DISEO DE UN SISTEMA DE MANTENIMIENTO CON BASE EN ANLISIS DE CRITICIDAD Y ANLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA EN LA PLANTA DE COQUE DE FABRICACIN PRIMARIA EN LA EMPRESA ACERAS PAZ DEL RO S.A.

LEONARDO MONTAA RIVEROS ELKIN GUSTAVO ROSAS NIO - americanino10@yahoo.es

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA FACULTAD SECCIONAL DUITAMA ESCUELA DE INGENIERA ELECTROMECNICA DUITAMA 2006

DISEO DE UN SISTEMA DE MANTENIMIENTO CON BASE EN ANLISIS DE CRITICIDAD Y ANLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA EN LA PLANTA DE COQUE DE FABRICACIN PRIMARIA EN LA EMPRESA ACERAS PAZ DEL RO S.A.

LEONARDO MONTAA RIVEROS ELKIN GUSTAVO ROSAS NIO

Trabajo de grado bajo modalidad de monografa, presentado como requisito para optar al ttulo de INGENIERO ELECTROMECNICO

Director: OLIVERIO GARCA PALENCIA Ingeniero MSc. Coordinador: JOS HURTADO BALAGUERA Ing. Electromecnico.

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA FACULTAD SECCIONAL DUITAMA ESCUELA DE INGENIERA ELECTROMECNICA DUITAMA 2006

Nota de aceptacin

__________________________ __________________________ __________________________ __________________________

__________________________ Director del Proyecto

__________________________ Jurado

__________________________ Jurado

Duitama, Mayo de 2006

Dedicado a mis padres Ana nio y Gustavo Rosas gracias por su apoyo, esfuerzo y paciencia durante estos aos. A mis hermanos Liliana por su ejemplo de vida, a Juan Carlos por encaminarme en la Ingeniera y a mi novia Carolina por su amor y compaa. Agradezco a todos mis amigos y compaeros que hicieron ms fcil este difcil trayecto.

A DIOS primero que todo que me ha dado salud, licencia y sabidura en la vida. A mi padre Antonio y a mi madre Ins quien con su amor, apoyo incondicional y sabios consejos, han sabido formarme para afrontar la carrera. A mis hermanos Fernando y Liliana, quienes son un gran apoyo y soporte en los momentos difciles, y porque siempre sigamos unidos. A mis amigos, que estuvieron conmigo en las buenas y en las malas y se que puedo contar con ellos en cualquier momento. Por ultimo dedico este triunfo a todas y cada una de las personas que de alguna u otra forma me han apoyado para conseguir esta meta.

AGRADECIMIENTOS Los autores expresan sus agradecimientos a: Oliverio Garca Palencia, Ingeniero Mecnico, U.P.T.C, por la colaboracin prestada durante el desarrollo del proyecto y la organizacin del informe final. Jos Hurtado Balaguera, Ingeniero Electromecnico, ACPR, por la oportunidad, valiosos concejos y colaboracin prestada durante el desarrollo del proyecto. Alex Becerra, Ingeniero Electromecnico, ACPR, por sus valiosos consejos. Pedro Orjuela, Director Mantenimiento Mecnico de la Planta de Coque, por sus aportes brindados a los proyectistas durante el desarrollo del proyecto. Andrs Gmez, Ivn Daz, Jhon Gonzlez y dems personal de la Planta de Coque, por su colaboracin. A la Escuela de Ingeniera Electromecnica y en especial a Lilianita secretaria de la Escuela.

CONTENIDO INTRODUCCIN 1. GENERALIDADES 1.1 RESEA HISTRICA DE ACERAS PAZ DEL RO S.A. 1.2 UBICACIN DE ACERAS PAZ DEL RO S.A. 1.3 DESCRIPCIN DEL PROCESO SIDERRGICO DE ACERAS PAZ DEL RO S.A. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 2. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE COQUE 2.1 FABRICACIN DEL COQUE 2.2 PROCESO DE COQUIZACIN Y RECUPERACIN DE SUBPRODUCTOS 2.3 MANEJO DE CARBN 2.4 BATERA DE COQUE 2.4.1 Hornos de coque con subproductos 2.4.2 Calentamiento de los hornos con subproductos 2.4.3 Mquinas o equipos de la Batera de Coque 2.4.4 Generalidades del proceso de coquizado 2.5 MANEJO DE COQUE 2.5.1 Tamizado de coque 2.5.2 Trituracin de coque 2.5.3 Coque metalrgico 18 19 19 20 20 20 21 21 21 21 25 26 26 26 29 29 29 30 30

2.6 DECANTACIN, CONDENSACIN Y EXTRACTORES 2.6.1 Turboextractor de gas de coque 2.6.2 Las aguas amoniacales 2.6.3 El alquitrn 2.7 SUBPRODUCTOS DEL PROCESO DE COQUIZADO 2.7.1 Planta de Sulfato de Amonio 2.7.2 Planta de Gas Sulfhdrico 2.7.3 Planta Desnaftalizadora 2.7.4 Planta de Alquitrn REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 3. BASE DE DATOS DE LA PLANTA DE COQUE 3.1 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO 3.2 LISTADO DE EQUIPOS 3.3 CDIGOS DE CLASIFICACIN DE LA PLANTA DE COQUE 3.3.1 Cdigo de fabricante o de planos 3.3.2 Clasificacin de materiales y repuestos usados en operacin de plantas y minas 3.3.3 Cdigo de clasificacin interno de Aceras Paz del Ro S.A. 3.4 FORMATO PARA LA BASE DE DATOS DE LA PLANTA DE COQUE 3.5 RESULTADOS DEL ESTUDIO REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 4. CONFIABILIDAD OPERACIONAL 4.1 HERRAMIENTAS DE CONFIABILIDAD OPERACIONAL 4.1.1 Anlisis de Criticidad (CA)

30 32 32 32 33 33 34 36 37 39 40 40 41 43 43 46 46 47 48 49 50 52 52

4.1.2 Anlisis de Modos y Efectos de Falla (FMEA) 4.1.3 Otras herramientas de la Confiabilidad Operacional REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 5. ANLISIS DE CRITICIDAD 5.1 CONCEPTO PRELIMINAR 5.1.1 Anlisis de Criticidad, una metodologa para mejorar la Confiabilidad Operacional 5.1.2 Definicin del Anlisis de Criticidad 5.1.3 Informacin requerida 5.1.4 Manejo de la informacin 5.1.5 Precondiciones para el Anlisis de Criticidad 5.2 PASOS PARA LA APLICACIN DEL ANLISIS DE CRITICIDAD 5.2.1 Identificacin de los equipos a estudiar 5.2.2 Definicin del alcance y objetivo del estudio 5.2.3 Seleccin del personal a entrevistar 5.2.4 Importancia del estudio 5.2.5 Recoleccin de datos 5.2.6 Verificacin y anlisis de datos 5.2.7 Resultados del estudio REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 6. ANLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA) 6.1 FUNCIONES Y PARMETROS DE FUNCIONAMIENTO 6.1.1 Describiendo funciones

53 53 54 55 55 55 56 58 58 59 59 59 61 61 61 61 65 66 70 72 72 72

6.1.2 Estndares de funcionamiento 6.1.3 Contexto operacional 6.1.4 Diferentes tipos de funciones 6.2 FALLAS FUNCIONALES 6.2.1 Falla 6.2.2 Fallas funcionales 6.2.3 Funciones y fallas 6.3 MODOS DE FALLA 6.3.1 Que es un modo de falla? 6.3.2 Categoras de modos de falla 6.4 EFECTOS DE FALLA 6.5 FUENTES DE INFORMACIN ACERCA DE MODOS Y EFECTOS 6.6 VERIFICACIN Y ANLISIS DE DATOS 6.6.1 Contexto operacional mquina deshornadora 6.6.2 Ficha tcnica mquina deshornadora 6.6.3 Contexto operacional turboextractor N 3 6.6.4 Ficha tcnica turboextractor N 3 6.6.5 Contexto operacional mquina gua N 2 6.6.6 Ficha tcnica mquina gua de coque N 2 6.6.7 Contexto operacional circuito de enfriamiento 6.6.8 Ficha tcnica circuito de enfriamiento 6.7 RESULTADOS DEL ESTUDIO

73 74 74 74 74 74 74 75 75 75 76 76 76 76 81 84 85 87 89 90 94 96

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 7. PLAN GENERAL DE MANTENIMIENTO BASADO EN ANLISIS DE CRITICIDAD Y ANLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA 7.1 MARCO TERICO 7.1.1 Definicin 7.1.2 Ventajas del mantenimiento preventivo 7.1.3 Aplicacin de los programas 7.1.4 Frecuencias de las inspecciones 7.1.5 Programas realizados por los operarios 7.1.6 Ningn mantenimiento programado 7.2 PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO REALIZADO PARA LA PLANTA DE COQUE 7.2.1 Formato del plan de mantenimiento preventivo 7.2.2 Informes de inspeccin 7.2.3 Tramitacin de los informes de inspeccin 7.2.4 Anlisis de vibraciones REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFA ANEXOS

103 104 104 104 104 105 105 106 106 106 106 117 117 120 124 125 127 129 131

LISTADO DE TABLAS Tabla 1.Tipos de carbn manejados por los silos de mezcla Tabla 2. Caractersticas de dosificacin del carbn Tabla 3.Caractersticas principales hornos de coque Tabla 4. Listado de equipos que operan en la Planta de Coque Tabla 5. Planos existentes en la oficina de mantenimiento mecnico coquera Tabla 6. Catlogo de materiales Aceras Paz del Ro S.A. Tabla 7. Parte de la clase 04: Planta de Coque Tabla 8. Listado de equipos a estudiar dentro del Anlisis de Criticidad Tabla 9. Ecuacin de criticidad vista desde un punto matemtico Tabla 10. Formato para encuesta Anlisis de Criticidad Tabla 11. Ponderaciones de los parmetros del Anlisis de Criticidad Tabla 12. Respuestas y ponderacin hechas por la Directora de la Planta de Coque. Tabla 13. Puntajes finales para el turboextractor de gas N 3. Tabla 14. Criticidad numrica para el turboextractor de gas N 3. Tabla 15. Demostracin de los valores numricos de criticidad para el turboextractor de gas N 3. Tabla 16. Resultados del Anlisis de Criticidad en la Planta de Coque Tabla 17. Ficha tcnica de la mquina deshornadora Tabla 18. Ficha tcnica turboextractor N 3 Tabla 19. Ficha tcnica mquina gua N 2 23 23 26 41 44 46 46 60 62 63 64 66 66 66 68 70 81 86 89

Tabla 20. Repuestos mquina gua N 2 Tabla 21. Sistema de bombeo agua amoniacal al colector Tabla 22. Caudal del sistema de bombeo a condensadores primarios Tabla 23. Temperaturas de entrada y salida refrigerantes de espiral Tabla 24. Ficha tcnica circuito de enfriamiento agua amoniacal Tabla 25. FMEA mquina deshornadora Tabla 26. FMEA turboextractor N 3 Tabla 27. Rango de funcionamiento de los equipos Tabla 28. Plan de mantenimiento mquina deshornadora Tabla 29. Plan de mantenimiento mquina gua N 2 Tabla 30. Plan de mantenimiento turboextractor de gas N 3 Tabla 31. Plan de mantenimiento circuito de enfriamiento agua amoniacal Tabla 32. Formato para rdenes de trabajo. Planta de Coque Tabla 33. Formato de inspeccin. Planta de Coque Tabla 34. Formato de hoja de vida. Planta de Coque Tabla 35. Especificaciones del MicroVibe P Model CMVL3850 Tabla 36. Rangos de vibracin para distintas clases de mquinas

89 91 92 93 94 97 100 107 109 111 112 114 118 119 119 120 121

LISTADO DE FIGURAS Figura 1. Diagrama de flujo de la Planta de Coque Figura 2. Dosmetros o dosificadores de carbn Figura 3. Silos de la Batera de Coque Figura 4. Batera de Coque N 2 Figura 5. Mquina cargadora Figura 6. Mquina deshornadora Figura 7. Mquina gua de coque N 2 Figura 8. Vagn y tractor de apagado Figura 9. Techo Batera de Coque N 2 Figura 10. Condensadores primarios Figura 11. Planta de Sulfato de Amonio Figura 12. Planta de Gas Sulfhdrico Figura 13. Planta Desnaftalizadora Figura 14. Planta de Alquitrn Figura 15. Pgina inicial base de datos de la Planta de Coque Figura 16. Base de datos de la Planta de Coque Figura 17. Cuatro grandes aspectos de una empresa de clase mundial Figura 18. Aspectos de la Confiabilidad Operacional Figura 19. Modelo bsico de criticidad Figura 20. Organigrama para el Anlisis de Criticidad en la Planta de Coque 22 24 24 25 27 28 28 29 31 31 34 35 37 38 48 49 50 55 57 62

Figura 21. Resultados del Anlisis de Criticidad en la Planta de Coque Figura 22. Capacidad vs. Funcionamiento deseado Figura 23. Modos de falla de una bomba Figura 24. Niveles de estudio FMEA mquina deshornadora Figura 25. Partes de la mquina deshornadora Figura 26. Turboextractor de gas N 3 Figura 27. Niveles de estudio FMEA turboextractor de gas N 3 Figura 28. Partes del turboextractor de gas N 3. Figura 29. Niveles de estudio FMEA mquina gua de coque N 2 Figura 30.Diagrama de flujo mquina gua N 2 Figura 31. Circuito de enfriamiento agua amoniacal Figura 32. Niveles de estudio circuito de enfriamiento Figura 33. Captura del formato diligenciado del plan de mantenimiento preventivo diseado para la Planta de Coque Figura 34. Componentes MicroVibe P Model CMVL3850 Figura 35. Seleccin del men del MicroVibe P Model CMVL3850 Figura 36. Captura de la pantalla para una medicin del MicroVibe P Model CMVL3850

69 73 75 80 81 85 87 87 88 89 91 94 108 121 122 123

LISTADO DE ANEXOS ANEXO A. DIAGRAMAS DE FLUJO DE ACERAS PAZ DEL RO S.A. ANEXO B. RUTAS DE INSPECCIN PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO ANEXO C. FORMATO DE BOMBAS DE LA PLANTA DE COQUE ANEXO D. DIAGRAMAS DE FLUJO DE LA PLANTA DE COQUE ANEXO E. CUADRO GENERAL DE BOMBAS DE LA PLANTA DE COQUE 132 144 153 158 165

RESUMEN El siguiente informe presenta el cumplimiento de los objetivos del anteproyecto bajo modalidad de monografa, desarrollado en la Planta de Coque de la empresa Aceras Paz del Ro S.A., el objetivo general del proyecto es aumentar la eficiencia, rentabilidad y competitividad de la Planta de Coque mediante el diseo de un sistema de mantenimiento con base en Anlisis de Criticidad y anlisis de efectos y modos de falla. La primera parte del informe, resume la creacin de Aceras Paz del Ro S.A., adems de su evolucin hasta el da de hoy, as como una descripcin breve del proceso de manufactura del acero utilizado por la empresa. La segunda parte del informe presenta una descripcin detallada de los subprocesos de la Planta de Coque y la relacin que existe entre equipos, funciones y procesos, por medio de diagramas de flujo que hacen parte de una completa base de datos de todos los equipos que operan actualmente en la planta, esta base contiene un desglose de las principales partes de las mquinas y una relacin entre los diferentes cdigos manejados en la empresa. La tercera parte del informe muestra los resultados obtenidos al aplicar dos de las herramientas del sistema integrado de Confiabilidad Operacional: el Anlisis de Criticidad (CA) y el Anlisis de Modos y Efectos de Falla (FMEA). Por medio del CA se realiza una lista ponderada de equipos, desde el ms crtico hasta el menos crtico, en funcin de su impacto global con el fin de priorizar las ordenes de trabajo, proyectos de inversin, disear polticas de mantenimiento, etc. Gracias a esta lista, se puede conocer los cuatro elementos ms crticos, a los que se les realiza el FMEA y la actualizacin de sus hojas de vida. Adems el FMEA permite identificar fallas potenciales de diseo y proceso antes de que estas ocurran, con la intencin de eliminar o minimizar los riesgos asociados con ellas. La ltima parte del informe presenta el plan de mantenimiento propuesto, que se deja a consideracin de la empresa y que mejora la Confiabilidad de los equipos ms importantes de toda la planta. Las tareas extras realizadas durante el proyecto, tambin hacen parte del informe, una de las tareas ms importantes fue el diseo de un cuadro con todas las caractersticas de las bombas de toda la planta el cual se encuentra en al ANEXO E, que permite agilizar rdenes de trabajo y requisiciones.

INTRODUCCIN El mantenimiento al igual que otras ciencias de la ingeniera, ha evolucionado a gran escala con el paso del tiempo, este cambio ha trado nuevas polticas e ideologas, que se han adaptado al ritmo de vida de las empresas de clase mundial. Las redes de automatizacin, los sistemas de control, la robtica, la sensrica, hacen parte de un gran nmero de ciencias innovadoras, que da a da son mas comunes en la mayora de procesos de manufactura, este tipo de tecnologas hacen que el mantenimiento haga parte de esta renovacin, es por esto, que estrategias de ltima generacin como el RCM, la Confiabilidad Operacional, el mantenimiento proactivo, entre otras, se hagan presentes al momento de realizar un estudio que determine las condiciones normales operativas de un sistema o equipo. El crecimiento continuo de la tecnologa, hace que los perodos improductivos tengan un efecto ms importante en la produccin, costo total y servicio al cliente, lo que se hace ms patente con el movimiento mundial hacia los sistemas de produccin justo a tiempo, tratando de evitar en todo momento que pequeas averas puedan causar el paro de una planta. Adems se busca una automatizacin ms extensa en donde coexista una relacin ms estrecha entre la condicin de la maquinaria y la calidad del producto. En Boyac, la renovacin tecnolgica, no puede pasar desapercibida, tiene que aplicarse, es por esto que Aceras Paz del Ro S.A. debe implementar polticas de mantenimiento de ltima generacin que la hagan ms competitiva, segura y eficiente; la Planta de Coque quiere ser pionera en la aplicacin de mantenimiento de ltima generacin. El sistema integrado de Confiabilidad Operacional ofrece muchos beneficios, como: reduccin del tiempo y optimizacin de la frecuencia de las paradas programadas y no programadas, mejora en la efectividad del mantenimiento, mejora en la calidad de los procesos y servicios, entre otros, es por esto que la Planta de Coque quiere utilizar dos de las herramientas del sistema integrado de Confiabilidad Operacional; el Anlisis de Criticidad y el Anlisis de Modos y Efectos de Falla, herramientas que inician un cambio en la planta que le permite organizar, planificar y ejecutar el mantenimiento dentro de los mejores ndices de costo, seguridad, tiempo y confiabilidad.

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1. GENERALIDADES

1.1 RESEA HISTRICA DE ACERAS PAZ DEL RO S.A. La historia de Aceras Paz del Ro S.A. esta ntimamente ligada con la evolucin de la industria siderrgica nacional. Dicha industria nace en los comienzos del siglo veinte con el descubrimiento de los primeros yacimientos de minera de hierro en la regin de Pacho, ubicada en el departamento de Cundinamarca. [1] En 1940 el ingeniero Olimpo Gallo haba informado al Instituto de Fomento Industrial de la presencia de ricos yacimientos en la regin de Paz del Ro, la que fuera confirmada dos aos mas tarde al cumplirse un programa de exploracin intensiva adelantada por el instituto, verificndose no solamente las reservas de mineral de hierro sino que a la vez se descubri la presencia de importantes reservas de carbn y piedra caliza en lugares cercanos a Paz del Ro. Es sobre estos resultados que el gobierno por medio de la Ley de 45 de 1947 constituye con carcter semioficial la Empresa Siderrgica Nacional de Aceras Paz del Ro S.A., con un capital de 100 millones de pesos de los cuales la nacin suscribira el 51% de su totalidad. En 1954 se transformo en Aceras Paz del Ro S.A., iniciando la produccin en el mes de octubre de ese mismo ao. En 1967 se consolid como empresa totalmente privada. La empresa opera un complejo industrial que consiste en una planta integrada con una capacidad de 380.000 toneladas de acero crudo (acero en lingote) y 280.000 toneladas de productos de acero plano y no plano al ao. Las instalaciones existentes de la Planta de Acero y consecuentemente la actual capacidad de produccin, es el resultado de varios proyectos de expansin ejecutados en el pasado sobre instalaciones originales, las cuales tenan una capacidad de 130.000 toneladas de acero no plano al ao. [1] Adicionalmente, la empresa participa con sus productos especiales, en los mercados de abono para la agricultura, oxigeno, naftalina industrial, alquitrn bruto, sulfato de amonio y nitrgeno liquido, entre otros. Aceras Paz del Ro S.A. es una sociedad annima, propiedad privada de ms de 400.000 accionistas los cuales pertenecen a todas las clases sociales y econmicas. Es la nica siderrgica integrada en nuestro pas, motivo por el cual produce, transporta y transforma materias primas, casi en su totalidad de origen local, constituidas por mineral de hierro, carbn y calizas, proceso extractivo que cumple con condiciones de la ms alta especializacin en Colombia, con equipos tcnicos de control y de seguridad adecuados y con mineros y supervisores altamente capacitados. 19

Por ser una siderrgica integrada, es una industria generadora de grandes volmenes directos e indirectos de empleo y de actividad econmica; origina casi el 60% del empleo manufacturado del departamento de Boyac y contribuye con el 45% de la oferta nacional del acero. Adems de sus instalaciones industriales en el departamento de Boyac, la empresa cuenta con una sede administrativa en Bogota D.C., motivo por el cual el 96% de los empleados tiene su domicilio en Boyac y el 4% reside en Cundinamarca. 1.2 UBICACIN DE ACERAS PAZ DEL RO S.A. La Planta Siderrgica, est localizada en Belencito, departamento de Boyac, a 6 kilmetros de Sogamoso y 210 kilmetros de Bogot D.C. [1] El rea minera de la empresa esta ubicada en jurisdiccin de los municipios de Paz del Ro (mineral de hierro y carbn), Samac, Socha y Tasco (carbn), Nobsa y Duitama (calizas). 1.3 DESCRIPCIN DEL PROCESO SIDERRGICO DE ACERAS PAZ DEL RO S.A. El proceso siderrgico integrado visto de una forma global, se presenta en cuatro etapas bien definidas que son: [1] Explotacin de materias primas: En las minas de mineral de hierro, carbn y caliza. Fabricacin primaria: con las Plantas de Coque, Sinterizacin y Alto Horno. Aceracin: comprende calcinacin, convertidores, horno elctrico, recuperacin metlica y fertilizantes. Laminacin: Se presentan dos procesos: laminacin planos: Tren 1100, Tren Steckel y Lnea de Corte; laminacin no planos: Tren 710 y Tren Morgan. Los diagramas de flujo correspondientes a los procesos de la empresa, se pueden observar en el ANEXO A.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS [1] GERENCIAS DE RELACIONES HUMANAS, DE PLANTA, DE MINAS, DE INGENIERA, ACERAS PAZ DEL RO S.A. Separata de la revista Aceras Paz del Ro S.A., Empresa Privada, patrimonio de los colombianos. Septiembre de 1992.

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2. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE COQUE La Planta de Coque es la responsable de suministrar el coque metalrgico utilizado en el calentamiento del Alto Horno. El proceso de la Planta de Coque se puede dividir en tres etapas fundamentales: Manejo de Carbn, Batera de Coque y Planta de Subproductos. En este capitulo se realiza una breve descripcin de estos tres procesos, as como las variables de operacin y los equipos que funcionan dentro de la Planta de Coque. 2.1 FABRICACIN DEL COQUE El coque es un combustible slido que consiste casi enteramente de carbono. Se produce destilando el carbn en ausencia de aire, para sacarle los gases voltiles que tiene el carbn. Estos gases voltiles son valiosos ya que contienen productos qumicos de mucho uso. [1] 2.2 PROCESO DE COQUIZACIN Y RECUPERACIN DE SUBPRODUCTOS El desarrollo de los hornos de coque con recuperacin de subproductos es el resultado de los esfuerzos hechos para encontrar un proceso de coquizacin que permitiera recuperar los gases que salen del carbn durante la coquizacin. Antes del desarrollo de este proceso el carbn era calentado y coquizado, quemando los gases voltiles en la misma cmara u horno a medida que iban desprendindose del carbn. En el proceso con recuperacin de subproductos los gases son sacados del carbn en una cmara u horno al abrigo del aire. Estos gases pasan por conexiones de tuberas a la planta de subproductos, donde se recuperan estos valiosos productos qumicos del gas del carbn. Una parte de este gas puede ser devuelto y quemado en los hornos para calentarlos. Dicho proceso se puede observar en el diagrama de flujo de la Planta de Coque, figura 1. [1] 2.3 MANEJO DE CARBN La materia utilizada en los hornos de coque es el carbn, del cual se reciben 3 clases con el fin de obtener la mezcla ms apropiada para producir un coque de gran rendimiento y calidad, provenientes de la Chapa, Samac y otras regiones del departamento. Los carbones son trados a la Planta de Coque en gndolas (berlinas) cuya capacidad varia de 18 a 33 toneladas cada una y en camiones de diverso tonelaje de donde se descargan a una tolva con una capacidad de 150 toneladas que tiene en su parte superior mallas o rejillas de acero (orificios de 3 a 4 pulgadas), con el fin de tamizar el tamao adecuado.

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Figura 1. Diagrama de flujo de la Planta de Coque.

Fuente: ACPR.2001.

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El carbn cuyo tamao es variable (aproximadamente 0.5 a 3 pulgadas) es conducido en trasportadores de banda de caucho (capacidad 200 tonelada/hora) a un triturador de rodillos de donde sale con un tamao inferior a 1 pulgada, a esta parte del circuito de manejo de carbn se le denomina trituracin primaria y el carbn as obtenido en cuanto a granulometra se refiere es el ms indicado para posteriores manejos y mezclas. El carbn de tamao inferior a 1 pulgada es de nuevo conducido por una banda trasportadora al silo de mezclas. Este silo est dividido en 4 silos secundarios con una capacidad de 400 toneladas cada uno y acondicionados individualmente en su parte inferior con dosificadores de carbn con el fin de obtener las mezclas ms apropiadas para cargar en los hornos. Actualmente los 4 compartimentos de los silos de mezclas estn ocupados por las diversas clases de carbn los cuales se encuentran distribuidos como lo muestra la tabla 1.Tabla 1. Tipos de carbn manejados por los silos de mezcla.

SILO # SILO # SILO # SILO #

Carbn Chapa (Paz del Ro) Carbn Chapa (Paz del Ro) fresco o de patios Carbn Samac Carbn bajos voltiles o cisco Fuente: ACPR. 1992. 1 2 3 4

Cada silo de mezcla tiene en su parte inferior un dosificador de carbn automtico llamado dosmetro, como se puede observar en la figura 2, que suministra en forma constante la misma cantidad (en peso) de carbn, sin importar las condiciones en que venga (humedad, granulometra, etc.). Un dosificador de carbn comprende en trminos generales el siguiente equipo: [1] Una banda transportadora de caucho movida por un moto-reductor de 3 velocidades. Una bscula que regula el peso de carbn recibido sobre la longitud de pesaje, esta hace parte integral del transportador anteriormente nombrado. Un conjunto moto-reductor planetario que mueve la compuerta de regulacin del carbn de acuerdo con la densidad. Los diferentes carbones se mezclan en esta seccin de dosificacin en las siguientes proporciones aproximadas como se muestra en la tabla 2: [1]Tabla 2. Caractersticas de dosificacin del carbn.

CHAPA SAMAC BAJOS VOLTILESFuente: ACPR. 1992.

65% EN PESO 15 % EN PESO 20 % EN PESO

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Figura 2. Dosmetros o dosificadores de carbn

El carbn en estas condiciones pasa a una criba vibratoria con mallas de 3 mm, este tipo de carbn de 3.15 mm debe pasar por el molino de martillos con el fin de darle el calibre adecuado. Parte del circuito de bandas transportadoras se aprecia en la figura 3.Figura 3. Silos de la Batera de Coque.

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El molino de martillos cuya capacidad es de 120 ton/hora pulveriza y mezcla el carbn, dando un producto cuya granulometra no debe pasar de 10% por encima de 3 mm, tamao ms adecuado y apropiado para cargar en los hornos y obtener un coque de buena calidad. Los carbones que salen de la criba y molino de martillos caen a una serie de transportadores que lleva el carbn hasta los silos de la batera. En esta ltima serie de transportadores las bandas son de neopreno, que no sufre alteraciones, ni deformaciones debido al ACPM. Los silos de la batera son de concreto armado y tiene en su parte inferior compuertas mviles que son accionadas por una cremallera de la mquina cargadora con el fin de cargar el carbn en los hornos. 2.4 BATERA DE COQUE La batera es un conjunto de hornos de coque posicionados en lnea recta, uno al lado del otro, cuyo principal objetivo es proporcionar el coque que ha de utilizarse en el calentamiento del Alto Horno, as como en Plantas de Fundicin, Planta de Fuerza, Calizas, Acera, etc. La Batera N 2 se puede apreciar en la figura 4. [1]Figura 4. Batera de Coque N 2.

Una batera de hornos es una basta masa refractaria cuidadosamente aislada con el fin de evitar prdidas calorficas que reposa sobre una plancha de concreto armada y construida de tal manera que facilite no solo la disposicin del equipo necesario, sino tambin su operacin. Esta masa refractaria se mantiene en su puesto por medio de tirantes longitudinales y transversales que atraviesan no solo cada horno, sino la batera y 25

cuyas presiones se regulan y mantienen uniformes, por medio de tornillos y resortes en las vigas estructurales. Los resortes hacen las veces de reguladores de presin ante los esfuerzos permanentes ocasionados por dilataciones y contracciones del material refractario, motivo por el cual deben inspeccionarse peridicamente. En Belencito, en la Planta de Coque, la Batera N 1 es marca Koppers-Becker y se encuentra fuera de servicio desde 1976, la Batera N 2 es marca WoddallDuckman, sta ltima con recirculacin de humos. 2.4.1 Hornos de coque con subproductos. Los hornos de coque con subproductos son cmaras largas de ladrillos de slice, en las cuales el carbn es coquizado por el calor producido por la combustin de gas rico, gas del alto horno o mezcla de ambos, que se lleva a cabo en cmaras adyacentes y a todo lo largo del conjunto de hornos. Las caractersticas principales de los 57 hornos tipo Woddall-Duckman de la Batera de Coque en la empresa Aceras Paz del Ro S.A., se aprecian en la tabla 3. [1]Tabla 3. Caractersticas principales hornos de coque.

LARGO ALTURA ANCHURA PROMEDIO CAPACIDADFuente: ACPR. 1992.

12.40 m 4.25 m 40 cm 16.5 toneladas

Adems tiene 4 bocas de cargue y una boca para evacuacin de gas bruto (producto principal de la destilacin del carbn), al igual que dos puertas para facilitar el deshorne de la torta de coque. 2.4.2 Calentamiento de los hornos con subproductos. El calentamiento de la batera es en s una combinacin de un conjunto de operaciones como son el manejo del gas de coque producido, el gas rico, el flujo de aire, el flujo de humos, y el sistema de inversin. 2.4.3 Mquinas o equipos de la Batera de Coque. La batera de hornos de coque requiere para su funcionamiento un equipo completo de mquinas que ocupan un papel importante dentro del proceso de coquizado. [2] Mquina cargadora. Transporta el carbn desde la tolva hasta el horno que se va a cargar. Circula sobre rieles por encima de la Batera, recibe la carga de carbn (16.5 toneladas) de la tolva y la vaca en el horno por los 4 huecos de cargue. En la tolva, la cargadora descansa sobre un puente-bscula, en el cual se pesa vaca y luego cargada para conocer el peso del carbn cargado en cada 26

horno. El peso de la mquina cargadora vaca es de 35 toneladas. Las 4 tolvas son construidas en lmina soldada en forma circular, su base es un tronco de cono invertido. La figura 5 muestra la mquina cargadora.Figura 5. Mquina cargadora

Cada tolva en su parte inferior tiene una compuerta de cargue telescpica que se acciona desde la cabina, por medio de palancas. En su parte superior tiene anillos regulables que permiten vaciar la capacidad de las tolvas segn la capacidad del horno y segn el orden de cargue. Hay que tener en cuenta que al horno le cabe ms carbn al lado de la gua y que la ltima tolva que se vaci debe tener el carbn necesario para llenar los espacios vacos dejados por las otras tolvas, ms un poco que saldr al nivelar el horno. [2]. Mquina deshornadora. Es la mquina ms importante de las que sirven en la Batera, tanto que su peso es de 120 toneladas aproximadamente, cumple con tres funciones especficas: quita la puerta del horno, empuja el salmn de coque fuera del horno y nivela la carga de carbn dentro del horno. La mquina deshornadora se desplaza sobre rieles paralelamente al lado de la batera del lado opuesto al que sale el coque, por lo que este lado suele ser llamado: lado deshornadora. La barra empujadora mide unos 23 m de longitud y tiene en su parte delantera la cabeza empujadora, en su parte inferior la barra posee una cremallera accionada por un pin, atrs de la cabeza va un patn, el cual soporta el peso de la barra sobre el piso del horno durante el deshorne. Una vista frontal de la mquina deshornadora se puede apreciar en la figura 6. 27

Figura 6. Mquina deshornadora.

Mquina gua de coque. En la Planta de Coque existen dos guas; la gua N 1 tiene un sistema quita puertas pivotante y la gua N 2 uno de retroceso, ambas guas tienen acoplado corredores desplazables permitiendo encajar la rejilla gua junto al salmn o torta de coque, permitiendo un desplazamiento uniforme hacia el vagn de apagado. Esta rejilla debe soportar la temperatura del coque incandescente. La mquina gua tambin posee un sistema de bloqueo, que no le permite trasladarse, cuando se desplaza la rejilla gua. Al igual que la mquina deshornadora la mquina gua posee un sistema quita puertas La mquina gua se puede apreciar en la figura 7. [2]Figura 7. Mquina gua de coque N 2.

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Vagn de apagado. Consta del vagn que recibe el coque y el tractor al que va acoplado. El vagn de apagado tiene una estructura muy fuerte y rgida, tiene capacidad para el coque producido por un horno, su piso es inclinado y revestido con placas de gran resistencia a la abrasin. Tiene compuertas verticales a todo lo largo del vagn, accionadas por un sistema de aire comprimido o en caso de falta de aire, se pueden accionar manualmente. En el tractor van los motores de la traccin, as como el compresor al lado de la cabina, el tractor y el vagn de apagado se observan en la figura 8. [2]Figura 8. Vagn y tractor de apagado.

2.4.4 Generalidades del proceso de coquizado. El sistema seguido en la Planta de Coque de la empresa Aceras Paz del Ro para el cargue y deshorne en la Batera de Coque es el de 5 en 5, segn el programa establecido por el jefe de turno as: 15, 20, 25, 30, 35 1, 6, 11, 16, 21, etc. El programa de coquizado es hecho dependiendo de las tareas de mantenimiento que estn programadas, estas tareas normalmente duran menos de media hora, y es por esto que no existe un tiempo exacto de coquizado. 2.5 MANEJO DE COQUE 2.5.1 Tamizado de coque. El coque tal como sale del horno es tomado en la base de la rampa de coque por medio de unas compuertas operadas manualmente, luego por un transportador de banda, pasando por un separador magntico y va a una criba primaria de hueco cuadrado de 70 mm de abertura y a una criba secundaria de hueco cuadrado de 20 mm de abertura. El coque que no pasa por ninguna de las dos mallas va al transportador que lo lleva al Alto Horno y a la Planta de Sinterizacin. [1] 29

2.5.2 Trituracin de coque. El triturador de coque de rodillos dentados tiene dos motores, cada uno acciona un rodillo, uno de los cuales es fijo y el otro va sobre un soporte de deslizamiento mantenido por resortes, los cuales permiten que en caso de que pase material extrao, el rodillo se desplace, evitando la rotura del triturador. La separacin de los rodillos es graduable pudindose variar la granulometra del coque triturado al tamao que se desea segn las necesidades de Alto Horno. [1] 2.5.3 Coque metalrgico. Se llama coque metalrgico la fraccin de coque de 20-25 mm 60-90 mm que se enva al Alto Horno. Las diversas funciones que desempea el coque metalrgico son: [1] Funcin calorfica: fuente de calor al alto horno, dentro del proceso siderrgico. Funcin qumica: funcin de reduccin de xidos de hierro y funcin de carbonizacin, que produce el carbono que se incorpora a la fundicin en forma de grafito o cementita. Funcin fsica: constituye el esqueleto de la carga que desciende del tragante al crisol del Alto Horno, dejando los espacios necesarios al paso del gas y a su difusin en la masa del mineral. 2.6 DECANTACIN, CONDENSACIN Y EXTRACTORES A la salida de los colectores se encuentra una trampa (cono separador) cuya funcin es decantar las fracciones consumibles de hidrocarburos (alquitrn) y el exceso de agua producido por la humedad del carbn. La funcin principal de la condensacin primaria, es reducir la temperatura del gas de coque, con el doble propsito de disminuir su volumen para ser manejado por el extractor. El enfriamiento del gas de coque, se efecta en dos etapas: [3] Primero en las cabezas de caballo, que son tubos en forma de codo, donde la temperatura del gas baja de 800 C (en las columnas ascendentes) a 75-90 C (en los colectores principales), este cambio de temperatura se produce por el contacto que tiene el gas con agua de enfriamiento que es aplicada por medio de rociadores en las cabezas de caballo. La parte superior de la Batera de Coque se observa en la figura 9. El medio de enfriamiento en la condensacin primaria es el agua amoniacal A.A.1 que se inyecta a travs de 114 pulverizadores montados por parejas en las cabezas de caballo, de tal forma que el barrido del agua amoniacal, cubre completamente la seccin transversal del ducto disponible para el paso del gas,1

La abreviatura A.A. corresponde al trmino agua amoniacal.

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asegurando un contacto completo con el gas caliente. El alquitrn y el agua condensadas en este proceso, salen por rebose de sobre-nivel de los condensadores primarios y pasan a los tanques de mixtos para su separacin y posterior tratamiento.Figura 9.Techo de la Batera de Coque N 2.

La segunda parte es efectuada en los condensadores primarios, que se pueden apreciar en la figura 10, donde la temperatura pasa de 75C a 35C en promedio.Figura 10. Condensadores primarios.

El gas pasa al turboextractor para ser bombeado hacia las siguientes etapas de procesamiento. Por ltimo el gas de coque pasa por dos precipitadores 31

electroestticos que finalizan el proceso de recuperacin del alquitrn, utilizando campos elctricos de alto voltaje. 2.6.1 Turboextractor de gas de coque. El objetivo principal del turboextractor es extraer todo el gas producido en los hornos asegurando su paso a travs de todas las subplantas manteniendo una presin en el colector principal. Esta mquina juega un papel importante en la coquera, cumple una funcin similar al corazn en el cuerpo humano. [3] El extractor de gas es un turboextractor, es decir que es movido por una turbina accionada por vapor, cuya velocidad es regulada automticamente de acuerdo con la produccin del gas. En el captulo 6 se realiza una descripcin detallada del turboextractor. 2.6.2 Las aguas amoniacales (A.A.). Son el medio refrigerante utilizado en los colectores y los condensadores primarios, se les llama aguas amoniacales en razn a que por estar fluyendo en circuito cerrado y en continuo contacto con el gas, absorben una apreciable cantidad de amoniaco. Para circular el agua amoniacal hacia el colector y condensadores primarios, existen dos grupos de bombas vitales dentro del proceso: Bombas de agua amoniacal al colector. Este grupo de bombas transporta el agua amoniacal del tanque de recirculacin a los rociadores en las cabezas de caballo en el colector principal. Dentro del grupo de 6 bombas existe una bomba accionada por motor diesel (bomba de reserva), dentro de las restantes 5, existen dos principales y 3 subprincipales, en funcionamiento siempre tiene que estar encendida una principal (320 m/h) y otra subprincipal (160 m/h), estas dos bombas en servicio generan unos 450 m/h de caudal y una presin de 3 kg/cm a la salida de los filtros de las bombas. Bombas de agua amoniacal a condensadores primarios. Este grupo de bombas recircula el agua amoniacal desde el fondo de los condensadores primarios, hasta los refrigerantes de espiral y trombn, (que bajan la temperatura del agua amoniacal de 60C a 40C en los refrigerantes de espiral y de 40C a 20C en los refrigerantes de trombn) y la vuelve a llevar hasta la parte superior de los condensadores primarios. Dentro de este grupo se encuentran 3 bombas, de las cuales una siempre est en servicio y las otras dos en reserva. Estas bombas generan una presin de salida de 5.5 kg/cm y una presin de 3 kg/cm en la entrada de los refrigerantes. 2.6.3 El alquitrn. Es una mezcla de una gran cantidad de hidrocarburos naftnicos, clefnicos, parafnicos y aromticos, siendo estos ltimos los componentes de carbn en suspensin en forma de partculas negras muy finas anlogas al holln. El alquitrn es un lquido ms pesado que el agua, su densidad 32

es de 1.2 gr/cm y es inmiscible en ella, por esta razn se puede separar del agua amoniacal por simple decantacin. [3] 2.7 SUBPRODUCTOS DEL PROCESO DE COQUIZADO Adems de la decantacin, condensacin y extractores, existen otros procesos realizados al gas de coque para convertirlo en gas rico. Dentro de estos procesos estn: sulfatacin o extraccin de sales amoniacales, absorcin de H2S (gas sulfhdrico), desbenzolado, desnaftalizado, desalquitranado, entre otros. Estos subprocesos son parte de subplantas que pertenecen a una planta general de subproductos. Existen 5 subplantas de subproductos: [3] Planta de Sulfato de Amonio. Planta de Gas Sulfhdrico. Planta de Acido Sulfrico. Planta Desnaftalizadora. Planta de Alquitrn. 2.7.1 Planta de Sulfato de Amonio. La obtencin del sulfato de amonio comienza en el saturador que recibe el gas desalquitranado de los precipitadores electroestticos. El saturador es un tanque cnico cerrado de unos 3 metros de altura y 2 m de dimetro, esta hecho de acero inoxidable. Dentro del saturador se encuentran ocho tubos verticales para la distribucin del gas, estos tubos crean corrientes de gas que burbujean al ascender en una solucin cida saturada de sulfato de amonio, llamada aguas madres, esta solucin es almacenada en un tanque cilndrico abierto que tiene el mismo nombre, las aguas madres contienen entre 4 y 8% de cido sulfrico concentrado, dependiendo de la produccin de gas de coque. [2] El saturador posee una pareja de bombas centrfugas (una en servicio y la otra de reserva) que recirculan las aguas madres en el interior del saturador, adems, este tanque tiene una purga que separa los residuos de alquitrn provenientes del gas, estos residuos son llevados a un tanque separador de espumas, que rescata del alquitrn porciones de aguas madres y las regresa al tanque. En la figura 11 se puede apreciar una parte de la Planta de Sulfato. A medida que la reaccin se lleva a cabo se precipitan pequeos cristales de sulfato; estos se depositan en el fondo cnico del tanque, donde son extrados por una pareja de bombas centrfugas (una en servicio y la otra en reserva) llamadas bombas de extraccin de sales, estas bombas llevan la solucin hacia un cono separador donde se extraen los cristales de sal suspendida de la solucin por decantacin.

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Figura 11. Planta de Sulfato de Amonio.

La solucin liquida es devuelta por gravedad al saturador. Por otra parte, las sales decantadas son bajadas hacia una secadora centrfuga, que comprende un rotor de acero revestido en plomo sobre el cual est montado un canasto cilndrico de cerca de 1 metro de dimetro, de cobre, metal monel o cualquier otra aleacin resistente a la corrosin. Este conjunto se mueve por medio de un motor elctrico. El liquido restante en la sal se extrae por accin de la fuerza centrfuga pasando por los agujeros del canasto para volver de nuevo al tanque de aguas madres donde se le agrega cido sulfrico a razn de 5% desde un tanque elevado de cido concentrado. El transporte de las aguas madres desde el tanque al saturador es realizado por una pareja de bombas centrfugas de igual nombre (una en servicio y otra en reserva) que continua el ciclo cerrado dentro del proceso. Despus de la secadora centrfuga, el sulfato de amonio es llevado por medio de dos transportadoras de banda a un secador rotatorio que seca un 0.15% de humedad restante, dentro de estas secadoras es inyectado aire caliente proveniente de un horno calentado con gas rico de coque, este secador es soplado por un cicln que separa los finos y los gruesos de sulfato, los gruesos son el producto final y es almacenado para su pesaje y distribucin final, los finos tambin son distribuidos pero tienen menos uso en la industria que los gruesos. 2.7.2 Planta de gas sulfhdrico. El gas de los hornos de coque despus de pasar por el saturador en la Planta de Sulfato de Amonio, circula por el condensador final y los lavadores para llegar al absorbedor. La vista general de la planta se puede observar en la figura 12.

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Figura 12. Planta de Gas Sulfhdrico.

El absorbedor es un tanque cilndrico cerrado de unos 12 m de alto con un dimetro de 4 m, funciona como una torre de absorcin empacada con rejas de madera, donde se limpia con una solucin de carbonato de sodio, la cual es impulsada por una bomba centrfuga que se encuentra en la sala de bombas de esta subplanta, la solucin de carbonato entra por medio de rociadores situados en la parte superior de la torre para su contacto con el gas en contracorriente que asciende de la parte inferior de la misma. De la parte superior de la torre sale el gas purificado o gas rico de coque hacia el gasmetro y luego el subsiguiente consumo. La solucin cargada que lava el gas se deposita en la parte inferior del lavador, esta solucin contiene gas sulfhdrico H2S, gas cianhdrico HCN y xido de carbono CO2, esta solucin se denomina solucin sulfurosa y es succionada por una bomba centrfuga que lleva su mismo nombre, la solucin pasa despus por un intercambiador que le sube la temperatura de 30C a 35C. La solucin sulfurosa entra al activador por su parte superior a travs de rociadores fluyendo en contracorriente al vapor de arrastre suministrado por ebullicin de la solucin depositada en el fondo del activador. El activador es una torre metlica cilndrica con rejillas en su parte interior, mide unos 10 m de altura y 2 m de dimetro cerrada, con una presin absoluta de 4 mm de Hg (0.55 kPa). Dentro del activador prevalece el vaco y la solucin ebulle aproximadamente a 55C, esta temperatura es generada gracias al vapor precalentado de baja presin. Al pasar la solucin sulfurosa por el activador queda substancialmente libre de H2S, HCN y CO2, gases que quedan dentro del activador, quedando as una solucin activada que se deposita en el fondo del activador, esta solucin es succionada por dos bombas; la primera recircula la parte alta de la solucin 35

asentada en el activador, para obtener un ciclo de absorcin adecuado; la segunda bomba toma la solucin activada del fondo y la lleva a un intercambiador con el fin de bajarle la temperatura de 50C a 35C, para luego enviarla al absorbedor y continuar con el ciclo. Los vapores del activador, H2S, HCN y CO2 junto con algo de vapor barrido, salen por la parte superior del activador, pasan por un condensador horizontal en donde la mayor porcin de agua se condensa y los gases se enfran. De all los gases pasan a un tanque de expansin en donde se remueven las ultimas trazas liquidas, para luego pasar a los eyectores en donde el gas sulfhdrico queda al vaco, listo para ser enviado a la Planta de Acido Sulfrico. Lamentablemente la Planta de Acido Sulfrico esta fuera de servicio por mantenimiento desde el ao 2002, motivo por el cual no se ha incluido en el estudio del proyecto, ya que sus instalaciones al igual que sus procesos sern renovados y la empresa no est en posicin de dar informacin aun del cambio propuesto para esta subplanta. 2.7.3 Planta desnaftalizadora. El proceso de la Planta Desnaftalizadora empieza en los lavadores de ACPM, dos torres de acero cilndricas generalmente con platos de madera/acero rellenos con viruta de acero. El gas de coque entra en la parte inferior y el aceite absorbente con base de ACPM llamado lavador es rociado con pulverizadores colocados en la parte superior. Se usan dos lavadores conectadas en serie, la altura de cada lavador varia entre los 15 y 20 m y tiene un radio de 5 m aproximadamente, estas torres son capaces de remover entre el 87% y 95% del benzol y naftalina presente en el gas. Estos lavadores recirculan el ACPM destilado en un circuito cerrado manejado por tres bombas de recirculacin a lavadores, (dos en servicio y una de reserva), cada 5 das es agregado ACPM fresco comercial a los lavadores, para aliviar las prdidas por temperatura de aceite. Los lavadores tienen purgas en su parte inferior que alivian el contenido interno del ACPM + naftalina + agua industrial que se decanta en su interior, estas purgas llevan por gravedad la mezcla hacia un tanque que separa la mezcla, gracias al poder de inmiscibilidad de los aceites y conducen el ACPM + naftalina hacia un tanque donde se mezcla con residuos de benzol de los cristalizadores, esta mezcla es conducida por otro par de bombas hacia unos tanques de almacenamiento. Esta mezcla almacenada en los tanques llamada ACPM sucio es llevada hacia la caldera, donde es destilado el ACPM para ser de nuevo utilizado en los rociadores de los lavadores. Los vapores de la destilacin suben a la columna de fraccionamiento y se condensan en un intercambiador de agua industrial, luego son separados del agua industrial restante de la destilacin en un 36

separador que divide el benzol en dos fracciones distintas, estas fracciones bajan por gravedad a los cristalizadores, que son tanques abiertos de acero, de unos 90 cm de profundidad, con un fondo inclinado, con capacidades hasta de 12 ton de aceite. Despus de la cristalizacin se abre la vlvula de purga situada en la base del cristalizador, con el fin de evacuar el aceite no cristalizado. La cristalizacin de la naftalina dura de 2 a 4 das, dependiendo de la temperatura del sitio del cristalizador. La vista general de la planta se muestra en la figura 13.Figura 13. Planta Desnaftalizadora.

El aceite drenado de los cristalizadores es almacenado en los tanques verticales y mezclado con el ACPM sucio para ser destilados posteriormente. Los cristalizadores tienen un fondo inclinado y removible, por medio de unos malacates que llevan la naftalina seca (en forma de polvillo) a un tornillo sin fin, que facilita su almacenaje. En la Planta Desnaftalizadora existe tambin, un sistema de limpieza de los refrigerantes utilizados en el agua amoniacal, esta limpieza se realiza utilizando una mezcla de aceite pesado proveniente de la destilacin y aceite antrasenico de la Planta de Alquitrn que se transporta por medio de una bomba perteneciente a la Planta Desnaftalizadora. 2.7.4 Planta de Alquitrn. Al igual que el agua amoniacal, el alquitrn es almacenado en un tanque de reserva con una capacidad de 1000 m, este tanque proporciona abastecimiento de alquitrn no solo a la Planta de Coque, sino a toda la empresa. El alquitrn producido por la destilacin del carbn es lquido, su color vara de carmelito a negro, ligeramente viscoso a temperatura ambiente. [2] 37

La composicin del alquitrn depende de la temperatura de destilacin, as como del tipo de carbn utilizado para el proceso. El alquitrn se puede dividir en dos grupos, el primero se forma sin duda de hidrocarburos complejos de alto peso molecular y los segundos son ocluidos por el gas a la salida de los hornos. El proceso de deshidratacin del alquitrn comienza en un conjunto de tanques cilndricos, con una compuerta en su tapa superior para supervisaje, en donde se almacena el alquitrn pesado o sucio que se va a destilar, de estos tanques es posible despachar alquitrn pesado para todas las plantas distintas a la de coque en Aceras Paz del Ro, como: Acera, Laminacin, etc. Un grupo de bombas de pistones a vapor se encarga de llevar el alquitrn pesado hacia la caldera de destilacin, all tambin llega aceite antrasenico sucio, proveniente de la limpieza de los refrigerantes en la Planta Desnaftalizadora, as como aceite antrasenico limpio de la columna de fragmentacin. Una vista general de la Planta de Alquitrn se aprecia en la figura 14.Figura 14. Planta de Alquitrn.

El alquitrn entra a una caldera cilndrica de 20 m de capacidad y calentada por gas rico de coque. Dentro de la caldera el alquitrn se calienta paulatinamente con el fin de obtener las diferentes fracciones que en forma escalonada se van separando en la columna de fragmentacin de acuerdo con la temperatura obtenida en ella. El alquitrn calentado en la caldera deja adems un residuo en el fondo de ella llamado brea. 38

En la columna de destilacin, los vapores se condensan y pasan a los tanques de fracciones intermedias en donde es separado el aceite naftalinoso del alquitrn limpio, adems se obtiene una pequea cantidad de agua que va a parar al foso de purgas. El aceite naftalinoso, la brea y el alquitrn son almacenados en tanques para su posterior distribucin, la brea es almacena en el patio de consumo. Los diagramas de flujo que describen los procesos utilizados en la recuperacin de subproductos de la Planta de Coque son mostrados en el ANEXO D. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS [1] ACERAS PAZ DEL RO S.A. Planta de Coque, Regulador de calentamientoEquipo y operaciones. Belencito 1996. [2] BARRERA E., Juan David. Manual de operaciones planta de subproductos. Belencito: Aceras Paz del Ro, Departamento de Coquera, agosto de 1990. [3] JIMNEZ ARRIETA, Jos Domingo. Instructivos y operaciones generales de la Planta de Coque. Belencito: Aceras Paz del Ro, 1985.

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3. BASE DE DATOS DE LA PLANTA DE COQUE Para implementar cualquier estrategia de mantenimiento en un proceso es necesario conocer las variables que lo conforman, as como el nmero de equipos que en el operan, los niveles de produccin, modos operativos, instalaciones, materias primas, productos finales, etc. Por lo antes expuesto los autores disearon una base de datos que permita iniciar una estrategia de mantenimiento. En este capitulo se muestra el listado completo de equipos que operan en la Planta, los cdigos de clasificacin utilizados y como fue realizada la base de datos para la Planta de Coque. 3.1 IMPORTANCIA DEL ESTUDIO Para implementar cualquier estrategia de mantenimiento en un proceso es necesario conocer las variables principales que lo conforman, como el nmero de equipos que en l operan, los niveles de produccin, modos operativos, instalaciones, materias primas, productos finales, etc. La mayora de metodologas o sistemas de mantenimiento exigen una base detallada de los sistemas, instalaciones o equipos para comenzar a desarrollarse. La Confiabilidad Operacional involucra una serie de procesos de mejoramiento continuo, que utilizan herramientas de diagnstico, anlisis y nuevas tecnologas. En este tipo de metodologas, conocer cuantos equipos se estn evaluando en un sistema es necesario, y sin una lista detallada de estos, se hace imposible optimizar la gestin, planeacin, ejecucin y control de los procesos, objetivo primordial de cualquier tipo de estrategia de mantenimiento. Desde la puesta en marcha de la Planta de Coque en 1954, la empresa Aceras Paz del Ro S.A. adopt polticas de mantenimiento correctivo y planes documentados de reposiciones de equipos, sistemas e instalaciones, que mantuvieron una base de datos completa con sistemas de codificacin en general ptimos para la poca. Desde 1989, debido a una crisis econmica que sufri la empresa, esta base de datos se vio afectada por el recorte de personal y la falta de inversin, dejando de documentar cambios importantes en los sistemas, instalaciones y equipos. Hasta la fecha, la base de datos de la Planta de Coque esta desactualizada, se encuentra en carpetas escritas archivadas, que no permiten establecer con certeza los cambios que se han hecho en las instalaciones, equipos y sistemas hasta el da de hoy, esto no permite priorizar las polticas de inversin, tareas de mantenimiento y dems estrategias que le permiten a un sistema mejorar la rentabilidad de los procesos productivos. 40

3.2 LISTADO DE EQUIPOS La Planta de Coque, opera actualmente con 280 equipos aproximadamente, distribuidos en 10 subplantas as: Servicios Generales. Manejo de Carbn. Batera de Coque. Manejo de Coque. Decantacin, Condensacin y Extractores. Planta de Sulfato de Amonio. Planta de Gas Sulfhdrico. Planta de Acido Sulfrico (Fuera de servicio). Planta Desnaftalizadora. Planta de Alquitrn. A continuacin se muestra en la tabla 4 el listado completo de equipos que opera actualmente en la Planta de Coque por cada subplanta, el listado fue realizado con base en diagramas de flujo y recorridos de mantenimiento realizados en la Planta.Tabla 4. Listado de equipos que operan en la Planta de Coque.

SERVICIOS GENERALESRedes y circuitos de agua potable Instalaciones de planta Circuito de vapor Circuito de gas de coque CIRCUITO NMERO 1 Vibrador de gndolas Tolva descargue de gndolas Distribuidor oscilante N 1 y N 2 Bomba de drenaje stano Transportador 5A, 7A Transportador de cinta B1, B2, B3 Tolva recuperacin patios stano Transportador B4, B5, B6, B7, B8 Tolva by pass del B8 Criba B10 Molino de rodillos Transportador 10A Canal giratorio sobre silos Silos S1, S2, S3 Y S4 Conjuntos batera de 57 hornos Mquina cargadora N 1 y N 2 Mquina deshornadora Rampa y compuertas para coque Circuito de agua industrial Circuito de agua amoniacal Circuito de aire comprimido Bombas de aguas calientes CIRCUITO NMERO 2 Dosmetro N 1, 2, 3, 4 Motobomba ACPM Tablero fuerza y control Transportador 13A Canal by pass selector de Cribas Criba N 1 Criba N 2 Molino de martillos N 1 y N 2 Transportador de cinta 19A Transportador de cinta 21A Transportador de cinta 22A Giro transportador 22A Skip recuperacin carbn niveladora Tolva carbn Mquina gua N 1 y N 2 Vagn de apagado y tractor elctrico Chimenea y ventiladores Transportador de cinta 10C

MANEJO DE CARBN

BATERA DE COQUE

MANEJO DE COQUE 41

Tabla 4. Listado de equipos que operan en la Planta de Coque. (Continuacin). Transportador de cinta 2C Malacate traccin de vagones Criba N 3 Tolva descargue coque sobre 15C Criba vibratoria sencilla N 3 Bomba drenaje stano coque Tolva by pass para finos coque Tolva y canal para coque Molino de rodillos Malacates manuales para mallas Transportador de cinta 7C Separador magntico Criba doble APPAREILS Bombas estacin de apagado N 1 y N 2 Tolva by pass para finos coque Vlvula estacin de apagado

DECANTACIN, CONDENSACIN Y EXTRACTORESColectores batera N 1 y N 2 Down commer (cono separador) Condensador primario N 1 Condensador primario N 2 Turboextractor de gas N 1 Turboextractor de gas N 3 Precipitador electrosttico N 1 Precipitador electrosttico N 2 Tanque de purgas Bomba tanque de purgas Decantador mixto N 1 y N 2 Tanque de recirculacin de A.A. Filtros de A.A. entrada a bombas Bomba A.A. al colector 1, 2, 3, 4, 5 Bomba de A.A. al colector de reserva Filtros de A.A. entrada a colector Bomba a condensadores primarios Refrigerantes A.A. de trombn N 1 y N 2 Refrigerantes A.A. de espiral N 1,2,3,4 Tanque decantador de alquitrn Tuberas y vlvulas de gas Tanque saturador Bombas recirculacin saturador N 1 y N 2 Tuberas y vlvulas de recirculacin de sal Tanque de espumas Tanque de aguas madres Bomba tanque de aguas madres N 1 y N 2 Tanque elevado de cido Bomba extraccin de sales N 1 y N 2 Tanque cnico de recepcin de sales Centrfuga secadora N 1 y N 2 Absorbedor Bomba de solucin sulfurosa Bomba solucin sulfurosa/activada Bomba solucin activada Activador Bomba de recirculacin activador N 1 y 2 Condensador horizontal Bomba movimiento de alquitrn N 1 y N 2 Tanque de 1000 m alquitrn Tanque de 1000 m agua amoniacal Gasmetro Precipitador electrosttico de aceite a batera Turbocompresor de gas N 1 Turbocompresor de gas N 2 Compresor Betico Regulador Askania Red de aire del TMG Cheques y vlvulas a bombas y compresores Monorriel sala de extractores Bomba lavado de extractores Condensador final Bomba foso naftalina N 1, 2, 4 Tanque de refrigerante atmosfrico Ventilador de refrigerante atmosfrico Bomba refrigerante atmosfrico N 1 y N 2 Bomba alcantarilla a mixtos Bomba alcantarilla chimenea batera Transportador de banda de sulfato Dosificador de sulfato de amonio Horno secador Ventilador del horno Quemador y lnea de gas Secador rotatorio Cicln Tolva evacuacin de gruesos de sulfato Tolva evacuacin sulfato final Bscula Vlvulas para vapor de sulfato Tanque de expansin Bomba de condensados N 1 y 2 Tanque adicin de solucin de carbonato Condensador eyector N 1 y 2 Tanque de condensados Bomba de solucin entre soluciones N 1 Intercambiador entre soluciones N 2

PLANTA DE SULFATO DE AMONIO

PLANTA DE GAS SULFHDRICO

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Tabla 4. Listado de equipos que operan en la Planta de Coque. (Continuacin).

PLANTA DESNAFTALIZADORALavador N 1 y N 2 Bomba recirculacin a lavadores N 1, 2, 3, 4 Bomba adicin ACPM a lavadores N 1, 2, 3 Foso de purgas Bomba Agua Ind. de foso purgas a tanque 26 Bomba ACPM sucio foso purgas Tanque 33A (ACPM y agua) Bomba ACPM de T. 33A/32 a T. verticales Bomba ACPM de tanque verticales a caldera Caldera Cristalizador de naftalina N 1, 2, 3 Malacate para naftalina Tanques recibo alquitrn bruto N 2 y N 3 Tanque alquitrn base N 4 y N 5 Tanque aceite pesado N 6 Tanque aceite Tanques alquitrn bruto laminacin N 8,9,10 Tanque alquitrn + benzol para botadero Tanque aceite antrasenico 15 Bomba vapor despacho de alquitrn bruto Bomba para aceite pesado y antrasenico Tornillo sin fin Tanque N 32 Tanque N 2, 3, 5 (benzol) Foso de enfriamiento ACPM destilado Bomba ACPM destilado foso enfriamiento Tanque 26 (ACPM destilado) Tanque 28 (ACPM destilado) Tanque 27 (aceite antrasenico) Bomba limpieza de refrigerantes Tanque 30 (ACPM puro) Bomba ACPM puro de tanque 30 al 28 Tanque N 1 y N 4 (ACPM) Caldera de destilacin Columna de destilacin Condensador columna de deshidratacin Tanque de ensayo E1, E2, E3 Cristalizador columna deshidratadora Chimenea y conductos Patio y conductos Patio de brea granulado Foso de purgas

PLANTA DE ALQUITRN

3.3 CDIGOS DE CLASIFICACIN DE LA PLANTA DE COQUE La Planta de Coque en Aceras Paz del Ro S.A. al igual que las dems plantas de la empresa posee tres cdigos generales: 3.3.1 Cdigo de fabricante o de planos. El cdigo esta compuesto por una letra: B para la Planta de Coque, C para Acera, D para Sinter. Este cdigo clasifica la planta en 10 subplantas: B1. Servicios Generales. B2. Manejo de Carbn. B3. Batera de 57 hornos. B4. Manejo de Coque. B5. Decantacin, Condensacin y Extractores. B6. Planta de Sulfato de Amonio. B7. Planta de Gas Sulfhdrico. B8. Planta de Acido Sulfrico. (Fuera de servicio). B9. Planta Desnaftalizadora. B10. Planta de Alquitrn. Cada letra esta acompaada de un nmero que expresa la subplanta dentro de la planta principal. Esta codificacin esta acompaada de un nmero de dos cifras que enumera los planos de cada subplanta, as: B6-41/16 impulsor bomba 43

extraccin de sales. En este caso, el cdigo B expresa que pertenece a la Planta de Coque, 6 a la Planta de Sulfato de Amonio, el nmero del plano de la bomba es el 41, el impulsor que es una parte de la bomba se expresa con el nmero 16. Adems de esta clasificacin, los planos en conjunto son enumerados por un cdigo que utiliz el fabricante de la mquina o equipo cuando se construy la planta, se pueden encontrar aun cdigos: DISTICOQUE Empresa Francesa que construy la batera N 1, ya que de esta batera aun se conserva la mquina deshornadora, mquina gua N 1, etc. WODDALL-DUCKMAN Empresa Norteamericana que construy la batera N 2 y parte de la planta de subproductos. Los planos que se encuentran actualmente archivados en la oficina de mantenimiento mecnico son listados en la tabla 5.Tabla 5. Planos existentes oficina de mantenimiento mecnico coquera.

CONJUNTOS GENERALES----B1-53 B2-34 B2-43 B2-45 B2-47 B2-52 B2-59 B2-62 B2-63 B2-72 B2-73 B3-10 B3-22 B3-24 B3-32 B3-33 B3-34 B3-35 B3-37 B3-41 B3-42 B3-43 B3-45 B3-46 B3-51 Circuito de agua Redes de vapor Precipitador alquitrn Silos de mezcla Distribuidores vibratorios Cabrestante de vagn Antiguo vibrador B4 suprimido Triturador carbn Criba para carbn Dosmetros Adicin de aceite al carbn Criba de carbn Molino de martillos Conjuntos generales Armario basculador puertas Pantgrafos Estructuras metlicas Tubos asc y cabezas de caballo Colectores gas y tubo auxiliar Puertas y marco hornos Herramientas de los hornos Estructura cargadora N 1 Traslacin cargadora Compuertas tolva cargadora N 1 Vibradores cargadora N 1 Equipo elctrico cargadora N 1 Estructura deshornadora B1-55 B1-71 B1-95 B2-81 B2-82 B2-83 B2-90 B2-92 B2-93 B2-95 B2-96 B2-97 B2-98 Gasmetro Circuito vapor de aire a presin Vlvulas de la sala Compuertas deslizantes Ascensor Skip de carbn Reductor raekon Transportador 7A Transportador 10A Transportador 13A Transportador 19A Transportador 21A Transportador 22A Compresor deshornadora Estructura gua Translacin Quita puertas Gira puertas Ascensor Mecanismo gua N 1 Corredor gua N 1 Estructura vagn Translacin vagn de apagado N 1 Mecanismo compuerta vagn N 1 Laminas de desgaste vagn N 1 Circuito aire vagn apagado Compresor

MANEJO DE CARBN

BATERAB3-57 B3-61 B3-62 B3-63 B3-64 B3-65 B3-67 B3-68 B3-71 B3-72 B3-73 B3-74 B3-75 B3-77

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Tabla 5. Planos existentes oficina de mantenimiento mecnico coquera. (Continuacin). B3-52 Translacin deshornadora B3-79 Vagn de apagado shanper B3-53 Quita puertas deshornadora B3-81 Basculador puertas B3-54 Mecanismo nivelador B3-86 Cabrestante de inversin B3-55 Mecanismo empujador B3-87 Mecanismo inversin B3-56 Equipo elctrico deshornadora B3-88 Vlvulas de gas y aire

MANEJO DE COQUEB4-42 B4-44 B4-71 B4-71 B4-72 B5 42 --B5 45 B5 46 B5 48 B6 41 B6-42 B6 43 B6-47 B6-53 B6-54 B6-72 B7 41 B7 42 B7 43 B7 44 B7 41 B9-41 B9-42 B9-43 B9-44 B1041 B10-42 B10-43 B10-46 ------------Tubera y vlvulas de pulverizado Torre y chimenea Criba para coque Criba doble de coque Triturador de coque Bomba A.A. colector-Rateau Bomba diesel colector Bomba refrigerante atmosfrico Bomba despacho alquitrn Bomba deposito de alquitrn Bomba recirculacin al saturador Planta aguas madres Bomba sulfato solucin al cono Ventilador del horno Tuberas de cobre Tuberas agua amoniacales Tanque espumas Bomba solucin carbonato Bomba recirculacin al activador Bomba condensados Bomba lavador H2S (fuera servicio) Bomba solucin carbonato Bomba recirculacin a lavadores Bomba recuperacin acpm Bomba aceite a la caldera Bomba reflujo de benzol Bomba serpentn calentador Bomba deshidratacin Bomba movimiento alquitrn Compresores burton Modificaciones tolva cargadora Informes batera nueva Precipitador alquitrn Colectores (vertical aspiracin) Puerta de los hornos Puerta y marcos de la batera B4-81 B4-82 B4-83 B4-84 B4-85 B5-54 B5-81 B5-82 B5-83 B5-93 B6-73 B6-74 B6-75 B6-83 B6-84 B6-85 B6-95 B7-45 B7-72 B7-84 B7-87 B7-88 B9-45 B9-51 B9-74 B9-93 B10-65 B10-71 B10-73 B10-83 ------------Transportador 2C Transportador 7C Transportador 10C Transportador 15C Transportador 41C Vlvulas Condensador primario Condensador final Decantadores primarios (mixtos) Turboextractores y compresores Tanque aguas madres Tanque almacenamiento acido Recalentador aguas madres Transportador de sulfato Mecanismo alimentador secador Secador rotatorio Agitador tanque preparacin Eyectores de vapor Activador Condensador de vapor Refrigerante atmosfrico Intercambiador espiral A.A. Bomba reflujo de benzol Tuberas y vlvulas naftalina Tanque columna rectificacin Columna rectificacin continua Termmetros de mercurio Tanques de ensayo Tanque de brea Torre de destilacin Batera de hornos coque Compuertas chimenea Mquina cargadora N 2 Translacin cargadora Turboextractores Plano general transportadores

DECANTACIN, CONDENSACIN Y EXTRACTORES

PLANTA SULFATO DE AMONIO

PLANTA DE GAS SULFHDRICO

PLANTA DESNAFTALIZADORA

PLANTA DE ALQUITRN

PLANOS BATERA N 2

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3.3.2 Clasificacin de materiales y repuestos usados en operacin de plantas y minas. Esta clasificacin es la ms importante dentro de toda la empresa, maneja todas las plantas en funcin de los repuestos y materiales empleados dentro del conjunto del proceso siderrgico. Una parte del listado se muestra en la tabla 6. [1]Tabla 6. Catlogo de materiales Aceras Paz del Ro S.A.

CLASE00 01 02

NOMBRE DE LA CLASE

Reservada Equipo, materiales y repuestos usados en la operacin de minas. Equipo, accesorios, materiales y repuestos usados por geologa. Equipo especial para transporte en las minas, locomotoras, lnea de trole, equipo 03 frreo a traccin. Planta de Coque, maquinaria, equipo y repuestos por secuencia de grupos segn 04 catlogo de ingeniera. 05 Planta de Fuerza, maquinaria, equipo y repuestos por secuencia de grupos. Alto Horno, maquinaria, equipo, repuestos por secuencia de grupos segn 06 catlogo de ingeniera. 07 Planta de acero, maquinaria, equipo y repuestos. Planta de Laminacin, equipo y repuestos por secuencia de grupos segn 08 catlogo de ingeniera. 09 Reservada 10 Laminador desbastador 1100, Tren reversible STECKEL 1425 y Lnea de corte. 11 Puentes gra, prticos, semi-productos, Fuente: ACPR. 1992

De acuerdo con la lista anterior la clase 04 hace referencia a todos los equipos de la Planta de Coque, esta clase expresa el tipo de material del repuesto o equipo, as como su nmero de plano y existencia. En la tabla 7 se puede apreciar una muestra de la clase 04 del mecanismo de traslacin de la mquina deshornadora.Tabla 7. Parte de la clase 04: Planta de Coque.

04126000

MECANISMO TRASLACIN MQUINA DESHORNADORA

04126084 COLLAR P/REDUCTOR 04126108 20 CUA TALN ACERO PL. B3-52/85 04126114 CUA P/REDUCTOR 04126154 17 EJE ACERO PL. B3-52/86 04126156 18 EJE ACERO PL. B3-52/87 04126163 EJE-PIN. PL. B3-52/83. 04126165 EJE D/RUEDA PL. B3-52/88. 04126168 EJE P/REDUCTOR PL. B3-52/105. Fuente: ACPR. 1992

3.3.3 Cdigo de clasificacin interno de Acerias Paz del Ro S.A. Este cdigo es una enumeracin interna similar a la clasificacin B, que expresa la lista completa de instalaciones y equipos de toda la empresa. En la Planta de Coque, este cdigo empieza en 12 y clasifica la planta en 10 subplantas, en el orden del proceso, similar al cdigo B.

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120100 Servicios Generales. 120200 Manejo de Carbn. 120300 Batera de 57 hornos. 120400 Manejo de Coque. 120500 Decantacin, Condensacin y Extractores. 120600 Planta de Sulfato de Amonio 120700 Planta de Gas Sulfhdrico. 120800 Planta de Acido Sulfrico. 120900 Planta Desnaftalizadora. 121000 Planta de Alquitrn. Este cdigo pertenece a la antigua clasificacin de Aceras Paz del Ro S.A. y aunque no es tan utilizado como los dos anteriores, hace parte de la nica clasificacin interna que ha hecho la empresa. Actualmente, la Planta de Coque pretende utilizar este cdigo como base de datos del programa de mantenimiento a implementar en los prximos aos, es por esto, que se presenta en este proyecto la actualizacin de este cdigo hasta Enero de 2006. 3.4 FORMATO PARA LA BASE DE DATOS DE LA PLANTA DE COQUE Los pasos realizado por los autores en la elaboracin de la base de datos fueron: Reconocimiento de la Planta. En este paso se realizaron inspecciones para conocer el funcionamiento de cada una de las 9 subplantas y de los equipos que en ellas operan y tener una idea clara del funcionamiento general de la Planta. Elaboracin del listado de equipos. Se realizo un listado actualizado de los equipos que funcionan en cada una de las plantas. Recoleccin de datos. Para cada uno de los equipos de la Planta los autores reunieron los cdigos existentes en los archivos de la empresa y el desglose de partes de cada equipo y repuestos. Creacin de la base de datos. Por ultimo se diseo una base de datos que permitiera relacionar toda la informacin recolectada anteriormente y que permitiera al personal de la Planta tener un fcil y rpido acceso con el fin de agilizar las tareas cotidianas de mantenimiento. El formato hecho para la creacin de la base de datos de la Planta de Coque en la empresa Aceras Paz del Ro S.A. es una unin de los tres cdigos existentes de la planta (cdigo de planos, cdigo de materiales, cdigo interno de la empresa), combinada con diagramas de flujo que describen los procesos de las 9 subplantas 47

(que funcionan actualmente) y un desglose de las partes principales de los equipos que operan actualmente dentro de la empresa. Adems los autores incluyeron un formato especial para cada una de las bombas de toda la planta, donde se hace nfasis en las caractersticas principales de estas. Toda esta informacin, est relacionada por medio de hipervnculos que facilitan al usuario navegar por la base de datos, adems, los formatos se disearon de tal forma, que sea posible la actualizacin de datos sin que se afecte la estructura del sistema. Toda la base de datos fue hecha por los autores en la plataforma de STAROFFICE (TM) 7 nico programa de Office autorizado para la empresa, utilizando la herramienta de piloto automtico para la creacin de pginas Web. 3.5 RESULTADOS DEL ESTUDIO La pgina principal de la base de datos, la cual se muestra en la figura 15, es una presentacin de imgenes caractersticas tomadas de las 9 subplantas, cada imagen posee un hipervnculo para conectar la subplanta deseada.Figura 15. Pgina inicial base de datos de la Planta de Coque.

Adems, en esta pgina se encuentran los siguientes links: Listados de repuestos de la clase 04 ms utilizados en la Planta de Coque. 48

Caractersticas principales de las bombas de la Planta. Diagramas de flujo de cada proceso. La base de datos, fue revisada y aprobada por ingenieros de mantenimiento, produccin, directivas de la planta y personal de mantenimiento mecnico de la Planta de Coque. La figura 16, muestra una captura hecha a la portada de la Planta de Sulfato de Amonio, donde se puede apreciar la relacin de los tres cdigos nombrados anteriormente para cada equipo, as como los links hacia los diagramas de flujo, partes de equipos y pgina inicial.Figura 16. Base de datos de la Planta de Coque.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS [1] ACERAS PAZ DEL RO S.A. Catlogo de materiales. Clasificacin de materiales y repuestos usados en operacin de plantas, minas y fabricacin de cemento. Belencito Marzo de 2000.

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4. CONFIABILIDAD OPERACIONAL El sistema de mantenimiento diseado para la Planta de Coque, esta basado en dos de las herramientas del Sistema Integrado de Confiabilidad Operacional, el anlisis de criticidad (CA) y el anlisis de modos y efectos de falla (FMEA) no obstante, en este capitulo se hace una breve descripcin de todas las herramientas utilizadas por el Sistema Integrado de Confiabilidad Operacional metodologa del RCM2 para que el lector se familiarice con el tema. La Confiabilidad Operacional se define como una serie de procesos de mejoramiento continuo, que involucran en forma sistmica, avanzadas herramientas de diagnstico, metodologas de anlisis y nuevas tecnologas, para optimizar la gestin, planeacin, ejecucin y control, de la Productividad Industrial. Con la finalidad de mejorar la rentabilidad de los procesos productivos, cada da se dedican enormes esfuerzos destinados a visualizar, identificar, analizar, implantar y ejecutar actividades para la solucin de problemas y toma de decisiones efectivas y acertadas, que involucren un alto impacto en las reas de seguridad, ambiente, metas de produccin, calidad de productos, costos de operacin y mantenimiento, as como garantizar una buena imagen de la empresa y la satisfaccin de sus clientes y del personal que en ella labora. En resumen, lo antes expuesto se puede considerar como el objetivo fundamental que persigue la filosofa de las empresas de Clase Mundial, donde se focaliza el esfuerzo en cuatro grandes aspectos, como se muestra en la figura 17. [1]Figura 17. Cuatro grandes aspectos de una empresa de clase mundial.EXCELENCIA EN SUS PROCESOS MEDULARES

MXIMA DISPONIBILIDAD-SEGURIDAD Y PRODUCCIN REQUERIDA

CALIDAD Y RENTABILIDAD DE LOS PRODUCTOS

FILOSOFA DE LAS EMPRESAS DE CLASE MUNDIAL

MOTIVACIN Y SATISFACCIN DEL PERSONAL

Fuente: EMBC3, Ccuta, 2004. RCM, Maintenance Centre Reliability, Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. Estrategias de Mantenimiento Basadas en Confiabilidad. Ver referencia bibliografica 2 del capitulo.3 2

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Excelencia en sus procesos medulares. Se parte del principio de que el esfuerzo por alcanzar y mantener un nivel de excelencia debe concentrarse en los procesos medulares de la empresa, es decir, en su razn de ser. Mxima disponibilidad Mxima seguridad y produccin requerida. La meta del negocio debe centrarse en obtener el nivel de disponibilidad, que satisfaga y oriente las actividades hacia los niveles de produccin que realmente son requeridos, con elevados estndares de seguridad. Calidad y rentabilidad de los productos. Los productos que se generan deben ser de la ms alta calidad, con una estrategia orientada a la mejor relacin costo beneficio que garantice la mxima rentabilidad. Motivacin y satisfaccin del personal. El personal que labora en la empresa debe estar altamente motivado e identificado. Asimismo tanto el personal como los clientes deben estar satisfechos con el nivel de servicio y/o la gestin que se les brinda. Las empresas que han logrado alcanzar estos cuatro estndares pertenecen al privilegiado grupo de la categora de Clase Mundial y el aspecto que las identifica es la aplicacin de prcticas comunes denominadas las Diez Mejores Prcticas, y que corresponden con: [2] Trabajo en equipo. Contratistas orientados a la productividad. Integracin con proveedores de materiales y servicios. Apoyo y visin de la gerencia. Planificacin y programacin proactiva. Mejoramiento continuo. Gestin disciplinada de procura de materiales. Integracin de sistemas. Gerencia de paradas de plantas. Produccin basada en confiabilidad La Confiabilidad Operacional se aplica generalmente en los casos relacionados con: [2] Elaboracin / revisin de los planes de mantenimiento e inspeccin en equipos estticos y dinmicos. Establecer alcance y frecuencia ptima de paradas de plantas. Solucin de problemas recurrentes en equipos e instalaciones que afectan los costos y la confiabilidad de las operaciones. 51

Determinacin de tareas que permitan minimizar riesgos en los procesos, instalaciones, equipos y ambiente. Establecer procesamientos operacionales y prcticas de trabajo seguro. 4.1 HERRAMIENTAS DE CONFIABILIDAD OPERACIONAL La confiabilidad como metodologa de anlisis debe soportarse en una serie de herramientas que permitan evaluar el comportamiento del componente de una forma sistemtica a fin de poder determinar el nivel de operabilidad, la magnitud del riesgo y las acciones de mitigacin y de mantenimiento que requiere el mismo para asegurar al dueo del activo su integridad y continuidad operacional. [2] El empleo de las herramientas de confiabilidad permite detectar la condicin ms probable en cuanto al comportamiento de un activo, ello a su vez proporciona un marco referencial para la toma de decisiones que van a direccionar la formulacin de planes estratgicos. A continuacin se describen algunas de estas herramientas de Confiabilidad Operacional ms utilizadas a nivel mundial. 4.1.1 Anlisis de Criticidad (CA). El Anlisis de Criticidad es una metodologa que permite jerarquizar instalaciones y equipos, en funcin de su impacto global, con el fin de facilitar la toma de decisiones. [2] La informacin recolectada en este estudio podr ser utilizada para: Priorizar rdenes de trabajo de operaciones y mantenimiento. Priorizar proyectos de inversin. Disear polticas de mantenimiento. Seleccionar una poltica de manejo de repuestos y materiales. Dirigir las polticas de mantenimiento a las reas o sistemas ms crticos. Los criterios a tomar en cuenta para la elaboracin de anlisis son los siguientes: seguridad, ambiente, produccin, costos (Operaciones y Mantenimiento), frecuencia de fallas y tiempo promedio para reparar. Los pasos a seguir en el estudio de criticidad de una planta de cualquier naturaleza son: [2] Identificacin de los sistemas a estudiar. Definir el alcance y objetivo para el estudio. Seleccin del personal a entrevistar. 52

Informar al personal sobre la importancia del estudio. Recoleccin de datos. Verificacin y anlisis de datos. Retroalimentacin. Implementacin de resultados. A travs de los aspectos mencionados, se observa claramente la gran utilidad del Anlisis de Criticidad, de all su importancia. Este anlisis permite obtener una jerarquizacin validada de todos los procesos / sistemas lo cual permite: [2] Utilizacin ptima de los recursos humanos y econmicos dirigidos hacia sistemas claves de alto impacto. Potencializar adiestramiento y desarrollo de habilidades en el personal, basado en la criticidad de sus procesos y sistemas. Priorizar la ejecucin / deteccin de oportunidades perdidas y aplicacin de otras herramientas de Confiabilidad Operacional. 4.1.2 Anlisis de Modos y Efectos de Falla (FMEA). Es un proceso sistemtico para identificar fallas potenciales de diseo y proceso antes de que estas ocurran, con la intencin de eliminar o minimizar los riesgos asociados con ellas. El FMEA documenta las acciones preventivas y la revisin del proceso. Las cuatro primeras preguntas del RCM (Mantenimiento Centrado en Confiabilidad) ayudan a identificar las fallas funcionales, los modos de falla que probablemente causen cada falla funcional y los efectos de falla asociados con cada modo de falla. Las cuatro preguntas son: [2] 1. 2. 3. 4. Cuales son las funciones que queremos que el equipo haga? De que forma se puede fallar? Qu causa la falla? Que sucede cuando falla?

Modo de falla. Un modo de falla podra ser definido como cualquier evento que pueda causar la falla de un activo fsico (o sistema o proceso). [2] Efecto de falla. Describe las consecuencias de la ocurrencia de la falla que se est analizando. Esta descripcin debe incluir toda la informacin necesaria para apoyar la evaluacin de la mquina.[2] 4.1.3 Otras herramientas de la Confiabilidad Operacional. Dentro de las herramientas de Confiabilidad Operacional que no se utilizaron en el proyecto, se encuentran: 53

Anlisis Causa Raz (RCA). Dentro del marco de confiabilidad es la herramienta principal para determinar las causas fundamentales que generan una repeticin de falla o en su defecto dentro de un conjunto de fallas, la anomala de mayor peso en cuanto al impacto operacional, econmico y de seguridad y ambiente. Es una herramienta sistemtica que se aplica con el objetivo de determinar las causas que originan las fallas, sus impactos y frecuencias de aparicin, para luego mitigarlas o suprimirlas totalmente. Se aplica generalmente en problemas puntuales para equipos crticos de un proceso o cuando existe la presencia de fallas repetitivas. [2] Inspeccin Basada en Riesgos (RBI). Es una metodologa que permite determinar la probabilidad de falla de un equipo que transporte y/o almacene fluidos y las consecuencias que estas pudieran generar sobre la gente, el ambiente y los procesos. [2] Anlisis de rbol de Falla (FTA). La tcnica del diagrama del rbol de falla es un mtodo que nos permite identificar todas las posibles causas de un modo de falla en un sistema en particular. Adems nos proporciona una base para calcular la probabilidad de ocurrencia por cada modo de falla del sistema. Mediante un FTA se observa en forma grfica la relacin lgica entre un modo de falla de un sistema en particular y la causa bsica de la falla. [2] Optimizacin costo riesgo. La optimizacin costo riesgo es una metodologa que permite determinar los costos asociados a la realizacin de actividades de mantenimiento preventivo y los beneficios esperados por sus ejecuciones, sin dejar de considerar los riesgos involucrados, para identificar la frecuencia ptima de las acciones de mantenimiento con base en el costo total mnimo que se genera. El objetivo de una Optimizacin Costo Riesgo es determinar la frecuencia ptima de las acciones de mantenimiento preventivo por medio de la realizacin de un balance de costos / riesgos asociados a estas actividades y los beneficios que generan. [2]

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS [1] BECERRA SOLRZANO Guillermo. Diseo de un Sistema Integrado de Confiabilidad Operacional para el rea de Servicios Industriales de Bavaria S.A. Cervecera de Boyac. U.P.T.C. Escuela de Ingeniera Electromecnica. Duitama 2005. Captulo 3. [2] GARCA PALENCIA Oliverio Ing. MSc. Estrategias de Mantenimiento Basadas en Confiabilidad. Primer Congreso Internacional de Ingeniera Electromecnica Villa del Rosario de Ccuta 2004.

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5. ANLISIS DE CRITICIDAD Debido al gran nmero de equipos que operan en la Planta de Coque, es necesario establecer hacia que equipos se deben dirigir todos los esfuerzos y metodologas de mantenimiento para atender las reas o subsistemas ms crticos. En este capitulo se explica como se realiza un Anlisis de Criticidad, las ventajas que se obtienen y como los autores lo aplicaron en la Planta de Coque. 5.1 CONCEPTO PRELIMINAR 5.1.1 Anlisis de Criticidad, una metodologa para mejorar la Confiabilidad Operacional. El Anlisis de Criticidad es una metodologa que permite establecer la jerarqua o prioridades de procesos, sistemas y equipos, creando una estructura que facilita la toma de decisiones acertadas y efectivas, direccionando el esfuerzo y los recursos en reas donde sea ms importante y/o necesario mejorar la Confiabilidad Operacional, basado en la realidad actual. El mejoramiento de la Confiabilidad Operacional de cualquier instalacin o de sus sistemas y componentes, est asociado con cuatro aspectos fundamentales: confiabilidad del proceso, confiabilidad humana, confiabilidad de los equipos y mantenimiento de los equipos como se muestra en la figura 18. [1]Figura 18. Aspectos de la Confiabilidad Operacional.CONFIABILIDAD DEL PROCESO

MANTENIMIENTO EQUIPOS

CONFIABILIDAD OPERACIONAL

CONFIABILIDAD HUMANA

CONFIABILIDAD EQUIPOS

Fuente: PDVSA E & P Occidente 2002.

Lamentablemente se dispone de recursos limitados, tanto econmicos como humanos, para poder mejorar estos cuatro aspectos en todas las reas de una empresa.

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Cmo establecer que una planta, proceso, sistema o equipo es ms crtico que otro? Que criterio se debe utilizar? Todos los que toman decisiones, utilizan el mismo criterio?, el Anlisis de Criticidad da respuesta a estas interrogantes, dado que genera una lista ponderada desde el elemento ms crtico hasta el menos crtico del total del universo analizado, diferenciando tres zonas de clasificacin: alta criticidad, mediana criticidad y baja criticidad. Una vez identificadas estas zonas, es mucho ms fcil disear una estrategia, para realizar estudios o proyectos que mejoren la Confiabilidad Operacional, iniciando las aplicaciones en el conjunto de procesos o elementos que formen parte de la zona de alta criticidad. Los criterios para realizar un Anlisis de Criticidad estn asociados con: seguridad, ambiente, produccin, costos de operacin y mantenimiento, rata de fallas y tiempo de reparacin, principalmente. Estos criterios se relacionan con una ecuacin matemtica, que genera puntuacin para cada elemento evaluado. La lista generada, resultado de un trabajo de equipo, permite nivelar y homologar criterios para establecer prioridades y focalizar el esfuerzo que garantice el xito maximizando la rentabilidad. 5.1.2 Definicin del Anlisis de Criticidad. Es una metodologa que permite jerarquizar sistemas, instalaciones y equipos, en funcin de su impacto global, con el fin de facilitar la toma de decisiones. Para realizar un Anlisis de Criticidad se debe: definir un alcance y propsito para el anlisis, establecer los criterios de evaluacin y seleccionar un mtodo de evaluacin para jerarquizar la seleccin de los sistemas objeto del anlisis. [1] El objetivo de un Anlisis de Criticidad es establecer un mtodo que sirva de instrumento de ayuda en la determinacin de la jerarqua de procesos, sistemas y equipos de una planta compleja, permitiendo subdividir los elementos en secciones que puedan ser manejadas de manera controlada y auditable. La informacin recolectada en el estudio podr ser utilizada para: [2] Priorizar rdenes de trabajo de operaciones y mantenimiento. Priorizar proyectos de inversin. Disear polticas de mantenimiento. Seleccionar una poltica de manejo de repuestos y materiales. Dirigir las polticas de mantenimiento hacia las reas o sistemas ms crticos. El Anlisis de Criticidad aplica en cualquier conjunto de procesos, plantas, sistemas, equipos y/o componentes que requieran ser jerarquizados en funcin de su impacto en el proceso o negocio donde formen parte. Sus reas comunes de aplicacin se orientan a establecer programas de implantacin y prioridades en los siguientes campos: mantenimiento, inspeccin, materiales, disponibilidad de planta, personal. [1] 56

Un modelo bsico de Anlisis de Criticidad es equivalente al mostrado en la figura 19 [1]. Para la seleccin del mtodo de evaluacin se toman criterios de ingeniera, factores de ponderacin y cuantificacin. Para la aplicacin de un procedimiento definido se trata del cumplimiento de la gua de aplicacin que se haya diseado. Por ltimo, la lista jerarquizada es el producto que se obtiene del anlisis.Figura 19. Modelo bsico de criticidad. ESTABLECIMIENTO DE CRITERIOS SELECCIN DEL MTODO APLICACIN DEL PROCEDIMIENTO

LISTA JERARQUIZADAFuente: PDVSA E & P Occidente 2002.

En el mbito de mantenimiento. Al tener plenamente establecido cuales sistemas son ms crticos, se puede establecer de una manera ms eficiente la priorizacin de los programas y planes de mantenimiento de tipo: predictivo, preventivo, correctivo, detectivo e inclusive posibles rediseos al nivel de procedimientos y modificaciones menores; inclusive permitir establecer la prioridad para la programacin y ejecucin de rdenes de trabajo. En el mbito de inspeccin. El estudio de criticidad facilita y centraliza la implantacin de un programa de inspeccin, dado que la lista jerarquizada indica donde vale la pena realizar inspecciones y ayuda en los criterios de seleccin de los intervalos y tipo de inspeccin requerida para sistemas de proteccin y control (presin, temperatura, nivel, velocidad, espesores, flujo, etc.), as como para equipos dinmicos, estticos y estructurales. En el mbito de materiales. La criticidad de los sistemas ayuda a tomar decisiones ms acertadas sobre el nivel de equipos y piezas de repuesto que deben existir en el almacn central, as como los requerimientos de partes, materiales y herramientas que deben estar disponibles en los almacenes de planta, es decir, se puede minimizar el stock de materiales y repuestos de cada sistema y/o equipo logrando un costo ptimo de inventario. En el mbito de disponibilidad de planta. Los datos de criticidad permiten una orientacin certera en la ejecucin de proyectos, dado que es el mejor punto de partida para realizar estudios de inversin de capital y renovaciones en los

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procesos, sistemas o equipos de una instalacin, basados en el rea de mayor impacto total, que ser aquella con el mayor nivel de criticidad. A nivel del personal. Un buen estudio de criticidad permite potenciar el adiestramiento y desarrollo de habilidades en el personal, dado que se puede disear un plan de formacin tcnica, artesanal y de crecimiento personal, basado en las necesidades reales de la instalacin, tomando en cuenta primero las reas ms crticas, que es donde se concentran las mejores oportunidades iniciales de mejora y de agregar el mximo valor. 5.1.3 Informacin requerida. La condicin ideal sera disponer de datos estadsticos de los sistemas a evaluar que s