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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.


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.


v

ÍNDICE GENERAL

N° Descripción Pág.

PRÓLOGO 1

CAPÍTULO I

FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA


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


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

http://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_%28mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_%28mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos%29

viii


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
















CAPÍTULO II

RESULTADOS Y ANÁLISIS


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

2.4.1. Diagrama de flujo operacional

2.4.2. Diagrama causa - efecto

77

77

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


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


3.1. Planteamiento y análisis de la alternativa de diseño 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


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


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


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













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


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


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


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


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: CÉSAR AUGUSTO VILLAVICENCIO CABRERA

TEMA: “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. Ing. Mec. Juan A. Fienco Villamar

C.C. 0913438453 Director de tesis

xviii

AUTHOR: CÉSAR AUGUSTO VILLAVICENCIO CABRERA

SUBJECT: "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.


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.


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.


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


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%.


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


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 Fuente: Departamento de Despachos

Elaborado por: César Villavicencio C. 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


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.


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


ANDEC S.A. es la primera industria siderúrgica del Ecuador que fabrica y

comercializa acero de calidad a nivel nacional.


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.


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


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, co-

nforme 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


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:


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.


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.


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


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.


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


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


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.


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.


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.


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, ornamentales, cadenas, verjas, usos industriales,

cerramientos, donde los elementos deben unirse con soldadura.

Normalización las barras redondas se fabrican de acuerdo a la norma NTE

INEN 2222.

IMAGEN N° 14

BARRAS REDONDAS



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


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



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


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.


IMAGEN N° 18

ALAMBRE TREFILADO


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



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


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


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


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-INEN-

2167 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.


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.


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


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


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.


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.

http://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_%28mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_%28mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza


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.

http://es.wikipedia.org/wiki/Metal

http://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Roca

http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Madera

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_el%C3%A1stico


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


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)

http://es.wikipedia.org/wiki/Exactitud

http://es.wikipedia.org/wiki/Precisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Variable_independiente

http://es.wikipedia.org/wiki/Variable_independiente

http://es.wikipedia.org/wiki/Variable_dependiente

http://es.wikipedia.org/wiki/Observacion

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_cient%C3%ADfico

http://es.wikipedia.org/wiki/Dise%C3%B1o_experimental


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)


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 carrocerías de

automóviles, buses y partes de barcos.


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


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.


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


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


(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.


1.11.2 Diagrama de operaciones del proceso ANDEC S.A.

Fuente: Departamento Desarrollo Empresarial


Materia Prima- Palanquilla

Cumple

Proceso de calentamiento

Temperatura

Calibración de Trenes

Laminación

Cumple

especificación

técnica

Producto laminado

Verificación de calidad del producto

terminado

Cumple pruebas

físicas y

mecánicas

Almacenamiento del Producto

terminado

SI

RECHAZOS

Pintar de blanco

Bodega de Producto No

conforme

NO

SI

NO

SI

NO

SI

NO


1.11.3 Árbol de problemas

Fu

en

te:

D

ep

art

am

en

to C

on

tro

l d

e C

ali

da

d

Ela

bo

rad

o p

or:

César

Vil

lavic

en

cio

C.


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



CUADRO Nº 1

PRODUCTO TERMINADO 2012 (TONELADAS)

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.

ENERO 11.499,692 19.334,000 (7.834,308) 59,48%

FEBRERO 16.065,451 19.334,000 (3.268,549) 83,09%

MARZO 20.405,335 19.334,000 1.071,335 105,54%

ABRIL 19.314,511 19.334,000 (19,489) 99,90%

MAYO 18.728,758 19.333,000 (604,242) 96,87%

JUNIO 13.896,456 19.333,000 (5.436,544) 71,88%

JULIO 12.884,226 19.333,000 (6.448,774) 66,64%

AGOSTO 16.346,520 19.333,000 (2.986,480) 84,55%

SEPTIEMBRE 13.713,302 19.333,000 (5.619,698) 70,93%

OCTUBRE 18.343,188 19.333,000 (989,812) 94,88%

NOVIEMBRE 19.746,170 19.333,000 413,170 102,14%

DICIEMBRE 15.567,916 19.333,000 (3.765,084) 80,53%

TOTAL TON. 196.511,525 232.000,000 (35.488,475) 84,70%

CUMPLIMIENTOPRODUCTO

TERMINADOOBJETIVO DIFERENCIAMESES


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)


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.

NACIONAL IMPORTADA TOTAL

ENERO 2.967,748 8.991,362 11.959,110

FEBRERO 12.164,859 4.541,222 16.706,081

MARZO 7.270,443 13.856,164 21.126,607

ABRIL 9.148,440 10.849,244 19.997,684

MAYO 10.047,602 9.409,346 19.456,948

JUNIO 4.452,899 10.064,237 14.517,136

JULIO 4.859,896 8.542,099 13.401,995

AGOSTO 9.991,435 6.970,631 16.962,066

SEPTIEMBRE 4.000,564 10.366,698 14.367,262

OCTUBRE 10.972,934 8.093,748 19.066,682

NOVIEMBRE 9.061,661 11.401,217 20.462,878

DICIEMBRE 7.390,942 8.845,313 16.236,255

TOTAL TON. 92.329,423 111.931,281 204.260,704

% 45,20 54,80

MESESMATERIA PRIMA


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)

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.

319,592 Toneladas


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

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.

GRADO DE PRODUCTO A NORMA DE %C %Mn %Si %P %S

ACERO OBTENER FABRICACION MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX MIN-MAX

SAE 1029 AMARILLO VARILLA SOLDABLE INEN 2167 0,25 - 0,30 0,65 - 0,75 0,15 - 0,25 0,035 0,035

TOLERANCIA DIMENSIONAL:

LONGITUD: ± 30 mm SECCIÓN: ± 3 mm

Fecha de edición: Noviembre 2004 Fecha de revisión: Enero 2010

DPTO. CONTROL DE

CALIDAD

LABORATORIO QUIMICO

COLOR

REQUISITOS QUÍMICOS PALANQUILLA ANDEC


TABLA N° 2

COMPOSICIÓN QUÍMICA ENERO 2011

Fuente: Departamento de Control de Calidad ANDEC


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.



SAE 1029 AMARILLO VARILLA SOLDABLE INEN 2167 0,25 - 0,30 0,65 - 0,80 0,15 - 0,25 0,035 0,045



Fecha de edición: Noviembre 2009 Fecha de revisión: Enero 2011

DPTO. CONTROL DE

CALIDAD

LABORATORIO QUIMICO

COLOR



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.


IMAGEN N° 23

PROCESO TEMPCORE

Fuente: Departamento de Control de Producción ANDEC


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:


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).


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.


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


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

32 2,3 8,2 128 2 44



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.


GRÁFICO Nº 3

RELACIÓN RESISTENCIA FLUENCIA

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


resistencia, en el diámetro de 8 mm.

GRÁFICO Nº 4

RESISTENCIA A LA TRACCIÓN


1,26

1,27

1,26 1,27

1,27

1,27 1,27

1,26

1,26

1,26

1,26

1,26

1,27

1,27

1,27

1,27

1,27

1,28R

E

L

A

C

I

Ó

N

R

/

F

D Í A S

GRÁFICO RELACIÓN R/F (8 mm)

Promedio: 1,27

564,4 562,9

570,5 573,3 574,6

571,6

578,7

590,0

545,0550,0555,0560,0565,0570,0575,0580,0585,0590,0595,0R

E

S

I

S

T

E

N

C

I

A

M

p

a

D Í A S

GRÁFICO RESISTENCIA 8 mm

Promedio: 573,23


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


fluencia, en el diámetro de 8 mm.

GRÁFICO Nº 5

LÍMITE DE FLUENCIA


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.

446,6

444,1

451,2

452,9

450,9 450,9

456,1

466,7

430,0

435,0

440,0

445,0

450,0

455,0

460,0

465,0

470,0

F

L

U

E

N

C

I

A

M

p

a

D Í A S

GRÁFICO FLUENCIA 8 mm

Promedio: 452,42


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


1.19.4 Porcentaje de alargamiento


alargamiento, en el diámetro de 8 mm.

GRÁFICO Nº 6

PORCENTAJE DE ALARGAMIENTO


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.

15,74

17,01 16,99 17,07

15,47

15,94

17,20

15,96

14,50

15,00

15,50

16,00

16,50

17,00

17,50

%

A

L

A

R

G

A

M

I

E

N

T

O

D Í A S

GRÁFICO % ALARGAMIENTO 8 mm

Promedio: 16,42






GRÁFICO Nº 7





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.

1,27 1,27

1,28

1,27

1,28

1,28

1,28

1,26

1,26

1,27

1,27

1,28

1,28

1,29

R

E

S

I

S

T

E

N

C

I

A

M

P

a

D Í A S


Promedio: 1,28





GRÁFICO Nº 8




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.




565,8

569,3

575,1

564,6

577,2

583,0

581,6

555,0

560,0

565,0

570,0

575,0

580,0

585,0

R

E

S

I

S

T

E

N

C

I

A

M

p

a

D Í A S


Promedio: 573,81


GRÁFICO Nº 9

LÍMITE DE FLUENCIA



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.




444,2

446,6

448,6

446,0

451,4

456,7

453,8

436,0

438,0

440,0

442,0

444,0

446,0

448,0

450,0

452,0

454,0

456,0

458,0

F

L

U

E

N

C

I

A

M

P

a

D Í A S


Promedio: 449,61


GRÁFICO Nº 10




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.







17,25

16,99

17,43

17,04

17,35

17,23

17,01

16,70

16,80

16,90

17,00

17,10

17,20

17,30

17,40

17,50

%

A

L

A

R

G

A

M

I

E

N

T

O

D Í A S


Promedio: 17,19


GRÁFICO Nº 11




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.




1,26

1,26 1,26

1,28

1,27

1,26

1,27

1,27 1,27

1,25

1,25

1,26

1,26

1,27

1,27

1,28

1,28

1,29

R

E

L

A

C

I

Ó

N

R

/

F

D Í A S


Promedio: 1,27


GRÁFICO Nº 12




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.



fluencia, en el diámetro de 12 milímetros corrugado de varilla Termotratada,

para uso de refuerzo de hormigón armado, en el sector de la construcción.

577,9

568,0

570,0

566,8

571,5

563,3

566,3

577,6 577,6

555,0

560,0

565,0

570,0

575,0

580,0

R

E

S

I

S

T

E

N

C

I

A

M

P

a

D Í A S

GRÁFICO DE RESISTENCIA 12 mm

Promedio: 571


GRÁFICO Nº 13

LÍMITE DE FLUENCIA



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





458,9

449,4

451,3

442,1

450,1

445,8 446,7

454,0 454,2

430,0

435,0

440,0

445,0

450,0

455,0

460,0

465,0

F

L

U

E

N

C

I

A

M

P

a

D Í A S


Promedio: 450,27


GRÁFICO Nº 14




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.




relación resistencia-fluencia, en el diámetro de 32 milímetros de varilla

corrugada Termotratada.

17,73

17,55

17,03

17,12

17,03

17,38

17,31

17,01

17,17

16,60

16,80

17,00

17,20

17,40

17,60

17,80

%

A

L

A

R

G

A

M

I

E

N

T

O

D Í A S


Promedio: 17,26


GRÁFICO Nº 15

RELACION RESISTENCIA FLUENCIA




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.




1,28

1,29 1,29

1,28

1,27

1,28

1,28

1,28

1,28

1,28

1,29

1,29

1,29

1,29

1,29

R

E

L

A

C

I

Ó

N

R

/

F

D Í A S


Promedio: 1,285


GRÁFICO Nº 16





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.




598,0

595,8

600,9

593,0

588,0

590,0

592,0

594,0

596,0

598,0

600,0

602,0

R

E

S

I

S

T

E

N

C

I

A

M

p

a

D Í A S


Promedio: 596.9


GRÁFICO Nº 17

LÍMITE DE FLUENCIA




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 el siguiente cuadro observamos los valores en la especificación de


465,7

461,4

465,2

463,2

459,0

460,0

461,0

462,0

463,0

464,0

465,0

466,0

F

L

U

E

N

C

I

A

M

p

a

D Í A S


Promedio: 463.9


GRÁFICO Nº 18




de alargamiento en el diámetro de 32 mm. El lote corresponde desde el día 20

al 23 de noviembre del año 2012.



19,46

18,89

19,42

18,89

18,60

18,70

18,80

18,90

19,00

19,10

19,20

19,30

19,40

19,50

%

A

L

A

R

G

A

M

I

E

N

T

O

D Í A S


Promedio: 19,17

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


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


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


X

Y

X`

Y`

n

n`


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.


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.


MÉ

TO

DO

(T

RE

N L

AM

INA

DO

R/T

EM

PC

OR

E)

Guia

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- E

FE

CT

O

GR

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ICO

N°

19

PR

OD

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TO

DE

FE

CT

UO

SO

GRÁFICO N° 19

DIAGRAMA CAUSA - EFECTO

Fu

en

te:

D

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art

am

en

to C

on

tro

l d

e C

ali

da

d

Ela

bo

rad

o p

or:

César

Vil

lavic

en

cio

C.


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


El defecto no cumple ensayo mecánico tiene 79,34%, este defecto es

de mayor importancia, posee el mayor porcentaje del producto no conforme.

http://www.monografias.com/trabajos/adolmodin/adolmodin.shtml


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.


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.


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.


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 ferrita-

perlita, la parte del nucleó y su contorno exterior en martensita templada,

cambiando sus propiedades mecánicas considerablemente.

IMAGEN N° 30 IMAGEN N° 31

INTERIOR DEL TEMPCORE CAJÓN TEMPCORE

Fuente: Control Producción ANDEC Fuente: Control Producción ANDEC Elaborado por: César Villavicencio C. Elaborado por: César Villavicencio C.


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

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

Diámetro

(mm)

Numero de

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


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



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.


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



Prueba Diámetro

(mm)C Mn

velocidad

m/s

Presión

(bar)

Caudal

m 3 /hTubos 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

ENSAYOS MECÁNICOSANÁLISIS QUÍMICO PARÁMETROS TEMPCORE


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.


TABLA N° 5

PRUEBAS B


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.

Prueba Diámetro

(mm)C Mn

velocidad

m/s

Presión

(bar)

Caudal

m 3 /hTubos 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

ANÁLISIS QUÍMICO PARÁMETROS TEMPCORE ENSAYOS MECÁNICOS


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


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.

Diámetro nominal (d) Diámetro del mandril (D)

8 - 18 3 d

20 - 25 4 d

28 - 32 6 d


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

Fuente: Laboratorio Físico Mecánico ANDEC


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.

Mandril

Doblados


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

Fuente: Departamento de control de calidad ANDEC


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.



SAE 1029 AMARILLO VARILLA SOLDABLE INEN 2167 0,25 - 0,30 090 - 1,10 0,15 - 0,25 0,035 0,045



Fecha de edición: Junio 2013 Fecha de revisión:

DPTO. CONTROL DE

CALIDAD

LABORATORIO QUIMICO

COLOR



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

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.

DescripciónCosto Unitario por

tonelada ($/t)OXIGENO LIQUIDO INDUSTRIAL ACE 5,50

ANTRACITA 4,28

ANTRACITA M-20 0,77

CAL DOLOMITA 7,90

CAL VIVA (SACOS DE 25KG) 5,00

ESTRELLA DE ALUM. 1.5 KG 0,85

FERROMANGANESO 12,98

FERROSILICIO 7,10

TERMOCUPLAS TEM TIP 0,99

FERROSILICO MANGANESO 0,68

ALAMBRE DE SILICO CALCIO 0,89

ESPATO FLUOR 0,52

CARBURO DE CALCIO 0,91

TERMOCUPLAS TEMPERATURA 0,00

TUBO 3/4X5.5 MT ACOPL.OXIGENO 0,82

TUBO 3/4X5.5 MT REUTILIZABLES 0,00

CHATARRA PREPARADA 325,00KILOWATTIO HORA 43,93

Total Costo Material ($) 418,13

DescripciónCosto Unitario por

tonelada ($/t)

Materiales y Rptos 32,35

Electrodo 7,29

MOI 23,01

MOD 17,36

Refractario 6,22

Depreciacion 16,71

Mantenimiento y Reparacion 6,68

Otros Gastos de Fabrica 21,22

Combustible 3,98

Total Costo Operación ($) 134,83

COSTO TOTAL DE PRODUCCIÓN ($) 552,95

Costo Material

Costo Operación


CUADRO N° 5

COSTO PRODUCCIÓN DE LAMINACIÓN


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


DescripciónCosto Unitario

por tonelada ($/t)

Palanquilla Acero SAE-1029 552,95

Total Costo Material ($) 552,95

DescripciónCosto Unitario

por tonelada ($/t)

Materiales y Rptos 4,20

MOI 14,62

MOD 10,66

Depreciacion 12,01

Mantenimiento y Reparacion 13,34

Otros Gastos de Fabrica 4,86

Energia Electrica 10,43

Total Costo Operación ($) 70,12

COSTO TOTAL DE PRODUCCIÓN ($) 623,07

Costo Material

Costo Operación


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

Costo ahorro mes

($)

Costo ahorro año

($)

15 3,7 6.666 111 100.000 1´200.000


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


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

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.

Cantidad Diámetro (mm) Descripción Origen Costo Un. Costo Total ($)

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

4.600 TOTAL $


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

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

MESProducción

real (t)

Producción

objetivo (t)

Diferencia

(t)

Utilidad por

tonelada ($)

Costo por

incumplimiento

($)ENERO 11499,692 19334,00 7834,308 123 963619,884

FEBRERO 16065,451 19334,00 3268,549 123 402031,527

MARZO 20405,335 19334,00 -1071,335 123 -131774,205

ABRIL 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´365,082TOTAL (t)


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


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

Fuente: Departamento Costos de Producción ANDEC


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.

Grado de

Acero

Costo por

tonelada ($)

Costo por colada

de 24 toneladas ($)

Producción promedio

mensual 2013 (t)

Costo de producción

promedio de un mes ($)

SAE - 1029 0,13 3 11.400 34.200

Capacidad

instalada (t)

Producción real

(t)

Capacidad no

utilizada (t)

% de capacidad

utilizada

% de capacidad

no utilizada

Costo por no utilizar

capacidad instalada (t)

252.000 196.512 55.488 77,98 22,02 6´825.082

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.


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


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


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.


GRÁFICO N° 22

% DE 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

ACTUAL PROPUESTO

Diámetro (mm)

Numero de Tubos

Diámetro interior de tubos (mm)

Diámetro interior de tubos (mm)

8 1 17 20

10 1 17 20

12 1,5 24 22

14 1,5 24 28

16 1,5 34 36

18 1,5 34 36

20 1,5 34 36

22 2 42 44

25 2 42 44

28 2 42 44

32 2 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

Actual Propuesto

% 0,75 1,02

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

%

Manganeso

GRÁFICO ACTUAL VS PROPUESTO


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 m

3/h

velocidad m/s

Presión (bar)

Caudal m

3/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.


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

Fuente: Departamento Costos de Producción ANDEC


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.

DESCRIPCIÓN CUADROS TOTAL ($)

TUBOS PARA TEMPCORE N° 8 4.600

AUMENTO DEL % DE MANGANESO N° 10 34.200

38.800TOTAL $


CUADRO N° 13

AHORRO MENSUAL Y ANUAL POR DISEÑAR Y OPTIMIZAR EL

PROCESO PRODUCTIVO


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.

DESCRIPCIÓNANTES

(t)

DESPUES

(t)% AHORRO

AHORRO MES

$

AHORRO AÑO

$

INCUMPLIMIENTO DE LA PRODUCCIÓN

OBJETIVO AÑO 201235.488,48 0 15 363.757 4´365.082

PRODUCTO NO CONFORME POR

PROPIEDADES MECÁNICAS253,570 0 100 6.298 75.582


DEFECTO DE RAYADURA55,020 0 100 1.367 16.400


DEFECTOS MENORES11,010 0 100 273 3.282

371.695 4´460.346TOTAL $


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 Beneficios

Descripción Producción Cantidad Costo $ Descripción Tiempo (mes)

Costo $

TUBOS PARA TEMPCORE

20 un 4.600 AHORRO POR UTILIZAR LA CAPACIDAD INSTALADA EN

UN 95 % 1 445.762

AUMENTO DEL % DE

MANGANESO 1 MES

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

Costos totales $ 38.800 Beneficios totales $

553.701



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


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 Meses

0 1 2 3

Inversión Proceso de Fabricación $

-38.800 514.901

TUBOS PARA TEMPCORE 4.600

AUMENTO % DE MANGANESO 34.200

Mejoras Proceso de Fabricación $

553.701 553.701 553.701

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 $

553.701 1´107.402 1´661.103


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:


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.


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.


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 resistencia-

fluencia, 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.


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


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 de acero especialmente fabricada para

utilizarse en hormigón armado.


ANEXOS


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

Anexos 119

ANEXO N° 2

ESTRUCTURA ORGÁNICA ANDEC


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

Tren de Laminación

Proceso Tempcore

Monoblock

Placa de enfriamiento Tubos guías

Bobinadora

Evacuación Enfriamiento

Evacuación

Almacenamiento

Producto Terminado

Fuente: Departamento Ingeniería y Desarrollo Elaborado por: César Villavicencio C.

Horno 40 Ton/h

Cargadero # 1

Cargadero # 2

Cargadero # 3

Cargadero # 4

Cargadero # 5

Cargadero # 6

Almacenamiento

Anexos 122

ANEXO N° 5

TUBO TEMPCORE PARA 12 mm

Fuente: Departamento Herramental ANDEC Elaborado por: César Villavicencio C.

Anexos 123

ANEXO N° 6

DOBLADO 180°

Fuente: Laboratorio Físico Mecánico ANDEC Elaborado por: César Villavicencio C.

Identificación Imágenes Observación

8 mm Sin fisuras y grietas











Anexos 124

ANEXO N° 7

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Fuente: Laboratorio Físico Mecánico ANDEC Elaborado por: César Villavicencio C.

Anexos 125

BIBLIOGRAFÍA

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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.

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