 2: MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la investigación
- Villavicencio (2014) en su Tesis de grado previo a la obtención del título de
ingeniero industrial Universidad De Guayaquil Facultad De Ingeniería
Industrial, en su trabajo, “Diseño y optimización del sistema de
producción: proceso de fabricación de la varilla de acero de la empresa
Andec S.A.”
- Concluye: 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
7
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.
- López (2010) en su tesis de grado en la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de San Carlos de Guatemala, en su trabajo, “Propuesta de
mantenimiento predictivo para la planta de laminación de la siderúrgica
de Guatemala”.
- Concluye: No existe un plan para el arranque de la planta, éste es necesario
para que cuando se ponga en marcha el tren de laminación no se pare por
problemas que se pudieron verificar antes de que se ponga en marcha el tren
de laminación.
- Se determinó que los análisis de mantenimiento predictivo que se adecuan
mejor por el tipo de maquinaria que se utiliza en la planta de laminación son
los análisis por termografía, análisis por vibración y el análisis por lubricación
ya que estos se llegan a cabo por medio de ensayos no destructivos en los
cuales no es necesario que la maquinaria se tenga que detener para poder
aplicarlos.
- Se logró visualizar que se necesita un análisis de lubricación para verificar el
estado en el que se encuentra el lubricante, ya que si este no está en buen
estado puede afectar el equipo al cual se le suministra lubricación y dañarlo.
- Es necesaria la colocación de señalización de afiches de las rutas de
evacuación, ya que la planta carece de los mismos y estos son necesarios en
caso de que ocurra algún problema en la planta como lo son incendios,
temblores, etc.
- Alarcón y Sánchez (2007) en su proyecto previo a la obtención del título de
ingeniero en electrónica y control, Facultad De Ingeniería Eléctrica y
electrónica de la Escuela Politécnica Nacional en su trabajo “Implementación
8
de un sistema de control mediante PLC para un horno de una fábrica de
acero” Concluye: El nuevo sistema de control y visualización implementado
ha cumplido los objetivos previstos, pudiéndose destacar las siguientes
ventajas sustantivas.
- Controlar y monitorear en tiempo real todas las variables y dispositivos
involucrados en el proceso de combustión, lo cual permite mejorar las tareas
de supervisión y mantenimiento tales como:
_ Disminuir las pérdidas de materia prima anteriormente ocasionadas por
el inadecuado funcionamiento de la combustión del horno.
_ Detección y alerta inmediata de fallas en el sistema.
_ Adquisición de datos en tiempo real y con la posibilidad de registrarlos
en un histórico para posterior análisis.
_ La visualización del sistema es clara y de fácil manipulación para los
operarios.
_ Eventuales cambios en la programación del PLC se pueden realizar en
línea y sin tener que asumir paradas en la planta.
- Servin (1999) en su tesis al grado de maestro en ciencias de la ingeniería
mecánica con especialidad en materiales. Facultad de Ingeniería Mecánica
y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nueva León. Concluye: Los castillos
de inicio que forman la etapa de desbaste requieren de rodillos con durezas
menores al resto del molino. La dureza se va incrementando lentamente
conforme avanza el proceso hasta obtener los rodillos de máxima dureza en
los castillos acabadores. La dureza depende de la estructura metalográfica por
lo cual en los castillos de desbaste se requieren de estructuras suaves y en los
castillos acabadores estructuras que proporcionan mayor dureza. Los
elementos químicos que forman la aleación determinan la estructura
metalográfica auxiliándose con un tratamiento térmico adecuado.
- La capacidad de los materiales para absorber energía y deformarse
plásticamente es muy variable para cada tipo de molino y está en función de
la dureza, conforme aumenta su dureza disminuye su tenacidad, lo que hace
que el rodillo se comporte como un material frágil resistente al desgaste. Para
la laminación en frío se requieren rodillos más duros con alta resistencia a la
compresión debido a que el material que se deforma contiene mayor energía
9
interna por su baja temperatura. Para investigaciones futuras se sugiere se
realice un estudio en el que se analice la fatiga que sufren los rodillos de
laminación conforme se van sometiendo a los esfuerzos a altas temperaturas
en los procesos de laminación.
- Realiza análisis cuantitativos para establecer el efecto de los nódulos en los
hierros y los precipitados de los aceros en función al rendimiento de los
rodillos, para de esta manera especificar la vida útil.
2.2 Bases Teóricas.
2.2.1 Horno de Recalentamiento
El horno de calentamiento sirve para calentar las palanquillas antes del
proceso de laminación, como se describió anteriormente. Está constituido
por mecheros que son en muchos casos alimentados con gas, que tienen
un poder calorífico de 4300 Kcal/m³ N. El gas utilizado es producido la
mayoría de las veces en las propias factorías siderúrgicas. Un horno puede
llevar como promedio hasta cincuenta mecheros con esta distribución:
● Cámara superior: 20 mecheros.
● Cámara lateral inferior y superior: 28 mecheros.
Habitualmente tienen una constitución de vigas galopantes y accionados por
un sistema hidráulico. Son hornos de paso contínuo dedicados para el
precalentamiento a altas temperaturas. Posee movimiento alternativo de
elevación, avance, descenso y retorno de vigas de material refractario
dispuestas en ranuras, la solera del horno realiza el avance de las cargas a
lo largo de su interior. Existen dispositivos distintos de entrada y salida de
las piezas en el horno para la integración en las líneas de producción.
El tiempo de permanencia de las piezas en el interior de la cámara se regula
en función de la frecuencia de accionamiento de las vigas. El horno puede
vaciarse a voluntad.
Posee un recuperador de calor por sistema tubular, en la cual se calienta el
aire que retorna a los mecheros para mezclarse con el gas, aprovechando
el calor del paso de los humos y que se realiza por entre los haces tubulares.
Las dimensiones de un horno pueden ser para una capacidad de hasta 150
Ton/h, 20 m de longitud útil en su interior y por un ancho de 16 m.
10
El proceso es automático y se controla los ciclos de calentamiento, lo que
permite garantizar la eliminación de la descarburación y una gran
uniformidad en las temperaturas de laminación y del material. La descarga
de las palanquillas hacía el camino de rodillos antes de las cajas laminación
se hace mediante una máquina extractora, por accionamiento hidráulico.
Figura 1 Representación Gráfica de Horno de Recalentamiento
2.2.2 Tren Continuo o Tren de Laminación.
Tren laminador consta de 16 cajas de doble apoyo. Todas adecuadas para
trabajar con cartuchos igual a los del tren de laminación existente. Para el
accionamiento de estas cajas se usarán motores de corriente continua con
potencias que van de 400 KW a 800 KW de potencia. La velocidad máxima
de salida del tren de 16 cajas será de 15 m/s.
El término laminación es indicativo de convertir un sólido dúctil en una
sección más reducida aplicando una fuerza de aplastamiento.
Antes de definir lo que son las cajas acabadoras, es necesario proporcionar
ideas generales de lo que es la laminación en caliente. Cuando se aplica
una fuerza de presión opuesta sobre una lámina, y al mismo tiempo
sometemos a la misma a una fuerza tal que conseguimos que se mueva
estamos realizando una laminación en continuo. Se dice entonces, que la
11
laminación industrial consiste en hacer pasar el material lingote, bloom,
palanquilla, etc.) entre dos rodillos o cilindros, que giran a la misma
velocidad y en sentido contrario, y reducir la sección transversal del producto
de acero, mediante la presión ejercida.
La laminación sólo permite obtener productos de sección constante, como
perfiles estructurales, barras, alambrones y productos planos (chapas, etc.)
El equipo básico para laminar se conoce con el nombre de «caja de
laminación» y está compuesto por cilindros montados sobre rodamientos los
cuales descansan en las ampuesas, que son solidarias a la estructura
soporte llamada castillete. Se denomina tren de laminación a la caja o
conjunto de cajas junto con sus elementos auxiliares. Cuanto menor es la
sección del producto de acero que se desea obtener, mayor es el número
de cilindros que componen los trenes de laminación (trenes continuos o
semi-continuos).
Figura 2 Tren de Laminación
2.2.3 Línea de Barras
El sistema de laminación a alta velocidad está formado por dos bloques
acabadores de 6 pasos y con servicio de corte a medida en caliente, también
12
posee un sistema de doble canaleta para frenado y descarga de barras en
la placa de enfriamiento. La velocidad máxima de salida del sistema de
laminación de alta velocidad es de 40 m/s.
Figura 3 Línea de Barras y Zona de Empaquetado
2.2.4 Arrastrador de Palanquilla
El arrastrador de palanquilla está conformado por rodillos con ejes
horizontales los cuales están unidos por una transmisión cardánica unida a
la vez a un reductor de velocidad o caja reductora, la cual tiene la función de
transportar la palanquilla proveniente del tren de desbaste primario hacia la
caja de rodillos, este ejerce una fuerza necesaria sobre la palanquilla para
asegurar el atrapamiento de esta (Díaz, 2007, p. 11)
El Arrastrador se encuentra antes de la caja N°3 y está ubicado dentro de la
planta de laminación, posee el tren desbastador cuya función consiste
básicamente en asegurar el ingreso de la barra (proveniente del camino de
rodillo)hacia la caja N°3, el arrastrador cuenta con dos rodillos montados en
bases pivotantes (accionada por pistones hidráulicos en la base inferior y
superior independientemente), los cuales son accionados por un reductor,
una vez detectada la presencia de barra entre los rodillo (sensor fotoeléctrico
antes del arrastrador) ejercen una presión (20 bares) sobre la barra a
13
laminar, la cual asegura el ingreso de la barra. Una vez detectada el ingreso
de la barra, la base pivotante excluye los rodillos del contacto permanente
con la barra, evitando el desgaste prematuro.
Figura 4 Ubicación de Arrastrador en el Tren Continuo
2.2.5 Cilindro Hidráulico
Los cilindros hidráulicos son mecanismos en el cual se desplaza un émbolo
o pistón dentro de un cilindro, y que transforma la presión de un líquido, en
energía mecánica, llamados también motores hidráulicos lineales, son
actuadores mecánicos que son usados para dar una fuerza a través de un
recorrido lineal, utilizan a menudo aceite.
Los cilindros hidráulicos obtienen la energía de la presurización de un fluido
hidráulico presurizado.
Consiste básicamente en dos piezas: un cilindro barril y un pistón o émbolo
móvil conectado a un vástago. El cilindro barril se encuentra cerrado por sus
dos extremos, en uno está el fondo y en el otro, la cabeza por donde se
introduce el pistón y que posee una perforación por donde sale el vástago.
El pistón divide el interior del cilindro en dos cámaras: la cámara inferior y la
cámara donde se encuentra colocado el vástago. La presión hidráulica actúa
sobre el pistón para producir el movimiento lineal.
Arrastrador
14
La fuerza máxima se calcula en función a la superficie activa del émbolo y
de la presión máxima admisible, donde se tiene:
F = P * A
Esta fuerza se mantiene constante desde el inicio hasta el final de la carrera.
La velocidad depende del flujo volumétrico del fluido y de la superficie del
pistón. Según la configuración, el cilindro puede realizar fuerzas de tracción
compresión o ambas a la vez.
Figura 5 Pistón Hidráulico de Doble Efecto
2.2.6 Pistones Hidráulicos
Los pistones hidráulicos son actuadores de tipo mecánicos empleados en
la fabricación de pistones que son usados para proporcionar fuerza a
través de un movimiento recto y lineal.
Los pistones deben de estar en acoplo perfecto con las paredes del cilindro
para que no se produzcan perdidas de carga y obtener la mayor
transmisión de potencia (Coloma & Rivadeneira, 2006, p. 47)
2.2.7 Electroválvulas
Una electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para controlar
el paso de un fluido por un conducto o tubería.
15
La válvula se mueve mediante una bobina solenoide. Generalmente no tiene
más que dos posiciones: abierto y cerrado, o todo y nada.
2.2.8 Pirómetro
Un pirómetro, dispositivo capaz de medir la temperatura de una sustancia
sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a
aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600
grados celsius. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre
-50 grados celsius hasta +4000 grados celsius. Una aplicación típica es la
medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero
o fundiciones.
2.2.9 Sensor Fotoeléctrico
Un sensor fotoeléctrico o fotocélula es un dispositivo electrónico que
responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de
un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que
percibe la luz generada por el emisor.
Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de
funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección,
clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y
diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas.
.
Figura 6 Sensor Fotoeléctrico
16
2.2.10 Herramientas de Análisis
Encontramos varios tipos de análisis que se basan en una única definición
aplicable en todos los ámbitos resulta muy complicado. A nivel general,
puede decirse que un análisis consiste en conocer los elementos de un todo,
separándolos y examinarlos para obtener acceso a sus principios más
elementales.
2.2.11 Análisis de Pareto
El diagrama de Pareto es un tipo especial de gráfica de barras donde los
valores graficados están organizados de mayor a menor. Se utiliza un
diagrama de Pareto para identificar los defectos que se producen con mayor
frecuencia, las causas más comunes de los defectos o las causas más
frecuentes de quejas de los clientes.
El diagrama de Pareto debe su nombre a Vilfredo Pareto y su principio de la
"regla 80/20". Es decir, el 20% de las personas controlan el 80% de la
riqueza; o el 20% de la línea de producto puede generar el 80% de los
desechos; o el 20% de los clientes puede generar el 80% de las quejas, etc.
Figura 7 Diagrama de Pareto
17
2.2.12 Análisis Ishikawa
El Diagrama de Ishikawa, es llamado también diagrama de causa-efecto, es
una representación gráfica que por su estructura se le llama comúnmente
diagrama de pescado. Consiste en una representación sencilla en la que
puede verse una especie de espina dorsal, que es una línea en el plano
horizontal, representando un problema a analizar, que se escribe en la
“cabeza del pescado”.
Es una de las herramientas diversas surgidas a lo largo del siglo XX en
ámbitos del desarrollo industrial para facilitar el análisis de problemas y sus
soluciones; también es considerada una de las 7 herramientas básicas de la
calidad. El diagrama de pescado fue desarrollado por el Dr.Kaoru Ishikawa
de nacionalidad japonesa en el año 1943 y es licenciado en química.
Esta herramienta es la representación gráfica de las relaciones múltiples de
causa – efecto entre las diversas variables que intervienen en un proceso
productivo. En teoría general de sistemas, un diagrama a causal es un tipo
de diagrama que muestra gráficamente las entradas o inputs, el proceso, y
las salidas u outputs de un sistema (causa-efecto), con su respectiva
retroalimentación (feedback) para el subsistema de control.
• Inicialmente, se decide exactamente qué característica de calidad, salida o
efecto se quiere examinar y se coloca en la cabeza de pescado que se
encuentra sobre el lado derecho del diagrama.
• A continuación, se escriben las categorías que se consideren apropiadas al
problema, por ejemplo: máquina, materiales, mano de obra, métodos,
medición, medio ambiente, etc que son las más comunes y que se aplican
en muchos procesos.
• Se realiza una lluvia de ideas (brainstorming) de posibles causas y se
determina la relación con cada categoría.
• Se proponen ideas adicionales al usar la herramienta realizando preguntas
por ejemplo del ¿por qué? para cuestionar cada una de las causas
anteriormente identificadas.
18
• Interpretar los resultados de acuerdo a las 2 siguientes opciones:
a) Busque causas que se repitan a través todas o algunas de las categorías
mayores
b) Seleccionar las causas con el mayor potencial en las diversas categorias.
Figura 8 Diagrama Causa Efecto.
2.3. Definición de Términos
• Tren Laminador: zona que pertenece al proceso de laminación de la
planta Aceros Arequipa.
• Palanquilla: Barra de acero de 12 metros que proviene de la zona de
acería.
• Tren de desbaste: zona que pertenece al tren laminador, es la parte de
proceso de adelgazamiento de la palanquilla.
• Arrastrador de Palanquilla: es el equipo que se encarga de asegurar el
ingreso de la palanquilla hacia la caja de desbaste.
19
• Pistón Hidráulico: mecanismo que consta de un cilindro dentro del cual se
desplaza un embolo y vástago que transforma la presión de un líquido en
energía mecánica.
• Cardán: componente mecánico el cual permite unir dos ejes no coaxiales
transmitiendo energía mecánica.
• SAP: software para planificar los recursos empresariales.
• Caja de rodillos: consta por dos rodillos los cuales se encargan del
estiramiento de la palanquilla.
• Pirómetro: instrumento de que sirve para medir temperaturas elevadas,
hasta 4000 grados Celsius.
• Electroválvula: válvula electromecánica encargada de controlar el paso
del fluido en una tubería o conducto.
• Sensor fotoeléctrico: dispositivo electrónico que responde a la intensidad
de la luz.
20
CAPITULO 3: MARCO METODOLÓGICO
3.1 Variables
Las variables utilizadas para la presente investigación son:
3.1.1 Variable Dependiente
_ Mejora de la capacidad productiva.
3.1.2 Variable Independiente
_ Número de paradas
_ Costos de producción
_ Volúmenes de producción
3.2 Definición Conceptual de las Variables
- Mejora de la producción.
Para la presente investigación la mejora de la capacidad productiva está
orientada al incremento de las unidades producidas y la reducción de paradas
imprevistas que influyen directamente con los costos de producción, todo esto
como consecuencia directa del mejoramiento en el arrastrador de palanquilla
21
- Paradas de Producción.
El número de paradas es la cantidad de veces que se ha tenido que detener la
producción como consecuencia de las incidencias ocurridas en el arrastrador de
palanquillas.
- Costos de producción
- En la presente investigación los costos de producción están referidos a la
reducción de esta debido a que no se deben presentar paradas imprevistas y
también referido a la disminución de reprocesos.
- Volúmenes de producción
El volumen de producción se refiere al incremento de las unidades producidas
influenciadas por la producción continua debido a que no se van a considerar
paradas imprevistas o correcciones en la línea de producción.
3.3 Operacionalización de las Variables
Tabla 1 Matriz de Operacionalización de las Variables
Variable Dependiente Variables Independientes
Indicadores Dimensiones
Mejora de la Capacidad Productiva
Paradas de Producción
Número de Paradas
Unid.
Horas de Parada Horas
Costos de Producción
Costos de Producción
S/.
Costos por Paradas
S/.
Volúmenes de Producción
Unidades Producidad
S/.
Fuente: Elaboración Propia
22
3.4 Metodología
3.4.1 Tipo de Estudio
El tipo de estudio que se va a llevar en la investigación es
descriptivo.
El tipo descriptivo consiste en caracterizar un hecho que permita conocer la
actividad de la empresa, llegando a recopilar datos e información la cual
facilitara realizar el cumplimiento de los objetivos de la empresa.
3.4.2 Diseño de Investigación
La investigación es no experimental porque si bien es cierto, lo que se
trata es de demostrar los cambios en la variable dependiente, es decir
evaluar la relación causa-efecto, y no se pretende modificar los elementos
que conforman la variable.
3.4.3 Método de Investigación
El método de la investigación se realizará bajo el método cuantitativo,
porque se va a realizar observaciones en el problema que se presenta el
cual se hará uso de la recolección de datos numéricos para la posible
solución.
23
CAPITULO 4: METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
4.1 Análisis Situacional
4.1.1 Descripción de la Empresa
Fundada en 1964 en la ciudad de Arequipa. Inició sus operaciones en el año
1966 con la puesta en funcionamiento de su primera Planta de Laminación
de productos de acero, fabricando ángulos, platinas y perfiles para atender
los mercados de Lima y Arequipa.
En el año 1983 se inauguró la segunda planta de laminación en Pisco y en
1987 se fusionó con Laminadora del Pacífico S.A. iniciando así la fabricación
de acero en forma de palanquilla.
Ambos hitos fueron fundamentales para la descentralización de su
producción y ampliación del portafolio de productos como fierro corrugado y
alambrón. De esta manera, hacia fines de los ochenta, se convirtió en el
principal proveedor de productos siderúrgicos en el mercado nacional.
Posteriormente, en el año 1996 se invirtió en tecnología de vanguardia y
puso en funcionamiento una moderna planta de reducción directa en Pisco
con el propósito de fabricar hierro esponja para mejorar la calidad de los
aceros más finos e incrementar la capacidad de producción.
24
A fines de 1997 Aceros Arequipa adquirió el 100% de las acciones de Aceros
Calibrados S.A. ampliando de esta manera su portafolio de productos con
valor agregado.
Es así como nace Corporación Aceros Arequipa S.A. Acorde con la misma
filosofía de invertir en tecnología de punta en todos los procesos
productivos, en el año 2013 se culmina la construcción de nuestro segundo
tren de laminación en la sede de Pisco.
Su filosofía de calidad total e innovación continua, así como el compromiso
de sus colaboradores y directivos, son factores decisivos para el éxito de
Corporación Aceros Arequipa.
De esta manera se consolida como la empresa líder de mercado,
cumpliendo con los más altos estándares de calidad internacional y
generando valor agregado permanente para sus clientes.
Corporación Aceros Arequipa S.A.
Lima: Av. Antonio Miró Quesada N 425, Piso 17, Magdalena del Mar. Tel: (51-1)
517 1800.
Pisco: Panamericana Sur Km. 240, Ica.
Tel: (51-056) 580830.
Arequipa: Variante de Uchumayo Km. 5.5, Cerro Colorado, Arequipa. Tel: (51 -
01) 517 1800.
Visión
Líderes del mercado siderúrgico peruano, ubicados entre los más rentables de
la región con activa presencia en el mercado internacional.
Misión
Ofrecer soluciones de acero a nuestros clientes, a través de la innovación, la
mejora continua y el desarrollo humano, contribuyendo al crecimiento del país e
incrementando el valor para nuestros accionistas.
25
4.1.2 Organigrama de la empresa
Figura 9 Organigrama de la Empresa Corporación Aceros Arequipa
Fuente: Aceros Arequipa
26
4.1.3 Organigrama del Área de Producción
Figura 10 Organigrama del área de Producción
Fuente: Aceros Arequipa
27
4.1.4 Proceso de Laminación
La última parte del proceso de producción del acero es la laminación en
caliente, donde las palanquillas se transforman en los diferentes productos
de acero largo que el mercado nacional e internacional requiere. Las dos
plantas de Laminación de Pisco cuentan con dos trenes de laminación con
alto nivel de automatización,
El tren laminador N°1 está dedicado a la fabricación de barras cuadradas y
redondas, platinas, barras helicoidales y ángulos; y tren laminador N°2,
dedicado exclusivamente a la fabricación de barras de construcción desde
Ø 8mm hasta Ø 1 3/8” mm con tecnología de alta velocidad.
Ambas plantas suman una capacidad de producción de 1 200 000 toneladas
anuales de producto terminado de acero.
En el tren laminador N°1, la materia prima es la palanquilla que es
suministrado por la planta de acería. Se alimenta al horno de
recalentamiento y se calienta a una temperatura de 1 160°C promedio,
mediante el proceso de combustión con gas natural.
Una vez obtenida la temperatura deseada, la palanquilla ingresa al tren
laminador que consta de un conjunto de equipos (casetas) puestos en serie
que tienen la finalidad de reducir la sección transversal de la palanquilla a
través de su compresión entre los rodillos de las casetas dando la forma del
producto final y mejorando sus propiedades mecánicas.
Luego el producto es descargado y enfriado al medio ambiente en la placa
de enfriamiento; posteriormente es cortado a la longitud comercial deseada
con la cizalla de corte en frío.
Cuando se fabrican perfiles, en la zona de corte se cuenta con una
enderezadora multihilos que sirve para dar mayor rectitud al producto.
28
Se cuenta también con una línea de alambrones en el tren laminador N°1
donde se laminan los alambrones calibrados para trefilería, electrodos y
construcción.
Una vez que la barra termina su proceso en el tren laminador, pasa por un
bloque acabador (BGV) de alta velocidad llegando a los 100 m/s. Para
obtener las características mecánicas y metalúrgicas requeridas, se controla
la temperatura del alambrón con cajas de enfriamiento controlado. Luego,
el alambrón se forma en espiras con la bobinadora para su formación en
rollos y finalmente son embalados e identificados para su transporte.
El tren laminador N° 2: es destinado exclusivamente a la fabricación de
barras de construcción.
El proceso de laminación es similar al tren laminador N°1, se calienta la
palanquilla en el horno y es laminado, ya sea con carga caliente o fría, en el
tren de laminador hasta obtener la forma del producto final y con mejoras en
sus propiedades mecánicas. La diferencia es que posee la línea de alta
velocidad, que consta de dos bloques acabadores (BGV) y cajas de
enfriamiento controlado, el cual se realiza el proceso a dos hilos con un
mayor ritmo de producción el cual tiene la capacidad de fabricar 120 Ton/h.
Los productos acabados en barras y bobinas son trasladados al almacén de
productos terminados para su despacho a los clientes.
29
Figura 11 Proceso de Laminación
Procesos de producción en la planta de Laminado en Frío:
Laminado en Frío de Rollos
Este proceso consiste en laminar en frío alambrón reduciendo el diámetro
desde 8.0 mm hasta 4.7mm, corrugarlo, luego enderezarlo y cortarlo a medida.
Soldado y Prensado de Rollos
Este proceso consiste en la unión de bobinas de alambrón liso para trefilería,
el cual es producido en la planta de Laminación. Las bobinas son unidas con la
ayuda de una máquina de soldar a tope para luego ser prensada en equipos
para este fin.
30
Acero Dimensionado
La producción de barras de acero cortadas y dobladas a medida está destinada
a los clientes del sector de la construcción según las necesidades de cada obra,
dándole un valor agregado al producto que comercializa la empresa.
Enderezado de Bobinas
Este proceso se efectúa con rollos de alambrón corrugado producidos en
laminación en caliente de 6.00mm de diámetro.
Aquí se endereza el alambrón para obtener varillas rectas de 9.00 m y 11.90 m
de longitud. Para lograr el enderezado, del alambrón corrugado cuenta con tres
enderezadoras: Spama, Koch y Delisi. Estas máquinas cuentan con un spinner
en su interior que gira a altas revoluciones permitiendo dicho enderezado.
El proceso se inicia colocando los rollos de alambrón en los conos de
alimentación; aquí se suelda la espira final de un rollo con la espira inicial del
otro. Unas torres de alimentación ayudan con el desenvolvimiento de los rollos
y llevan el alambrón a las enderezadoras.
Enderezadora Spama:
Esta enderezadora de bobinas tiene como función enderezar los rollos de
alambrón de 6 mm a través de 02 bancos de rodillos enderezadores compuesto
cada uno por 01 par de rodillos, además del Spinner o comúnmente llamado
martillo. El corte de la varilla se realiza a 9.00 m solamente, logrando obtener
generalmente una velocidad de salida del alambrón de 1.55 Ton/h.
Enderezadora Koch:
Esta enderezadora de bobinas tiene como función enderezar los rollos de
alambrón de 6mm a través de 04 bancos de rodillos enderezadores, además
del Spinner. El corte de la varilla se realiza a 9.00 m y 11.90 m, logrando obtener
generalmente una velocidad de salida del alambrón de 1.40 Ton/h.
Enderezadora Delisi:
31
Esta enderezadora de bobinas tiene como función enderezar los rollos de
alambrón de 6mm a través de 02 bancos de rodillos enderezadores compuesto
cada uno por 02 pares de rodillos y 01 rodillo loco, además del Spinner. El corte
de la varilla se realiza a 9.00m y 11.90m, logrando obtener generalmente una
velocidad de salida del alambrón de 1.40 Ton/h.
4.1.5 Determinación del Problema en el Proceso de Laminación
Se reporta un gran número de paradas, en el tren laminador, las cuales
están afectando los ritmos de producción y a su vez elevando los costos de
mantenimiento, por la recurrencia de las fallas, para lo cual se desea
identificar las fallas más recurrentes y determinar su causa raíz para realizar
las mejoras adecuadas.
Efectos del problema:
● Incrementa el tiempo de realización del trabajo.
● Mayor uso de personal en tareas correctivas.
● Incremento de los costos de producción.
● Pérdida de ritmos y tiempo de producción.
● Reducción del volumen de producción programado.
Para determinar que el proyecto está enfocando en eliminar las causas
principales de paradas en el tren laminador N°1, se realiza se presenta las
fallas en el tren de desbaste procediéndose a realizar el filtrado y análisis de
las órdenes y avisos cargados en el SAP ERP, con referencia a fallas de
equipos.
32
Figura 12 Número de Fallas por Zonas
De la figura 12, se puede determinar que específicamente la zona del tren laminador
es la zona que cuenta con un mayor reporte de paradas por fallas.
Se realiza una segregación por tipo de fallas para determinar las fallas más
recurrentes, con la cual se obtiene la siguiente tabla:
Tabla 2 Fallas Recurrentes
Fuente: Aceros Arequipa
33
Obtenidos los datos del porcentaje de fallas y porcentaje de fallas acumuladas,
estas son llevadas a una gráfica (Pareto).
Figura 13 Diagrama de Pareto de Fallas
Del Diagrama de Pareto se determina las tres fallas más críticas (80 % de las fallas
con mayor frecuencia siendo un total de 35 fallas), tal como se observa en la figura
13, estas fallas se originan en el tren desbaste en donde hemos observado que es
la zona con el mayor índice de paradas imprevistas.
4.1.6 Determinación de la Raiz del Problema
En el diagrama de Pareto, se llegó a la conclusión de que existen tres
causas principales que afectan el número de paradas del tren de desbaste.
Estas causas están señaladas como causas principales y también se
definen las causas raíces para cada una de ellas.
Haciendo un análisis global de las causas raíces, se llega a la conclusión
que la mayor parte de las fallas son causados por un mal funcionamiento
34
del arrastrador, vale decir que es la zona puntual donde se concatenan
todas las causas raíces
T
Tabla 3 Herramienta de Calidad - ¿Por qué? ¿Por qué?
Después de haber utilizado la herramienta del ¿por qué?, se han determinado la raíz del
problema para cada causa principal.
Tabla 4 Resumen de Causa Raíz
35
Obtenidas las causas raíces, se usa la herramienta del ¿Cómo? - ¿Cómo?, para determinar
la actividad de mejora correspondiente a cada una.
Figura 14 Herramienta para Determinar ¿Cómo? Barra con Exceso de Temperatura
Figura 15 Herramienta para Determinar ¿Cómo? Rodillo en Contacto Permanente con la Barra
Figura 16 Herramienta para Determinar ¿Cómo? Pistón Neumático no Ejerce Fuerza Necesaria
36
Figura 17 Herramienta para Determinar ¿Cómo? No Ingresa Palanquilla a caja N°3
Luego de la evaluación de la herramienta ¿cómo?-¿cómo?, se obtener el siguiente cuadro
resumen del ¿Cómo?-¿Cómo?
Tabla 5 Resumen Causa Raíz Usando la Herramienta ¿Cómo?-¿Cómo?
4.2 Alternativa de Solución del Problema.
Para solucionar el problema, y de acuerdo con las necesidades, se va a cambiar
los 2 pistones neumáticos por 4 pistones hidráulicos del arrastrador que se
encuentra en el tren de desbaste que está comprendido entre la caja N° 1, hasta la
caja N° 3.
37
Figura 18 Tren de Desbaste
4.3 Planificación del Proyecto.
Determinada las actividades de mejora para cada causa raíz, se procede a realizar
la planificación para la mejora del sistema el cual consta de 5 Etapas.
Etapa 1: Rediseño del Arrastrador de Palanquilla.
En esta etapa se va a determinar las ubicaciones de los pistones hidráulicos para
reemplazar los pistones neumáticos del arrastrador de palanquilla en función a los
requerimientos de carga, luego se confeccionará los planos para encargar el
maquinado al área de fabricación.
Tareas:
- Determinar las ubicaciones y sus componentes de los pistones hidráulicos.
- Confección de los planos.
Caja N° 2
Caja N° 3
Arrastrador
Banco de rodillos
Caja N° 4
Caja N° 1
38
Etapa 2: Fabricación y Mecanizado de Accesorios.
En esta etapa del proyecto se va a realizar la fabricación y mecanizado de todas las
piezas y accesorios para armar el nuevo arrastrador de palanquilla en el tren de
desbaste.
Tareas:
- Mecanizados de elementos principales.
- Mecanizado de accesorios para el armado.
Etapa 3 Armado e Implementación del Arrastrador.
Esta etapa corresponde al armado de arrastrador, luego se realizará la
implementación sobre el tren de desbaste.
Tareas:
- Armado de pistones hidráulicos de cierre.
- Armado de pistones hidráulicos de levante.
- Montaje de pistones hidráulicos en estructura.
- Implementación de líneas hidráulicas.
- Montaje de banco de válvulas hidráulicas.
- Cableado de líneas de control.
- Implementación de Pirómetro.
Etapa 4 Prueba en Campo.
Es la penúltima etapa del proyecto, corresponde las pruebas del arrastrador de
palanquilla sobre el tren de desbaste y las pruebas funcionales en la producción de
barras de acero.
Tareas:
- Pruebas funcionales del tren de desbaste.
- Pruebas funcionales de producción de barras.
39
Etapa 5 Entrega del Proyecto.
La última corresponde a la entrega al departamento de producción de manera
formal el arrastrador con todas sus especificaciones técnicas de acuerdo con las
pruebas hechas en campo. Luego de esto el proyecto pasa a formar parte del
sistema de producción.
Tareas:
- Entrega del proyecto.
4.4 Diagrama de Gantt.
Para controlar el desarrollo del proyecto se elabora el diagrama de Gantt el cual
se establecen tiempos en base a criterios de experiencia en el campo.
40
Tabla 6 Diagrama de Gantt para la Implementación del Proyecto
VM
SX
DJ
LV
VM
SX
DJ
LV
VM
SX
DX
P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E P E
100%
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DE
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41
Luego de elaborar el diagrama de Gantt, se procede a generar los avisos
panificables (SAP ERP), para la fabricación y modificaciones necesarias, en el taller
de maestranza. Las cuales van a ayudar más adelante, obtener costos de
fabricación, dado que a estos avisos panificables se cargan costos de mano de
obra, material y gastos adicionales que puedan resultar las fabricaciones y/o
modificaciones.
Figura 19 Relación de Avisos Planificables del Proyecto
42
4.5 Desarrollo del Proyecto.
4.5.1 Rediseño del Arrastrador de Palanquilla.
El rediseño consta en el cambio de 2 pistones hidráulicos por 4 pistones
neumáticos a fin de mejorar la capacidad de producción en el tren de
desbaste, el cambio supone algunas modificaciones en la base del tren
teniendo en consideración el diseño de los componentes adicionales para
su montaje.
- Determinar las ubicaciones y sus componentes de los pistones hidráulicos.
La ubicación de los pistones neumáticos es:
Figura 20 Ubicación de los Pistones Hidráulicos en el Tren Laminador
Las características de los pistones hidráulicos son:
Tabla 7 Características de los Pistones Hidráulicos
Presión de trabajo 35 bar
Diámetro de vástago 44.5 mm
Diámetro de Cilindro 63.5 mm
Carrera de Pistón rodillo superior. 250 mm
Carrera de Pistón rodillo inferior. 100 mm
Área de vástago 16.116 𝑐𝑚2
Área de cilindro 31.669 𝑐𝑚2
Fuerza de Empuje 11.08 KN
Fuerza de Tracción 5.64 KN
43
4.5.2 Fabricación y Mecanizado de Accesorios.
De acuerdo con la características y dimensiones del pistón hidráulico se
confeccionan los elementos principales y los accesorios necesarios para su
montaje.
4.5.3 Armado e Implementación del Arrastrador.
En base a los planos confeccionados se proceden al armado de los
pistones hidráulicos en el tren de desbaste.
4.5.3.1 Armado de Pistones Hidráulicos de Cierre.
Figura 21 Armado de Pistón de Cierre
44
4.5.3.2 Armado de Pistones Hidráulicos de Levante.
Figura 22 Armado de Pistones de Levante
4.5.3.3 Montaje de Pistones Hidráulicos en Estructura.
Se implementaron pistones para base pivotante y de accionamiento
de rodillo superior.
Figura 23 Montaje de Pistones Hidráulicos
45
4.5.3.4 Implementación de Líneas Hidráulicas.
Figura 24 Implementación de las Líneas Hidráulicas
4.5.3.5 Montaje de Banco de Válvulas Hidráulicas.
Se implementó un banco de válvulas para dar accionamiento a los
pistones hidráulicos, se desarrolla una lógica de accionamiento y
esta a su vez es cargada en el sistema de automatización de
producción.
El banco de válvulas consta de:
• Válvula direccional TN6.
• Válvula reguladora de flujo.
• Válvula reguladora de presión.
• Bloque de válvulas TN6
46
Figura 25Montaje de Banco de Válvulas
4.5.3.6 Cableado de Líneas de Control.
Figura 26 Cableado de Líneas de Control
47
4.5.3.7 Implementación de Pirómetro.
Figura 27 Implementación del Pirómetro
4.5.4 Prueba en Campo
Luego de la implementación de los pistones hidráulicos se realizan las pruebas
funcionales
• Pruebas funcionales del tren de desbaste.
Figura 28 Pruebas en el Tren de Desbaste
48
• Pruebas funcionales de producción de barras
Figura 29 Pruebas de Producción en Tren Laminador
4.5.5 Entrega del Proyecto
El cierre del proyecto culmina con la entrega formal de la misma, y la
integración dentro del área de producción con la información necesaria para su
mantenimiento por el departamento correspondiente.
• Entrega del proyecto
Figura 30 Producción de Palanquillas
49
Figura 31 Sistema Hidráulico en Tren Laminador
4.6 Evaluación Económica del Proyecto
Para determinar la viabilidad del proyecto se realizará el análisis de los costos antes
de la implementación y después de la implementación.
Los volúmenes de producción antes de la implementación del sistema hidráulico
son:
Tabla 8 Producción Años 2012 – 2013
AÑOS TONELADAS PRODUCIDAS
2012 365176.00
2013 368721.00
Fuente: Aceros Arequipa
50
Figura 32 Producción Años 2012 - 2013
Luego de la implementación se tiene, según reporte del SAP:
Tabla 9 Producción Año 2014
Fuente: Aceros Arequipa
Figura 33 Producción Año 2014
Luego de la entrega del proyecto se obtiene un incremento de los volúmenes de
producción en 3.76% con respecto al año 2012 y de un 2.77% con respecto al año
2014
363000.00
364000.00
365000.00
366000.00
367000.00
368000.00
369000.00
2012 2013
365176.00
368721.00
TONELADAS PRODUCIDAS
AÑOS TONELADAS PRODUCIDAS
2014 378896.00
0.00
100000.00
200000.00
300000.00
400000.00
2014
378896.00
TONELADAS PRODUCIDAS
51
Podemos determinar que el mayor número de paradas imprevistas se encuentran
en la zona del tren laminador teniendo un promedio total de 81.67 horas anuales,
como también se puede observar que el costo de estas paradas es mayor a las del
horno y línea de barras.
Figura 34 Número de Paradas por Zonas en Tren Laminador 1
Los datos de horas obtenidos van a ser llevados a costos para cuantificarlo, y se
tiene como referencia el costo por hora de parada de producción que es de
S/.12458.20 nuevos soles (considerando las actividades de coste de mano de obra,
depreciación, mantenimiento, suministros, gastos de fabricación).
6.58
82.16
20.4
7.95
81.19
25.22
2.96
28.35
17.67
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Horno de recalentamiento Tren laminador Linea de barras
Horas de Paradas
2012 2013 2014
52
Figura 35 Representación Gráfica de Costos por Paradas en el Tren Laminador 1
En la tabla 9, podemos observar los costos generados por paradas en el tren
laminador 1, para determinar los costos del proyecto se va a determinar los costos
del tren desbaste que forma parte del tren laminador.
Tabla 10 Parada en horas del Tren de Desbaste
Fuente: Aceros Arequipa
Principales Problemas Tren Desbaste 2012 2013 2014
Problema de Ingreso a la Caja N° 3 27.66 25.34 8.34
Problemas con Arrastrador 44.03 40.29 12.45
Rotura de Pernos Fusibles (Caja N° 3) 10.47 15.56 7.56
Total 82.16 81.19 28.35
Parada Hrs
53
Figura 36 Principales Problemas en horas en el Tren de Desbaste
Tabla 11 Costo por horas del Tren de Desbaste
Fuente: Aceros Arequipa
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
2012 2013 2014
27.66
44.03
10.47
25.34
40.29
15.56
8.34
12.45
7.56HO
RA
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AÑOS
Principales Problemas Tren Desbaste
Problema de Ingreso a la Caja N° 3 Problemas con Arrastrador
Rotura de Pernos Fusibles (Caja N° 3)
Principales Problemas Tren Desbaste 2012 2013 2014
Problema de Ingreso a la Caja N° 3 104,427.94$ 95,664.07$ 31,485.33$
Problemas con Arrastrador 166,222.94$ 152,103.61$ 47,001.49$
Rotura de Pernos Fusibles (Caja N° 3) 39,513.27$ 58,742.42$ 28,540.66$
Costo x Horas de parada ($) 310,164.15$ 306,510.11$ 107,027.49$
Costo x Horas de parada (S/.)(T.C 3.30) S/1,023,541.69 S/1,011,483.37 S/353,190.71
Costo por horas de Parada
54
Figura 37 Principales Problemas en Costos en el Tren de Desbaste
Los costos que se determinan para la reingeniería son:
Tabla 12 Costo de Implementación del Sistema Hidráulico por cada Pistón
Fuente: Aceros Arequipa
55
Para los 4 pistones se tiene: S/. 212 056.52
Luego de la puesta en marcha el sistema hidráulico y según los reportes del SAP se tiene:
Tabla 13 Costo por Paradas en el Tren Continuo
Fuente: Aceros Arequipa
Tabla 14 Costo por Parada en el Tren de Desbaste para el Periodo 2014
Fuente: Aceros Arequipa
HORNO 29,340.22$ 35,449.05$ 13,198.64$
TREN CONTINUO 366,351.44$ 362,026.21$ 126,412.65$
LÍNEA DE BARRAS 90,963.60$ 112,455.98$ 78,790.53$
ZONAS
Costo x Horas de parada ($)
2012 2013 2014
Actividad Monto de Inversión (S/.)
Implementación de Arrastrador 22,274.01S/.
Frabricaciones en Talleres de Maestranza 17,293.03S/.
Implementar Lógica de Arrastrador 6,905.34S/.
Periodo: Servicios Auxiliares 1,367.11S/.
Montaje Arrastrador Entrada Caja N° 3 5,174.04S/.
Fuente Total de Inversión del Proyecto 53,013.53S/.
Ingresos Monto (S/. )
Problema de Ingreso a la Caja N° 3 124,911.20S/.
Problemas con Arrastrador 128,337.97S/.
Rotura de Pernos Fusibles (Caja N° 3) 99,940.80S/.
Periodo:
Total de Ahorro por Falla 353,189.97S/.
Fuente
Inversión total del
Proyecto
EVALUACIÓN ECONÓMICA
1
Conclusión:
SAP
Conclusión:
Enero 2014 -Abril 2014
2
Monto Total por Parada
Enero 2014 -Diciembre
2014
SAP
56
4.6.1 Determinación de los costos por parada del tren de desbaste:
Se considera los datos del gráfico de costos por paradas de los años 2013 y 2014
en el tren de desbaste que forma parte del tren laminador.
Tabla 15 Costo por Paradas en el Tren Laminador-Periodos 2012-2013
Costo por Parada Costo S/.
Año 2012 1 023 565.71
Año 2013 1 011 481.26
Total 2 035 046.97
Meses 24
Costo Mensual Promedio 84 793.62
Fuente: Aceros Arequipa
Este costo mensual promedio es lo que se pretende ahorrar con la implementación
del proyecto, en consecuencia, será considerado como la rentabilidad del proyecto.
Como el costo de oportunidad no es facilitado por la empresa se asumirá que la
inversión será asumida mediante préstamo bancario, estableciendo una TEA de
35% anual, le corresponde una TEM de 2,53%.
Se establece un horizonte de 24 meses debido al trabajo realizado en el área de
producción.
El siguiente cuadro evalúa la rentabilidad de la inversión:
57
Figura 38 Diagrama de Gantt para la Implementación del Proyecto
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8.72
1179
19.7
520
5696
.74
2956
94.4
938
7969
.18
4825
78.4
257
9581
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58
4.7 Conclusión del Análisis Financiero
Para implementar el sistema hidráulico se requiere de S/. 212 056.52, inversión
que será afectada por el costo de oportunidad financiero (COF), de acuerdo con
la tasa de los bancos, es de 35% anual y de 2.53% mensual.
Como resultado del análisis, resulta un valor actual neto de S/. 1 267 396.96 con
un TIR de 39.83% mayor a 2.53%, con un periodo de recuperación de 3 meses
para un horizonte de 24 meses.
Del análisis se puede concluir que la implementación de los pistones hidráulicos
resulta viable y se sustenta con los indicadores financieros obtenido en el cuadro
anterior.
59
CAPÍTULO 5: ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
5.1 Análisis Descriptivo de la Información Relativa a las Variables de Estudio
De acuerdo con las variables establecidas en el capítulo 3 se tiene:
Tabla 16 Variables en Estudio
Variable Dependiente Variables Independientes
Indicadores
Mejora de la Capacidad Productiva
Paradas
Número de Paradas
Horas de Parada
Costos de Producción
Costos de Producción
Costos por Paradas
Volúmenes de Producción
Unidades Producidad
60
5.1.1 Número de Paradas:
En relación con el año 2013 se establece una reducción de 52.84 horas que
representa el 35% del total de horas paradas y en comparación al año 2012,
una reducción de 53.81 horas que representa el 34.5% del total de horas
paradas en ese periodo.
5.1.2 Costos de Producción:
Para reducir los costos de producción se pueden incluir los costos que
generaba las horas de parada en relación con los reportes obtenidos en el
SAP para el periodo 2012 de S/. 1023541.69 en comparación con el reporte
del 2014 que es de S/.353190.71 resultando una reducción de S/. 670350.98
que se incluiría a los costos de producción del año 2014. En ella se incluyen
los costos de reprocesos y los costos por mano de obra.
5.1.3 Volúmenes de Producción:
Los volúmenes de producción se han visto favorecido con la implementación
del sistema hidráulico y que de acuerdo con los reportes del SAP se tiene:
Tabla 17 Producción Años 2012 – 2013 – 104
AÑOS TONELADAS PRODUCIDAS
2012 365176.00
2013 368721.00
2014 378896.00
Fuente: Aceros Arequipa
61
Figura 39 Producción Años 2012 – 2013 – 104
62
CONCLUSIONES
Luego de realizar la implementación del sistema hidráulicos en el tren de desbaste, se
puede concluir:
- Se cumple con mejorar la capacidad productiva del tren laminador con la
implementación de dos pistones de levante y dos pistones de cierre, banco de
válvulas y demás accesorios.
- Las horas de parada se reducen en promedio un 35% en comparación con los
periodos 2012 y 2013 que en promedio son 82 horas anuales y en el año 2014
cuando ya se encuentra implementado los pistones hidráulicos se tiene un total de
28 horas de parada.
- Los costos de producción también se verán afectados porque cuando se tienen
paradas de producción, los costos que se tienen con esta parada van directamente
a los costos de producción, significa entonces que si se ahorra S/. 670 350.98,
comparando el año 2013 y 2014, por la reducción de las paradas, este ahorro va
directamente a reducir los costos de producción.
- Con la reducción de las paradas también se tiene un incremento del volumen de
producción en un 3.76% con respecto al año 2012 que representa 13 720 toneladas
y de 2.76 % con respecto al año 2013 que representa 10 175 toneladas.
63
RECOMENDACIONES
Como se demuestra, la mejora afecta directamente a los costos de producción y a los
volúmenes de producción, se puede deducir entonces, que toda mejora es beneficiosa
para toda actividad productiva, entonces se puede recomendar:
• Realizar un estudio en el horno y la línea de barras para reducir las horas de parada
en el tren laminador 1 porque tienen registro de paradas por estos procesos en los
años 2012, 2013 y 2014.
• Confeccionar los manuales de mantenimiento respectivos a las mejoras realizadas
para ser entregados al departamento de mantenimiento a fin de mantener los
equipos operativos.
• Realizar la misma modificación en el tren laminador 2 para mejorar la capacidad de
producción en toda la planta.
64
BIBLIOGRAFÍA
Solé, A. (2012). Neumática e hidráulica. Marcombo.
Coloma, J. & Rivadeneira, E. (2006). Diseño y construcción de un banco de pruebas para
sellos de cilindros hidráulicos de pistón de doble efecto de hasta una longitud de 1,
5 metros de carrera y 0, 25 metros de diámetro de pistón con capacidad de hasta
20 megapascales para la Empresa Gercasa SC (Bachelor's thesis,
SANGOLQUÍ/ESPE/2006).
Díaz, J. (2007). Diseño de la subestación de transformación de 10 MWA 10/0.54-0.44, para
la planta N°2 de Acero Arequipa.
Morales V. J. Implementación de un horno para laminar palanquilla de 12 metros en
ANDEC S.A.- Universidad de Guayaquil.
Chóez C. L. Análisis y mejoras en los procesos en el área de laminación en caliente para
incrementar la producción de la empresa ANDEC S.A.-Universidad de
Guayaquil.
65
ANEXO I Planos de arrastrador de Palanquilla
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ANEXO II Productos Aceros Arequipa
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ANEXO III Servicios Aceros ArequipaI
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