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1UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
TRABAJO DE GRADUACIÓN
“DISEÑO DE UN HORNO ELÉCTRICO POR ARCO
CON CAPACIDAD DE 500 kg. PARA EL TALLER
DE FUNDICIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELECTROMECÁNICA”
AUTOR:
JHONNY FREDDY COPA ROQUE
TUTOR:
ING. OLKER MALDONADO URIA
ORURO, 2009
2UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA
DISEÑO DE UN HORNO ELÉCTRICO POR ARCO CON
CAPACIDAD DE 500 kg. PARA EL TALLER DE
FUNDICIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELECTROMECÁNICA
PROYECTO DE GRADO SOMETIDO A LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO
PARA LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE LICENCIADO EN INGENIERÍA
ELECTROMECÁNICA.
AUTOR:
JHONNY FREDDY COPA ROQUE
TUTOR:
ING. OLKER MALDONADO URÍA
TRIBUNALES:
ING. RAÚL MAMANI GONZALES
ING. BENIGNO RÍOS CONDORI
ING. EDGAR FREDDY CRUZ PÉREZ
ORURO, JUNIO DE 2009
3
DEDICATORIA
A Dios por ser mi constante guía.
A mis padres y hermanos por su apoyo incansable.
A mi esposa Sandra y a mí querida hijita Madai por su
constante colaboración y comprensión. Quienes a
través del tiempo supieron inculcarme que con estudio
y sacrificio pueden lograrse muchas cosas en la vida.
4
AGRADECIMIENTOS
La conclusión del presente trabajo implica deuda de
gratitud con muchas personas e instituciones, cuya
cooperación han contribuido grandemente a este
proyecto.
En principio expreso mis mas sinceros agradecimientos
a toda la planta docente de la carrera de INGENIERÍA
MECÁNICA ELECTROMECÁNICA, INGENIERÍA ELÉCTRICA e
INGENIERÍA INDUSTRIAL, mas toda la planta docente del
CICLO BÁSICO, por darme la formación académica
adecuada, sin la cual hubiera sido imposible la buena
ejecución del presente proyecto.
De igual manera quiero hacer llegar un agradecimiento
profundo al Ing. Olker Maldonado Uría por su
colaboración desinteresada, siendo para mí una gran
satisfacción el haber trabajado bajo su tutoría y
poder contribuir al constante crecimiento de la
carrera.
Asimismo a mis compañeros y amigos que me colaboraron
en la realización de este proyecto; a todos ellos,
muchas gracias.
5CONTENIDO
Pag.
CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN
1.1 ANTECEDENTES 1
1.1.1 PRODUCCIÓN DEL HIERRO Y ACERO 1
1.2 PROBLEMATIZACIÓN 4
1.3 OBJETIVOS 6
1.3.1 OBJETIVO GENERAL 6
1.3.2 OBJETIVO ESPECÍFICO 6
1.4 JUSTIFICACIÓN 6
1.5 MARCO METODOLÓGICO 7
CAPÍTULO II PROCESOS DE FUNDICIÓN
2.1 MARCO TEÓRICO 8
2.1.1 HORNOS ELÉCTRICOS 8
2.1.2 HISTORIA 8
2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS HORNOS ELÉCTRICOS 10
2.2.1 HORNO DE RESISTENCIA 10
2.2.2 DE ARCO VOLTAICO 10
2.2.3 DE INDUCCIÓN 11
2.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS 14
2.4 ESTRUCTURA GENERAL DE UN HORNO POR ARCO 17
2.4.1 PARTE MECÁNICA 18
2.4.2 PARTE ELÉCTRICA 18
2.4.3 ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS 19
CAPÍTULO III SISTEMA ELÉCTRICO
3.1 ARCO ELÉCTRICO 20
3.2 APLICACIONES DEL ARCO ELÉCTRICO 21
3.3 APLICACIONES EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO 21
3.4 SISTEMA ELÉCTRICO DEL HORNO POR ARCO 21
3.5 EFECTOS ELÉCTRICOS SOBRE LA LÍNEA DE SUMINISTRO 24
6 3.5.1 GENERALIDADES 24
3.5.2 PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN 24
3.5.3 PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA 25
3.5.4 REDUCCIÓN DE LOS CONSUMOS DE ELECTRODOS 27
3.5.5 AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD DE LOS HORNOS DE ARCO A TRAVES DEL AUMENTO DE LA TENSIÓN SECUNDARIA DE LOS TRANSFORMADORES 28
3.5.6 FLICKER PROVOCADO POR LOS HORNOS DE ARCO 29
3.5.7 FUERZAS ELECTRODINÁMICAS PROVOCADAS POR LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN POR LOS BRAZOS Y ELECTRODOS 30
3.5.8 ROTACIÓN DE FASES Y APRIETE DE LOS ELECTRODOS 31
3.5.9 DESGASTE DE REFRACTARIOS 31
3.5.10 OPERACIÓN EN EL PERÍODO DE ESCORIA ESPUMOSA CON ALTOS FACTORES DE POTENCIA (COS FI) 32
3.5.11 ESPECIFICACIÓN DE TRANSFORMADORES Y REACTORES 33
3.5.12 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA – BANCOS DE CAPACITORES 33
3.5.13 ARMÓNICAS Y FILTROS DE ARMÓNICAS 34
3.5.14 SOBRETENSIONES 35
3.5.15 PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE 36
3.6 ELECTRODOS 37
3.6.1 EL CARBONO 37
3.6.2 CARACTERÍSTICAS SECUNDARIAS 37
3.6.3 APLICACIONES 38
3.6.4 HISTORIA 39
3.6.5 ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN 40
3.6.6 PRECAUCIONES 40
3.6.7 ELECTRODO DE CARBÓN O GRAFITO 41
3.6.8 COMPOSICIÓN DE LOS ELECTRODOS 42
3.6.9 APLICACIONES PRINCIPALES 42
3.6.10 USOS 42
3.7 MEDIDAS DE AHORRO GENERALES 43
73.8 MEDIDAS ADICIONALES PARA HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO 44
CAPÍTULO IV ESTRUCTURA MECÁNICA
4.1 HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO 45
4.2 ESTRUCTURA 46
4.3 OPERACIÓN DEL HORNO 47
4.4 EJEMPLO DE UN HORNO PARA COLADA CONTÍNUA 48
4.5 BALANCE ENERGÉTICO 49
4.5.1 GENERALIDADES 49
4.5.2 COMPONENTES BÁSICOS DEL BALANCE ENERGÉTICO 50
4.5.3 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO ESTABLE 52
4.5.4 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO REAL 54
4.6 LADRILLOS REFRACTARIOS 55
4.6.1 LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO EN ALUMINA 55
4.6.2 LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO DE SÍLICE 55
4.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS LADRILLOS REFRACTARIOS 56
4.8 MANTENIMIENTOS EN HORNOS 57
4.8.1 PREVENTIVO 58
4.8.2 PREDICTIVO 59
4.8.3 FALLAS FRECUENTES 60
4.9 NORMAS PARA HORNOS 60
4.9.1 REGULACIONES PARA ACTIVIDADES PELIGROSAS 61
4.9.2 UBICACIÓN Y CONSTRUCCIÓN 61
4.9.3 CONTROLES DE SEGURIDAD 62
4.9.4 CONTROL DE FUEGO 62
4.9.5 NORMAS A NIVEL INTERNACIONAL 62
4.10 NUEVAS TECNOLOGÍAS 63
4.10.1 SENSORES Y CONTROL DE PROCESOS 63
4.10.2 MATERIALES AVANZADOS PARA TEMPERATURAS ALTAS 63
4.10.3 SISTEMAS DE GENERACIÓN DE CALOR 64
8 4.10.4 SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE CALOR 64
4.10.5 SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE CALOR 65
4.10.6 SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES 65
4.10.7 ENTRADAS AUXILIARES 65
CAPÍTULO V CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO – CORRELACIÓN CON LOS FACTORES DE OPERACIÓN
5.1 INTRODUCCIÓN 67
5.2 CONSUMO DE PUNTA Qt (kg/h)Y CONSUMO LINEAL Lc (cm/h) 68
5.3 CONSUMO TOTAL DE ELECTRODOS, Qt (kg/h) 69
5.4 CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS, Qs(kg/t) 71
5.5 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA DE Qs (kg/t) 72
5.6 RELACIÓN “CONSUMO DE ELECTRODOS/CONSUMO DE ENERGÍA” 73
5.7 CONICIDAD DE LOS ELECTRODOS – DESGASTE LATERAL 73
5.8 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA COMPLETA DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS Qs (kg/t) 75
5.9 CONCLUSIONES – FACTORES QUE AFECTAN EL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS 77
5.10 PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN DEL PROYECTO 77
CAPÍTULO VI INGENIERÍA DEL PROYECTO
6.1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD 80
6.1.1 FÓRMULAS A UTILIZAR 80
6.1.2 CÁLCULO DEL VOLUMEN Y PESO MATERIAL A FUNDIR 81
6.2 DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA 81
6.2.1 DIÁMETRO DEL BAÑO (METAL LÍQUIDO) 81
6.2.2 ALTURA DE LA CUBA O CÁMARA DE REACCIÓN 81
6.2.3 ESPESOR DE LA PLANCHA 82
6.2.4 FLECHA DE LA BÓVEDA, TECHO O TAPA Dr (De 15%) 82
6.3 ESPESOR LADRILLO REFRACTARIO (SECTOR CILINDRO) 82
6.3.1 CALCULANDO EL RADIO EXTERIOR 83
6.3.2 CALCULANDO ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS PAREDES DEL HORNO 83
9 6.3.3 CÁLCULO ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA 83
6.3.4 DETERMINACIÓN COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD (LADRILLO) 84
6.4 CÁLCULO ESPESOR PAREDES (SECTOR SEMIESFERA INFERIOR) 84
6.4.1 CÁLCULO EXTERIOR SEMIESFERA INFERIOR 85
6.4.2 CALCULANDO LAS ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS PAREDES DEL HORNO 85
6.4.3 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA 85
6.4.4 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD NECESARIA DEL LADRILLO EN LA PARTE DE LA SEMIESFERA 86
6.5 CÁLCULO ESPESOR REFRACTARIO (SECTOR TECHO O BÓVEDA) 86
6.5.1 CALCULANDO LAS ÁREAS INTERNA Y EXTERNA TECHO O BÓVEDA 87
6.5.2 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA 87
6.5.3 CÁLCULO COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD NECESARIA DEL TECHO O BÓVEDA 87
6.6 CÁLCULO DE LA PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA 88
6.7 DISPOSICIÓN DE ELECTRODOS 88
6.8 DIMENSIONADO PORTAELECTRODOS 90
6.8.1 CÁLCULO ÁREA DE LA JUNTA COBRE (PORTAELECTRODO) Y ELECTRODO (CARBÓN GRAFITO) 90
6.8.2 CÁLCULO DEL ÁREA DE LA JUNTA 90
6.8.3 CÁLCULO PERÍMETRO DEL ELECTRODO 90
6.8.4 CÁLCULO ALTURA DEL PORTAELECTRODO 91
6.8.5 CÁLCULO ESPESOR DEL PORTAELECTRODOS 91
6.9 CÁLCULO DEL ENGRANE DE VOLTEO 93
6.9.1 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 1 95
6.9.2 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 2 97
6.10 COEFICIENTE DE DEFORMACIÓN DEL PORTAELECTRODOS 98
6.11 CÁLCULO DE LOS TRANSFORMADORES 100
6.12 CÁLCULO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN 103
6.13 CÁLCULO DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS 107
1 0CAPÍTULO VII ESTUDIO ECONÓMICO
7.1 GENERALIDADES 113
7.2 COSTO DEL PROYECTO 113
7.2.1 MATERIALES E INSUMOS 113
7.2.2 MANO DE OBRA 114
7.2.3 EQUIPO Y MAQUINARIA 114
7.2.3.1 DESGASTE DE HERRAMIENTA 114
7.2.3.2 IMPUESTOS DE LEY (IT e IVA) 114
7.2.4 GASTOS GENERALES 115
7.3 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS 115
CAPÍTULO VIII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA 133
PLANOS
ANEXO A TABLAS Y CUADROS DE CONSUMO DE ELECTRODOS
ANEXO B CATÁLOGO DE ACEROS MEPSA
ANEXO B CATÁLOGO DE LADRILLOS Y CASTABLES REPSA
LISTA DE FIGURAS
Pag.
Fig. 1.1.- Proceso de obtención del arrabio. 1
Fig. 1.2.- Forma física a) Magnetita b) Hematites roja c) Hematites parda 3
Fig. 1.3.- Proceso Industrial del Mutún (Fuente: EL DEBER). 7
Fig. 2.1.- Taller de fundición con dos hornos de arco eléctrico. 8
Fig. 2.2.- Arco Eléctrico en un horno. 11
Fig. 2.3.- Horno de Inducción. 12
Fig. 2.4.- Esquema de un Horno Eléctrico de inducción. 12
Fig. 2.5.- Simbología utilizada en un horno de Inducción. 13
1 1Fig. 2.6.- Estructura de Horno eléctrico por arco. 18
Fig. 3.1.- Forma de un Arco Eléctrico. 20
Fig. 3.2.- Esquema eléctrico básico. 22
Fig. 3.3.- Esquema eléctrico de la subestación del horno. 23
Fig. 3.4.- Circuito equivalente. 24
Fig. 3.5.- Electrodos de grafito y accesorios. 42
Fig. 4.1.- Partes de un horno eléctrico por arco. 46
Fig. 4.2.- Horno para colada continua. 48
Fig. 5.1.- Consumo Lineal 69
Fig. 5.2.- Consumo Total 70
Fig. 5.3.- Consumo por oxidación lateral. 74
Fig. 6.1.- Esquema de cálculo de la capacidad. 80
Fig. 6.2.- Dimensiones del horno. 81
Fig. 6.3.- Mampostería cilindro. 82
Fig. 6.4.- Mampostería semiesfera. 84
Fig. 6.5.- Dimensiones de parte inferior del horno. 84
Fig. 6.6.- Dimensiones de la bóveda o tapa del horno. 86
Fig. 6.7.- Disposición geométrica de los electrodos. 89
Fig. 6.8.- Área de contacto cobre – grafito. 90
Fig. 6.9.- Dimensiones del portaelectrodo. 91
Fig. 6.10.- Forma del portaelectrodo. 91
Fig. 6.11.- Área del portaelectrodo. 92
Fig. 6.12.- Disposición de las cargas. 93
Fig. 6.13.- Diagrama de esfuerzos cortantes. 95
Fig. 6.14.- Diagrama de momentos flectores. 95
Fig. 6.15.- Diagrama de fuerzas en el engrane 1. 95
Fig. 6.16.- Diagrama de fuerzas en el engrane 2. 97
Fig. 6.17.- Diámetros del portaelectrodo. 98
Fig. 6.18.- Circuito propuesto. 133
Fig. 6.19.- Forma de los electrodos. 140
1 2Fig. 6.20.- Características y altura del horno eléctrico. 141
LISTA DE TABLAS Pag.
Cuadro 1.1.- Minerales de hierro. 2
Cuadro 2.1.- Propiedades de los materiales. 17
Cuadro 3.1.- Datos del Grafito 37
Cuadro 4.1.- Valores típicos de conductividad térmica (λ) 57
CUADRO 6.1.- Tensiones a la flexión admisibles σadm en (N/mm
2) 98
CUADRO 6.2.- Características eléctricas del horno. 101
CUADRO 6.3.- Datos técnicos transformador de baja. 134
CUADRO 6.4.- Datos técnicos transformador de alta. 135
1 3SIMBOLOGÍA
V : Tensión de arco.
P : Potencia de arco.
b: Distancia entre la faz del electrodo.
RI: Índice de erosión de refractarios.
Qt: Consumo de punta de electrodos (kg/h).
Qs: Consumo específico de electrodos (kg/t).
Lc: Consumo lineal de electrodos (cm/h).
Ws: Peso específico del grafito (kg/cm3).
Secc: Sección del electrodo (cm2).
I: Corriente o amperaje (A).
D: Diámetro del electrodo en pulgadas.
Wh: Consumo específico de energía eléctrica (t/h).
X: Reactancia operacional del horno (Ohm).
Tan fi: Tangente del ángulo fi.
K: Calidad de los electrodos.
qee: Consumo de energía eléctrica.
Kox: Factor proporcional a la intensidad de oxidación.
Tox: Tiempo de exposición a la oxidación (h).
H: Distancia bóveda – baño (m).
Tint: Temperatura interior (ºK).
Text: Temperatura exterior (ºK).
Pacero: Peso del acero (kg) o (t).
Vacero: Volumen del acero (m3).
ρacero: Densidad del acero (kg/m3).
s: Diámetro del segmento esférico (m).
h: Altura segmento esférico (m).
r: Radio segmento esférico (m).
Dbaño: Diámetro del baño (m).
Dinterior: Diámetro interior (m).
Hbaño: Altura baño (m).
H1: Altura de la cuba o cámara de reacción (m).
Htotal: Altura total del horno (m).
Dr: Flecha de la bóveda (m).
Db: Diámetro de la bóveda (m).
Hr: Altura de la bóveda (m).
rint: Radio interior (m).
rext: Radio exterior (m).
eladrillo: Espesor ladrillo (m).
eplancha: Espesor plancha (m).
Enecesaria: Energía para una tonelada de acero (kWh/t).
Qe: Energía necesaria (kWh).
Qn: Energía neta para la fundición (W).
Aext: Área externa cilindro (m2).
Aint: Área interna cilindro (m2).
Am: Área media logarítmica cilindro (m2).
Kladrillo: Conductividad térmica ladrillo cilindro (W/m·ºK).
Sint: Diámetro semiesfera interior (m).
Sext: Diámetro semiesfera exterior (m).
Hsemiesfera: Altura semiesfera (m).
Ktladrillo: Conductividad térmica ladrillo tapa (W/m·ºK).
Atext: Área externa techo (m2).
Atint: Área interna techo (m2).
1 4Atm: Área media logarítmica techo (m2).
: Rendimiento (%).
Dreac: Diámetro zona de reacción (m).
Dal electrodo: Diámetro al electrodo (m).
Delectrodo: Diámetro del electrodo (mm).
dc: Densidad de corriente por el electrodo (A/cm2).
ρc: Densidad de corriente junta cobre-electrodo (A/mm2).
Ajunta: Área junta cobre-electrodo (mm2).
Hpe: Altura portaelectrodo (mm).
Pefectivo: Perímetro efectivo portaelectrodo (mm).
Eléctrica: Densidad eléctrica (A/mm2).
e: Espesor portaelectrodo (mm).
ereal: Espesor real portaelectrodo (mm).
R1 = Wr1: Reacción 1 engrane de volteo (kN).
R2 = Wr2: Reacción 2 engrane de volteo (kN).
Wt1: Reacción tangencial 1 engrane de volteo (kN).
Wt2: Reacción tangencial 2 engrane de volteo (kN).
W1 y W2: Carga total 1 y 2 engrane de volteo (kN).
Tp1 y Tp2: Par torsión 1 y 2 engrane de volteo (Nm).
Pd: Paso diametral (mm-1).
z: Número de dientes del engrane de volteo.
N1 y N2: Potencia de accionamiento 1 y 2 engrane de volteo (kW).
n: Velocidad de rotación (rpm).
Vr: Velocidad de desplazamiento (m/seg).
σb1 y σb2: Tensión a la flexión admisible (N/mm2).
B: Ancho de la cara del diente (mm).
Ao: Área inicial portaelectrodo (mm2).
Af: Área final portaelectrodo (mm2).
αCu: Coeficiente de dilatación lineal del cobre (1/ºC).
∆t: Diferencia de temperaturas (ºC o ºK).
εp: Coeficiente de deformación del portaelectrodo.
σCu: Resistencia a la tracción del cobre (N/mm2).
Ecu: Módulo de elasticidad del cobre (N/mm2).
Pmax: Presión máxima del perno (N/mm2).
Fmax: Fuerza máxima del perno (N/mm2).
Aperno: Área del perno (mm2).
#perno: Número de pernos.
IBH: Corriente de baja del horno (A).
UBH: Tensión de baja del horno (V).
STB: Potencia aparente transformador de baja (KVA).
IAH: Corriente de alta del horno (A).
UAH: Tensión de alta del horno (V).
STA: Potencia aparente transformador de alta (KVA).
Nu: Número de Nusselt.
Pr: Número de Prandt.
Gr: Número de Grashof.
1 5
RESUMEN
El tema que trata el presente trabajo de investigación:
“DISEÑO DE UN HORNO ELÉCTRICO POR ARCO CON CAPACIDAD DE 500 kg
PARA EL TALLER DE FUNDICIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELECTROMECÁNICA”, abarca en principio en el capítulo 1 a
realizar una justificación del porque la propuesta presentada.
En el capítulo 2, se describen algunos hornos eléctricos
utilizados para la fusión y características de algunos
materiales que son posibles de fundir.
En el capítulo 3, se hace una descripción del sistema
eléctrico que tiene un horno eléctrico por arco, definiendo en
principio algunos fenómenos y características de los
componentes eléctricos como por ejemplo los electrodos
utilizados.
En el capítulo 4, describe la estructura mecánica del horno
eléctrico por arco. En realidad se hace una descripción de los
ladrillos refractarios una parte esencial del horno.
En el capítulo 5, se hace descripción de un estudio acerca de
un componente importante, como es el desgaste de los
electrodos a causa de su operación. De la misma forma se tiene
una aplicación práctica de estas relaciones de una fundición
con un horno de estas características ubicadas en la ciudad de
Oruro.
En el capítulo 6, se realiza cálculos y dimensionamiento de
los componentes tanto mecánicos como eléctricos, para
posterior plasmarlos en planos.
En el capítulo 7, se hace un estudio económico tomando en
cuenta la estructura mecánica, el sistema eléctrico propuesto
y el costo total.
Para culminar en la parte de anexos se incorpora cuadros de
los que se extrajo información, catálogos de aceros y
ladrillos refractarios.
Jhonny Freddy Copa Roque
INTRODUCCIÓN1.1 ANTECEDENTES
1.1.1 PRODUCCIÓN
El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a
la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso
productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son
una de las herramientas
manera automática los deben
Fig. 1.1.
El consumo mundial de productos de acero acabados en 2005
registró un aumento de aproximadamente un 6% y supera
actualmente los mil millones
consumo aparente resulta sumamente dispar entre las
principales regiones geográficas. El consumo aparente,
excluida China, experimentó una caída del 1,0% debida,
fundamentalmente, a la notable disminución observada en Europa
y Norteamérica. China, por el contrario, registró un
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES
PRODUCCIÓN DEL HIERRO Y EL ACERO
El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a
la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso
productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son
una de las herramientas utilizadas por los ingenieros y que de
manera automática los deben aplicar o elaborar.
Fig. 1.1.- Proceso de obtención del arrabio.
El consumo mundial de productos de acero acabados en 2005
registró un aumento de aproximadamente un 6% y supera
actualmente los mil millones de toneladas. La evolución del
consumo aparente resulta sumamente dispar entre las
principales regiones geográficas. El consumo aparente,
excluida China, experimentó una caída del 1,0% debida,
fundamentalmente, a la notable disminución observada en Europa
y Norteamérica. China, por el contrario, registró un
1 6
El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a
la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso
productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son
ngenieros y que de
El consumo mundial de productos de acero acabados en 2005
registró un aumento de aproximadamente un 6% y supera
de toneladas. La evolución del
consumo aparente resulta sumamente dispar entre las
principales regiones geográficas. El consumo aparente,
excluida China, experimentó una caída del 1,0% debida,
fundamentalmente, a la notable disminución observada en Europa
y Norteamérica. China, por el contrario, registró un
1 7incremento del consumo aparente del 23% y representa en la
actualidad prácticamente un 32% de la demanda mundial de
acero. En Europa y Norteamérica, tras un año 2004 marcado por
un significativo aumento de los stocks motivado por las
previsiones de incremento de precios, el 2005 se caracterizó
por un fenómeno de reducción de stocks, registrándose la
siguiente evolución: -6% en Europa, -7% en Norteamérica, 0,0%
en Sudamérica, +5% en CEI, +5% en Asia (excluida China), +3%
en Oriente Medio (Fuente: Wikipedia, la enciclopedia libre).
La producción mundial de acero bruto en 2005 ascendió a
1.129,4 millones de toneladas, lo que supone un incremento del
5,9% con respecto a 2004. Esa evolución resultó dispar en las
diferentes regiones geográficas. El aumento registrado se debe
fundamentalmente a las empresas siderúrgicas chinas, cuya
producción se incrementó en un 24,6%, situándose en 349,4
millones de toneladas, lo que representa el 31% de la
producción mundial, frente al 26,3% en 2004. Se observó
asimismo un incremento, aunque más moderado, en India
(+16,7%). Asia produce actualmente la mitad del acero mundial,
a pesar de que la contribución japonesa se ha mantenido
estable. Paralelamente, el volumen de producción de las
empresas siderúrgicas europeas y norteamericanas se redujo en
un 3,6% y un 5,3% respectivamente (Fuente: Wikipedia, la
enciclopedia libre). Los procesos para la obtención de hierro
fueron conocidos desde el año 1200 a.C. Los principales
minerales de los que se extrae el hierro son:
Cuadro 1.1.- Minerales de hierro.
Hematita (mena roja) 70% de hierro
Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro
Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro
Limonita (mena café) 60-65% de hierro
1 8La mena café es la mejor para la producción de hierro, existen
grandes yacimientos de este mineral en Estados Unidos y en
Suecia. En todo el mundo se pueden encontrar grandes
cantidades de pirita, pero no es utilizable por su gran
contenido de azufre.
a b c
Fig. 1.2.- Forma Física: a) Magnetita, b) Hematites Roja,
c) Limonita o Hematites Parda.
Para la producción de hierro y acero son necesarios cuatro
elementos fundamentales:
1. Mineral de hierro
2. Coque
3. Piedra caliza
4. Aire
Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y
preparados antes de que se introduzcan al sistema en el que se
producirá el arrabio.
El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de
carbono no está controlado y la cantidad de azufre rebasa los
mínimos permitidos en los hierros comerciales. Sin embargo es
el producto de un proceso conocido como la fusión primaria del
hierro y del cual todos los hierros y aceros comerciales
proceden.
A la caliza, el coque y el mineral de hierro se les prepara
antes de introducirse al alto horno para que tengan la
calidad, el tamaño y la temperatura adecuada, esto se logra
1 9por medio del lavado, triturado y cribado de los tres
materiales.
En nuestro país actualmente se tienen industrias que realizan
este trabajo, sin embargo la producción de acero es
insuficiente ante la creciente demanda de repuestos de grandes
empresas transnacionales como los son INTI RAYMI y SAN
CRISTOBAL, solo mencionar algunos ejemplos. Las empresas
nacionales dedicadas al rubro de la fundición utilizan métodos
que en su mayoría son por procesos de fusión por inducción,
entre estas se citan: Industrias Eduardo, Fundición Chavarria,
Tecno Acero entre otras. Y métodos de fusión por arco
eléctrico los utilizan: Fundición Aceros Tesa, Fundición
Taurus y Fundición Catavi (otrora parte de la COMIBOL, que
actualmente está paralizada).
De la misma manera en los últimos tiempos en nuestro país se
ha descubierto un gran potencial siderúrgico (YACIMIENTO DEL
MUTÚN), con una reserva importante de hierro con una pureza
(riqueza) promedio del 50 %, que es la materia base de las
diferentes aleaciones de acero. La empresa que realiza los
trabajos de montaje de la planta (JINDALL STEEL), realizará
los trabajos de transformación del mineral de hierro en acero
(perfiles, planchones, palanquilla y fierro de construcción).
Dentro de todo este proceso dicha empresa utilizará un horno
eléctrico por arco para transformar los pellets de hierro en
acero para su posterior obtención de los productos
anteriormente mencionados, mediante un proceso denominado
colada continua.
1.2 PROBLEMATIZACIÓN
¿Cuál es la problemática?
La problemática que se pretende resolver es, la necesidad de
formar recursos humanos en la carrera de Ingeniería Mecánica y
Electromecánica, capacitados en el área de la fundición del
2 0acero. Y como carrera con acreditación al MERCOSUR es
necesario tener un equipamiento para satisfacer esta
necesidad.
¿Por qué un horno eléctrico por arco?
En primer término un proceso de fusión mediante este tipo de
horno, nos permite fundir aceros de diferentes variedades e
incluso algunas aleaciones. Este proceso también permite
obtener elevadas temperaturas suficientes para la fundición
del acero y otras aleaciones especiales.
¿Cuál es la aplicación de la fundición en el desarrollo de los
países?
Es sumamente elevada la importancia de la producción de piezas
fundidas, casi todas las máquinas y aparatos tienen piezas de
fundición. No hay rama en la construcción de maquinaria, la
industria de fabricación de aparatos y en la misma
construcción, donde no se utilicen piezas fundidas. La
fundición es uno de los métodos mas viejos utilizados aún en
la antigüedad para producir artículos de metal, inicialmente
se cobre y bronce, luego de hierro colado y mas tarde de acero
y otras aleaciones. El rápido desarrollo de la tecnología
plantea ante la producción de piezas fundidas el problema de
la satisfacción de las demandas de las diferentes ramas de la
industria en piezas fundidas y elevación constante de su
producción. Es por esa razón que se han desarrollado métodos
de fundición con el fin de obtener piezas fundidas de diversas
características, como por ejemplo los aceros en sus diferentes
variedades, que en hornos que utilizan combustibles es muy
difícil su obtención y además el costo que representa, así
como su impacto ambiental y regular distribución.
2 11.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
• Proponer el diseño de este horno tomando en cuenta que
esto incluye la estructura metálica (parte mecánica) y su
mando respectivo (sistema eléctrico), con una capacidad
de 500 kg.
1.3.2 OBJETIVO ESPECÍFICO
• Determinar y obtener información de las variables que
permiten el funcionamiento de estos hornos.
• Hacer el estudio de las ventajas y desventajas que este
tipo de horno tiene respecto a los otros.
• Determinar el tamaño y la capacidad adecuada tomando en
cuenta el estudio en el consumo eléctrico.
• Analizar algunos fenómenos relacionados con su
funcionamiento.
1.4 JUSTIFICACIÓN
En nuestra carrera se tiene dos materias relacionadas con esta
área que son MEC–2239 “Mecánica de Fabricación” y MEC-2243
“Procesos de Manufactura”, que en su parte de taller no se
cuenta con materiales y equipos adecuados relacionado con el
actual avance siderúrgico en el mundo y en particular Bolivia.
Por lo tanto el presente trabajo pretende proponer un
equipamiento significativo de nuestro taller para así formar
en un futuro cercano profesionales con sólidos conocimientos
en esta área.
Es de conocimiento nacional e internacional que Bolivia posee
un yacimiento rico en hierro con una reserva que dentro los
próximos 40 años solo se explotará el 2% de toda esta riqueza
(Fuente: Matutino EL DEBER 2005).
2 2
Fig. 1.3.- Proceso Industrial del Mutún (Fuente: EL DEBER).
1.5 MARCO METODOLÓGICO
Este tema de investigación es bastante amplio porque en forma
general abarca muchas áreas relacionadas a la INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA en particular, pero se va a requerir
otras que darán su aporte significativo. Se utilizará algunos
cuadros estadísticos comparando variables de funcionamiento.
Se hará cálculos de las partes críticas eléctricas y
mecánicas, utilizando para ello softwares de respaldo y
dibujo.
2 3CAPÍTULO II
PROCESOS DE FUNDICIÓN 2.1 MARCO TEÓRICO
2.1.1 HORNOS ELÉCTRICOS
Un horno de arco eléctrico (siglas en inglés: EAF “Electric
Arc Furnace”) es un horno que se calienta por medio de un arco
eléctrico. Los tamaños de un horno de arco eléctrico van desde
la tonelada de capacidad (utilizado en fundiciones) hasta las
400 toneladas de capacidad utilizada en la industria
metalúrgica. Además, existen hornos de laboratorio que tienen
una capacidad de apenas doce gramos. La temperatura en el
interior de un horno de arco eléctrico puede alcanzar los 1800
grados celsius (ºC).
2.1.2 HISTORIA
Fig. 2.1.- Taller de fundición con dos hornos de arco eléctrico.
El primer horno eléctrico de arco fue desarrollado por el
francés Paul Héroult, con una planta comercial establecida en
EE.UU. en 1907. En principio, el acero obtenido en horno por
arco eléctrico era un producto especial para la fabricación de
máquinas herramienta y de acero para resortes. También se
utilizaron para preparar carburo de calcio para lámparas.
En el siglo XIX, el horno de arco eléctrico se empezó a
emplear en la fundición de hierro. Sir Humphry Davy llevó a
cabo una demostración experimental del horno en 1810; el
2 4método de soldadura por arco eléctrico fue investigado por
Pepys en 1815; Pinchon intentó crear un horno electrotérmico
en 1853; y, en 1878 - 79, Sir William Siemens patentó el horno
de arco eléctrico. El horno eléctrico de Stassano era un horno
de arco que rotaba para mezclar la colada.
Los hornos de arco eléctrico fueron utilizados en la Segunda
Guerra Mundial para la producción de aleaciones de acero, fue
después cuando la fabricación de acero por este método comenzó
a expandirse. El bajo coste en relación a su capacidad de
producción permitió establecerse nuevas acerías en Europa en
la postguerra, y también permitió competir en bajo coste con
los grandes fabricantes de Estados Unidos, tales como
Bethlehem Steel y U.S. Steel, con productos de viguería,
embarrados, cables y laminados para el mercado estadounidense.
Cuando Nucor, que ahora es uno de los mayores productores de
acero de los Estados Unidos, decidió entrar en el mercado de
aceros alargados en 1969, comenzaron con una acería pequeña,
en cuyo interior se encontraba el horno de arco eléctrico, y
que pronto le siguieron otros fabricantes. Mientras Nucor
crecía rápidamente a lo largo de la costa este de los Estados
Unidos, las empresas que le seguían con operaciones
mercantiles localizadas para aceros alargados y viguería,
donde el uso del horno de arco eléctrico permitía flexibilidad
en las plantas de producción, adaptándose a la demanda local.
Este mismo patrón fue seguido en otros países, en donde el
horno de arco eléctrico se utilizaba principalmente para
producción de viguería.
En 1987, la compañía Nucor tomó la decisión de expandir su
negocio en el mercado de productos laminados, utilizando para
ello el horno de arco eléctrico. El hecho de que un horno de
arco eléctrico use acero procedente de chatarra como materia
prima tiene un impacto en la calidad de un producto laminado,
debido al control de calidad limitado sobre las impurezas que
contienen un acero procedente de chatarra.
2 52.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS HORNOS ELÉCTRICOS
Producen temperaturas muy elevadas y son los más indicados
para la desulfuración y desfosforación de la fundición y para
la obtención de aceros especiales, porque en ellos el metal
que se elabora se halla ya libre de todo cuerpo extraño (aire,
gas, carbón, etc.).
Pueden usarse para el afinamiento de la fundición cargándolos
de trozos de hierro, virutas, etc. Y haciendo luego la
adicción de los elementos necesarios. La potencia de los
hornos eléctricos se expresa por los kilovatios (kW) de
corriente absorbida, que en los hornos de gran capacidad
sobrepasan el millar. La cantidad de calor que produce un kWh
se obtiene por la fórmula:
Los hornos eléctricos pueden ser de resistencia, de arco y de
inducción.
2.2.1 HORNO DE RESISTENCIA
Se basa en el principio de que un cuerpo conductor atravesado
por la corriente eléctrica se calienta hasta fundirse.
Prácticamente estos hornos (construidos con materiales de alta
resistencia eléctrica) se usan hoy mas bien para producir
temperatura hasta 1000 °C para los distintos tratamientos
térmicos, y muy pocos para fusión de acero.
2.2.2 DE ARCO VOLTAICO
Es un flujo de chispas entre dos conductores eléctricos
aproximados, que da una luz vivísima y una temperatura de
3000°C. Un polo esta constituido por electrodos de grafito o
de carbón y el otro es el mismo acero que se quiere fundir.
2 6
Fig. 2.2.- Arco Eléctrico en un horno.
En este sistema, que es el más empleado, la corriente pasa a
través del material y se llama por esto arco directo, mientras
que si el arco se establece entre los extremos se llama arco
indirecto.
Existen y funcionan hornos por arco de varios tipos (Stassano,
Heroul, Girod, Fiat, etc.) formados por un recipiente
cilíndrico de chapas y perfilados de hierro revestido de
material refractario cubiertos de un cielo raso que los cierra
completamente. En la parte delantera hay una puerta para la
carga del material y el agujero de colada; en el cielo raso se
encuentran tres agujeros para el paso de los electrodos. La
base es curva y apoya sobre los rieles de manera que se puede
inclinar para verter la colada. Los hornos de arco funcionan
con un voltaje muy bajo (150 voltios) y fuerte amperaje (1500
a 4000 amperios), y la regulación de los electrodos es
automática.
2.2.3 DE INDUCCIÓN
No es mas que un gran transformador en el cual el circuito
secundario esta constituido por material a elaborar. En ellos
la corriente de las líneas que circula en las bobinas es de
poca intensidad y de gran voltaje, mientras que la corriente
inducida en el circuito secundario, formado por el material
metálico colocado en la solera o crisol del horno y es de poco
2 7voltaje y gran intensidad. Es este fuerte amperaje lo que
determina en el horno este aumento de temperatura que funde el
acero colocado en el crisol.
Fig. 2.3.- Horno de Inducción.
Para iniciar el trabajo en esta clase de hornos hay que
depositar en la solera una chapa bien caliente sobre la cual
se hace luego la carga del material a tratar. Aunque mas
costosos que los hornos a combustión, los eléctricos son
preferidos por la uniformidad de calentamiento y por la pureza
y homogeneidad de los aceros obtenidos.
Fig. 2.4.- Esquema de un Horno Eléctrico de inducción.
El funcionamiento del Horno de inducción es el siguiente:
1. Por medio del control de velocidad se hace funcionar el
motor para proporcionarle energía mecánica al alternador
de alta frecuencia.
2 82. El alternador de alta frecuencia proporciona la energía
alterna utilizada por el horno de inducción, esta energía
pasa a través de un banco de capacitores automáticos para
poder regular el factor de potencia.
3. Un sensor de temperatura registra la temperatura del
horno, la señal es transmitida a un indicador de
temperatura y a su vez a un controlador o variador de
velocidad.
4. El variador de velocidad regula las revoluciones por
minuto, al hacer esto esta variando la frecuencia del
alternador.
Los hornos de inducción utilizan un tipo de simbología que
mostramos a continuación:
Fig. 2.5.- Simbología utilizada en un horno de Inducción.
Ventajas y Desventajas del horno de Inducción
• Los hornos son siempre rebatibles mecánica o
hidráulicamente, y llevan el perno de rotación bajo la
piquera de colada.
• Los hornos emplean corriente monofásica si son de poca
capacidad, y corriente trifásica, con más canales, si son
grandes.
• El factor de potencia es, aproximadamente 0,70 lo que
obliga, en la mayoría de los casos, a acoplar uno o más
condensadores para aumentarlo a 0,80.
2 9• Las pérdidas de material por oxidación son mínimas y el
funcionamiento resulta económico.
• Su producción es de gran calidad, con oxidaciones muy
reducidas y análisis constantes.
• Se obtiene también la supresión de los electrodos, una
economía en los gastos de funcionamiento y un menor
consumo de corriente eléctrica.
• Los gastos de instalación son muy elevados. Se emplean
particularmente en las fundiciones de aceros aleados
especiales o de aleaciones de hierro colado y en menor
escala en las fundiciones de hierro colado gris.
• Son menos riesgosos para la planta.
• No hacen ruido.
• No son construidos en el país.
2.3 CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS
Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y
mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes
en su composición y los diversos tratamientos térmicos,
químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros
con combinaciones de características adecuadas para infinidad
de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades
genéricas:
• Su densidad media es de 7850 kg/m3.
• En función de la temperatura el acero se puede
contraer, dilatar o fundir.
• El punto de fusión del acero depende del tipo de
aleación. El de su componente principal, el hierro
es de alrededor de 1510 ºC, sin embargo el acero
presenta frecuentemente temperaturas de fusión de
alrededor de 1375 ºC (2500 ºF). Por otra parte el
acero rápido funde a 1650ºC
• Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 ºC
(5400 ºF).
3 0• Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de
las aleaciones usadas para fabricar herramientas.
• Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos
delgados llamados alambres.
• Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas
llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de
acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor,
recubierta, generalmente de forma electrolítica, por
estaño.
• Permite una buena mecanización en máquinas
herramientas antes de recibir un tratamiento
térmico.
• Algunas composiciones y formas del acero mantienen
mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite
elástico.
La fusión consiste en hacer pasar los metales y sus aleaciones
del estado sólido al estado líquido, generando determinada
cantidad de calor, bien definida y característica para cada
metal o aleación. Dependiendo de su contenido en carbono se
clasifican en:
• Acero bajo en carbono: menos del 0,25% de C en peso. Son
blandos pero dúctiles. Se utilizan en vehículos,
tuberías, elementos estructurales, etc. También existen
los aceros de alta resistencia y baja aleación, que
contienen otros elementos aleados hasta un 10% en peso;
tienen una mayor resistencia mecánica y pueden ser
trabajados fácilmente.
• Acero medio en carbono: entre 0,25% y 0,6% de C en peso.
Para mejorar sus propiedades son tratados térmicamente.
Son más resistentes que los aceros bajos en carbono, pero
menos dúctiles; se emplean en piezas de ingeniería que
requieren una alta resistencia mecánica y al desgaste.
• Acero alto en carbono: entre 0,60% y 1,4% de C en peso.
Son aún más resistentes, pero también menos dúctiles. Se
3 1añaden otros elementos para que formen carburos, por
ejemplo, con wolframio se forma el carburo de wolframio,
estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean
principalmente en herramientas.
• También existe otra clasificación de los aceros al
carbono (sin alear) según su contenido en carbono:
o Los aceros hipoeutectoides, cuyo contenido en
carbono a temperatura eutectoide (727°C) oscila
entre 0.02% y 0,77%.
o Los aceros eutectoides cuyo contenido en carbono es
de 0,77%.
o Los aceros hipereutectoides con contenidos en
carbono de 0,77% a 2,11%
• Aceros inoxidables: uno de los inconvenientes del hierro
es que se oxida con facilidad. Hay una serie de aceros a
los que se les añaden otros elementos aleantes
(principalmente cromo) para que sean más resistentes a la
corrosión, se llaman aceros inoxidables.
• Fundición: cuando el contenido en carbono es superior a
un 2,11% en peso, la aleación se denomina fundición.
Generalmente tienen entre un 3% y un 4,5% de C en peso.
Hay distintos tipos de fundiciones (gris, esferoidal,
blanca y maleable); según el tipo se utilizan para
distintas aplicaciones: en motores, válvulas, engranajes,
etc.
Como se comprende fácilmente, después de que ha alcanzado la
temperatura o punto de fusión es necesario aplicar más calor
para poder transformar el metal o la aleación de sólido a
líquido. Durante este periodo la temperatura no aumenta y la
cantidad de calor generada destinada solamente a disgregar el
estado sólido, se llama calor latente de fusión. Sí cuando
toda la masa es líquida, se continúa generando calor, la
temperatura vuelve a aumentar y el metal se recalienta.
3 2La siguiente tabla indica los puntos de fusión, calores
específicos medios y calores latentes de fusión de algunos de
los metales y aleaciones más corrientes empleados en
fundición.
Cuadro 2.1: Propiedades de los materiales
Fuente: Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Acero"
2.4 ESTRUCTURA GENERAL DE UN HORNO POR ARCO
Se utilizan, principalmente, para la fabricación de acero a
partir de chatarra y/o prerreducidos. En un horno eléctrico de
arco se pueden distinguir 3 partes fundamentales:
Metal
ó
aleación
Temperatura
de fusión
0C
Calor
específico
del sólido
Calor
específico
del líquido
Calor
latente de
fusión
Estaño 232 0.056 0.061 14
Plomo 327 0.031 0.04 6
Zinc 420 0.094 0.121 28
Magnesio 650 0.25 ----- 72
Aluminio 657 0.23 0.39 85
Latón 900 0.092 ----- ----
Bronce 900 a 960 0.09 ----- ----
Cobre 1083 0.094 0.156 43
Fundición
gris
1200 0.16 0.20 70
Fundición
blanca
1100 0.16 ---- ----
Acero 1400 0.12 ---- 50
Níquel 1455 0.11 ---- 58
3 3
Fig. 2.6.- Estructura de Horno Eléctrico por arco.
2.4.1 PARTE MECÁNICA
Compuesta de:
- Cuba.
- Anillos de bóveda.
- Plataforma.
- Mecanismo de basculación.
- Brazos portaelectrodos y columnas.
- Mecanismo de accionamiento de electrodos.
- Superestructura.
- Vigas de suspensión de bóveda.
- Mecanismo de elevación y giro de bóveda.
2.4.2 PARTE ELÉCTRICA
Compuesta de:
- Seccionador de entrada.
- Interruptor general.
- Transformador de potencia, (reductor de tensión).
- Paneles de mando y control.
3 4- Embarrado secundario.
- Batería de condensadores.
2.4.3 ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS
- Circuito hidráulico.
- Equipo de regulación.
Por lo regular son hornos que sólo se cargan con chatarra de
acero de alta calidad. Son utilizados para la fusión de aceros
para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la
temperatura o inoxidables. Considerando que estos hornos son
para la producción de aceros de alta calidad siempre están
recubiertos con ladrillos de la línea básica.
Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270
toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se
requieren aproximadamente tres horas y 50000 kWh. También en
estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una lanza.
Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres electrodos de
grafito los que pueden llegar a tener 760 mm de diámetro y
longitud de hasta 12 m. La mayoría operan a 150 V y la
corriente eléctrica es de 12000 A. Estos equipos tienen un
crisol o cuerpo de placa de acero forrado con refractario y su
bóveda es de refractario también sostenida por un cincho de
acero, por lo regular enfriado con agua. Para la carga del
horno los electrodos y la bóveda se mueven dejando descubierto
al crisol, en el que se deposita la carga por medio de un
puente grúa. Estos equipos son los más utilizados en
industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la producción
del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada,
aleaciones especiales, etc.
3 5CAPÍTULO III
SISTEMA ELÉCTRICO 3.1. ARCO ELÉCTRICO
Fig. 3.1.- Forma de un Arco Eléctrico.
En electricidad se denomina arco eléctrico o también arco
voltaico a la descarga eléctrica que se forma entre dos
electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados
en el seno de una atmósfera gaseosa enrarecida, normalmente a
baja presión, o al aire libre. Fue descubierto y demostrado
por primera vez por el químico británico Humphry Davy en 1800.
Para iniciar un arco se ponen en contacto, brevemente, los
extremos de dos electrodos, usualmente en forma de lápiz, por
lo general de grafito, y se hace pasar una corriente intensa a
través de ellos. Esta corriente provoca un gran calentamiento
en el punto de contacto, que al separarse los electrodos, se
forma entre ellos una descarga luminosa similar a una llama.
En un arco abierto al aire a presión normal el electrodo
alcanza una temperatura de 3500 ºC. Durante el tiempo de la
descarga se produce una luminosidad muy intensa y un gran
desprendimiento de calor. Ambos fenómenos, en caso de ser
accidentales, pueden ser sumamente destructivos, como ocurre
con la perforación de aisladores en las líneas de transporte
3 6de energía eléctrica o de los aislantes de conductores y otros
elementos eléctricos o electrónicos.
3.2 APLICACIONES DEL ARCO ELÉCTRICO
El arco eléctrico utilizado de forma controlada se ha empleado
como fuente de luz, antes de la invención de la lámpara
incandescente e incluso después, en la industria
cinematográfica para conseguir fuertes intensidades luminosas
en la filmación de películas así como en los proyectores de
las salas de cine. Los efectos caloríficos del arco eléctrico
se continúan utilizando en la industria para la soldadura de
metales y otros procedimientos metalúrgicos. En este último
tipo de aplicaciones el intenso calor generado por el arco
eléctrico suele utilizarse en hornos especiales para fundir
materiales refractarios. En este tipo de hornos pueden
alcanzarse fácilmente temperaturas del orden de los 3500 ºC.
La ventaja especial de este procedimiento es una completa
independencia a la hora de elegir los productos a aplicar
(chatarra, esponja de hierro, arrabio así como otro tipo de
aleación).
3.3 APLICACIONES EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO
La energía eléctrica también es muy utilizada para la
producción de calor por medio del arco voltaico en los hornos
de fundición, es posible fundir a partir de chatarra de
hierro, de cobre o de otros metales, de difícil fusibilidad en
hornos de reducción de óxidos metálicos (en estos últimos los
electrodos penetran en la masa constituida por los óxidos
metálicos a reducir).
3.4 SISTEMA ELÉCTRICO DEL HORNO POR ARCO
En general, los hornos de arco se conectan a una línea
eléctrica de 6.9 a 40 kV. Existen instalaciones conectadas
directamente a una tensión de 130 kV e incluso 220 kV, pero lo
3 7mas frecuente es disponer un transformador escalón para pasar
de la línea de alta tensión (130 o 220 kV) a la tensión de
entrada a la subestación del horno, tal como se muestra en la
figura.
Fig.3.2.- Esquema eléctrico básico.
Dentro de una subestación propia de horno los elementos
principales son:
- Los seccionadores de entrada con fusibles, (1) para
la instalación eléctrica del horno y (2) para la
puesta a tierra de la línea de entrada.
- El interruptor general (3), de diseño específico para
hornos de arco, que permite un alto número de
maniobras de desconexión del horno en carga. Los dos
tipos más utilizados son el interruptor de vacío y el
de aire comprimido, quedando para bajas potencias el
interruptor magnético al aire.
- El transformador de horno (4) para reducir la tensión
de entrada (10 a 40 kV y muy frecuentemente 30 kV) a
3 8las tensiones requeridas para el funcionamiento del
horno.
Son frecuentes algunos casos:
- El sistema de protección (5) con pararrayos auto
valvulares de ZnO.
- El equipo de filtrado de armónicos y de corrección
del flicker, cuando la capacidad de la línea no es
suficiente.
Fig. 3.3.- Esquema eléctrico de la subestación del horno.
A ambos lados del interruptor general (3) se disponen los
transformadores de medida de tensión (6) e intensidad (7) en
alta tensión. Asimismo en el lado secundario del transformador
principal (4) se disponen los transformadores reductores de
3 9tensión y de medida de intensidad (8), cuyas señales van al
panel de control y al equipo de regulación de electrodos.
Por las intensidades muy altas del circuito secundario a
tensiones del orden de 1000 V y las elevadas tensiones del
primario del transformador (normalmente 10 a 40 kV pero
pudiendo llegar en ocasiones a 110 – 220 kV), y cableado
correspondientes para asegurar un funcionamiento continuo, en
muchos casos de 24 horas/día, 7 días/semana.
3.5 EFECTOS ELÉCTRICOS SOBRE LA LÍNEA DE SUMINISTRO
3.5.1 GENERALIDADES
La alimentación eléctrica de un horno de arco de alta potencia
sufre unas variaciones en la potencia demandada que pueden ser
elevadas, sobre todo en la primera parte de la fusión. La
tensión en el arco no es sinusoidal, sino rectangular, lo que
introduce armónicos en el circuito. Asimismo, la intensidad en
el circuito secundario tampoco es exactamente sinusoidal
aunque la desviación es pequeña. Finalmente, se pueden
producir en el circuito de alta tensión puntas de tensión en
determinadas circunstancias que aconsejan la instalación de
limitadores de tensión adecuados.
3.5.2 PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN
El circuito equivalente del horno de arco es muy simple:
Fig. 3.4.- Circuito equivalente.
X es la reactancia del circuito, V es la tensión en vacío, Va
es la tensión de arco e I es la corriente. El arco es
4 0resistivo, por tanto, la corriente está en fase con la tensión
de arco. La tensión de arco es definida por la longitud del
arco. Las principales correlaciones entre los parámetros son
(para un circuito monofásico):
Puede ser incluida la resistencia de pérdidas del circuito
para calcular el rendimiento eléctrico del horno.
Una pequeña complicación es el hecho de la reactancia del
circuito variar en función de la etapa de operación y del
coseno fi. Por ese motivo, para hacer los cálculos de los
parámetros operacionales del horno generalmente es necesario
partir de un determinado coseno fi y, para cada etapa de
operación, afectar a la reactancia del correspondiente factor
operacional (que puede variar entre 1,05 e 1,45
aproximadamente).
3.5.3 PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA
Para producir una tonelada de acero es necesaria una cantidad
de energía que depende del tipo de carga metálica, del tipo de
producto, de la temperatura final, del tipo y cantidad de
escoria y de otros factores. Si el horno es mal operado, con
elevados tiempos de paradas, con frecuentes aperturas de la
bóveda o con tiempos de afine muy dilatados, los consumos de
energía por tonelada aumentan.
4 1Sin embargo, de un modo general, para producción de acero, en
condiciones normales, se espera que el horno consuma
aproximadamente 550 kWh por tonelada de acero
Una porción de esa energía es normalmente producida por medios
químicos, generalmente inyectando oxígeno, mas la principal
parte es suministrada por el arco eléctrico. Como ejemplo,
puede ser considerado un horno que opere consumiendo 30 Nm³ de
oxígeno por tonelada de acero producida.
En este caso, la energía suministrada por la combustión del
carbono será igual a:
Y, para completar la producción de una tonelada de acero serán
necesarios:
Que serán provistos por el arco eléctrico. La producción
horaria del horno será proporcional a la potencia activa (kW)
e inversamente proporcional al consumo específico de energía
eléctrica.
En el ejemplo anterior, si la potencia activa fuese de 44500
kW, la productividad sería:
4 2Si el horno tuviese una capacidad de 100 toneladas, el tiempo
de horno conectado (power on) sería de:
Y, si los tiempos de parada por colada fuesen de 0,25 h, el
tiempo total para producir las 100 toneladas (tiempo tap to
tap) sería de 1,25 horas, la productividad real sería:
Y, la producción en el período de 24 horas sería:
El consumo específico de energía depende fuertemente del tipo
de carga. Los hornos que utilizan carga de prerreducidos,
además de calentar la carga hasta la temperatura de sangrado
(1620 a 1735 ºC) precisan proveer la energía necesaria para
reducir porcentajes de óxido de hierro que pueden variar entre
5 y 10 %. La energía necesaria para reducir una tonelada de
óxido de hierro es muy elevada y, por ese motivo, el consumo
específico de energía operando con carga de prerreducidos
puede ser 50 a 100 kWh/t superior al de una carga de chatarra.
No obstante, los hornos que operan con alto porcentaje de
prerreducidos consiguen actualmente niveles muy elevados de
productividad debido a la excelente escoria espumosa, que
permite la utilización de elevados niveles de potencia por
tonelada, y a los bajos tiempos muertos.
3.5.4 REDUCCIÓN DE LOS CONSUMOS DE ELECTRODOS
El consumo de electrodos es el índice operacional que posee la
mayor dependencia con los parámetros eléctricos de operación.
Hasta los años 80, el consumo específico de electrodos de un
4 3horno de fusión era de 4 a 6 kilogramos de grafito por
tonelada de acero producida. Al final de los años 90, los
consumos eran del orden de 1,5 kg/t.
La reducción de los consumos de electrodos fue conseguida
principalmente a través del aumento de las relaciones
tensión/corriente. Los transformadores de los hornos fueron
modificados para operar con tensiones más elevadas y, para
mantener los bajos cosenos fi, necesarios para estabilizar el
arco en la fusión de chatarra, fueron instalados reactores en
serie. En el caso de los hornos que operan con carga continua
de prerreducidos o, en general, en hornos que operan con buena
escoria espumosa, la reducción de los consumos puede ser
obtenida operando con altas tensiones y alto coseno fi, sin
necesidad de reactores.
3.5.5 AUMENTO DE LA PRODUCTIVIDAD DE LOS HORNOS DE ARCO A TRAVÉS DEL AUMENTO DE LA TENSIÓN SECUNDARIA DE LOS TRANSFORMADORES
La ventaja de la operación con tensiones más elevadas ya era
defendida en el inicio de los años 80. Infelizmente, hasta el
final de esa década, pocos hornos habían sido modificados. En
Brasil se tuvo la oportunidad de realizar el proyecto del
aumento de las tensiones y potencias de los hornos de la
Siderúrgica Barra Mansa en 1988, modificando los
transformadores de 24 MVA - 415 V para 30 MVA - 830 V
Posteriormente, en los años 90, realizaron una gran cantidad
de repotenciaciones en diversos hornos del Brasil y de otros
países.
Las tensiones más elevadas permiten la operación con potencias
más altas sin necesidad de modificar el circuito secundario
del horno (barras, cables flexibles, buses, garras
portaelectrodos y electrodos). La inversión se paga en pocos
meses con la reducción de los consumos de electrodos. Para
4 4estabilizar el arco en la fusión es necesario aumentar la
reactancia del circuito, instalando reactores serie.
En el pasado, la operación con tensiones y potencias
específicas elevadas no era posible por causa del elevado
desgaste de refractarios que provocaba. Al final de los años
70, las paredes y bóvedas refrigeradas con agua permitieron
incrementar un poco las potencias y las tensiones. El
principal impulso para operar con altas tensiones y potencias
fue dado por el desarrollo de las escorias espumosas que
blindan el arco, protegiendo las paredes, lo cual ocurrió al
final de los años 80. Actualmente son utilizadas tensiones de
900 V y potencias de 45 MW en hornos de apenas 40 toneladas.
En los hornos de gran capacidad, que actualmente operan con
tensiones de 900 a 1300 V, todavía hay margen para aumentar
las tensiones hasta 2000 V o más (en hornos de 150 a 250
toneladas que operan con carga continua de prerreducidos),
disminuir los consumos de electrodos para menos de 1 kg/t y
aumentar la productividad hasta 250 t/h.
3.5.6 FLICKER PROVOCADO POR LOS HORNOS DE ARCO
Las variaciones de la longitud del arco provocan fluctuaciones
de tensión que se propagan por el circuito de alimentación
hasta llegar a los usuarios de baja tensión. Infelizmente, la
frecuencia de esas fluctuaciones coincide con la frecuencia de
fluctuación de la iluminación que es detectada por el ojo
humano (1 a 15 Hz, aproximadamente), provocando un cierta
incomodidad a los consumidores residenciales. Actualmente, el
nivel de flicker es medido por instrumentos calibrados de
acuerdo con los estudios de la UIE (Unión Internacional de
Electrotermia) realizados a partir de 1980 y posteriormente
adoptados por la norma IEC 868. La unidad de medición es el
Pst y, de acuerdo con las recomendaciones iniciales, un valor
de Pst igual o superior a 1 pu provocaría niveles de
perturbación considerados inadmisibles. El valor de Pst de
4 5referencia sería el medido en la Alta Tensión, en el llamado
punto común de acoplamiento con los otros consumidores. Sin
embargo, mediciones de campo realizadas posteriormente
mostraron que entre la alta tensión y la baja tensión ocurre
una atenuación natural del flicker, que, en ciertos casos,
puede llegar a 50 %, concluyéndose que para que el usuario
residencial, conectado en la baja tensión, observe un efecto
similar a 1 pu, el valor de Pst provocado por el horno sobre
la AT debería alcanzar valores muy superiores a 1 pu (2 pu, en
el caso de la atenuación de 50 %).
Los niveles de flicker son proporcionales a la relación entre
la potencia del horno y la potencia de cortocircuito del punto
común de acoplamiento con los otros consumidores. Por ese
motivo, la forma más directa de disminuir los niveles de
flicker es el aumento de la potencia de cortocircuito de la
red de alimentación o la reducción de la potencia del horno.
La primera, normalmente no puede ser realizada o exige
inversiones muy elevadas y, la segunda reduce la productividad
del horno. Actualmente, para reducir el flicker algunas
empresas recomiendan los compensadores shunt (SVC), los
cuales, utilizando bancos de capacitores fijos y reactancias
controladas por semiconductores, inyectan en la red cantidades
de energía reactiva de igual amplitud y signo opuesto a las
variaciones de reactivo demandadas por el horno.
Estos dispositivos, en general, son de elevado precio y baja
eficacia en la reducción del flicker.
3.5.7 FUERZAS ELECTRODINÁMICAS PROVOCADAS POR LAS CORRIENTES QUE CIRCULAN POR LOS BRAZOS Y ELECTRODOS
Las corrientes que circulan por los conductores del horno
provocan campos magnéticos variables creando fuerzas que
pueden llegar a quebrar los electrodos. Adicionalmente, las
fluctuaciones en baja frecuencia de la corriente provocan
4 6vibraciones en brazos y columnas del horno. Las fuerzas son
proporcionales a las corrientes de pico al cuadrado e
inversamente proporcionales a las distancias entre electrodos.
Por ese motivo, en algunos casos, después de la reducción de
los diámetros primitivos, realizada con la intención de
disminuir el índice de erosión del arco sobre los
refractarios, ocurrieron aumentos de las vibraciones en brazos
y quiebras de electrodos. Por otro lado, como la máxima
corriente depende de la tensión y es inversa de la reactancia,
en ciertos casos en los cuales fue aumentada la tensión sin el
adecuado aumento de la reactancia ocurrieron fallas
semejantes.
3.5.8 ROTACIÓN DE FASES Y APRIETE DE LOS ELECTRODOS
Este tal vez sea el más conocido efecto de los parámetros
eléctricos del horno. En general, las empresas que proveen
electrodos y asistencia técnica saben que la rotación de fases
debe ser antihoraria para que el momento de torsión sobre los
electrodos sea tal que provoque el ajuste de los mismos. Una
secuencia de fases en el sentido horario provoca aflojamiento
de los electrodos y, eventualmente, la caída de columnas.
El problema es que muchas veces se confunde la secuencia de
fases de alimentación (R, S, T) con la secuencia de fases
física (electrodos 1,2 y 3), que es la que realmente interesa,
llegándose a conclusiones equivocadas.
3.5.9 DESGASTE DE REFRACTARIOS
La erosión provocada por el arco sobre los refractarios fue
objeto de profundos estudios en los años 60 y 70 cuando
todavía no se disponía de paneles refrigerados ni de escorias
espumosas. W. Schwabe definió la expresión que permite evaluar
el grado de erosión provocado por el arco sobre las paredes
del horno. Actualmente, la preocupación con los refractarios
es menor, pero, de cualquier forma, el índice de erosión de
4 7refractarios continua siendo una herramienta útil para definir
el probable desgaste de refractarios cuando la escoria
espumosa no es adecuada o durante los períodos de final de
fusión cuando la chatarra ya está fundida y todavía no existe
escoria espumosa.
El índice de erosión de refractarios de Schwabe puede ser
resumido de la siguiente forma:
Donde V es la tensión del arco, P es la potencia del arco y
b es la distancia entre la faz del electrodo y la pared del
horno. Los factores que provocan aumento del desgaste del
refractario son los mismos que disminuyen el consumo de
electrodos.
3.5.10 OPERACIÓN EN EL PERÍODO DE ESCORIA ESPUMOSA
CON ALTOS FACTORES DE POTENCIA (COS FI)
Los aumentos de tensión realizados en los años 90 obligaron a
instalar reactores para mantener los cosenos fi en valores
inferiores a 0,80 durante el período de fusión. Sin embargo,
especialmente en los hornos que operan con carga continua o,
en general, en los hornos que operan con una buena escoria
espumosa, comprobamos que es posible operar con cosenos fi
próximo de 1 sin que ocurran inestabilidades del arco o
aumentos del factor de reactancia operacional. La operación
con altos cosenos fi permite la obtención de potencias activas
más altas sin necesidad de aumentar la potencia aparente
nominal de los transformadores, posibilitando nuevos aumentos
de productividad con reducción de los consumos de electrodos.
Para poder aumentar el coseno fi en este período es necesario
cortocircuitar los reactores.
4 83.5.11 ESPECIFICACIÓN DE TRANSFORMADORES Y REACTORES
Para determinadas capacidades de los hornos y para los niveles
de producción previstos son definidos los parámetros
eléctricos de operación: potencia activa promedio, tensión
secundaria y coseno fi. Una vez conocidos estos parámetros es
posible especificar el transformador. Para poder calcular la
reactancia del reactor serie, se calcula primero la reactancia
que el circuito debe poseer y se compara con la reactancia
existente en el circuito. Para operar en la condición de alto
coseno fi durante el periodo de escoria espumosa es necesario
prever una forma de cortocircuitar el reactor o de conmutar
sus taps con carga. Una vez definidas las principales
características del transformador y del reactor es necesario
verificar los aspectos del proyecto eléctrico del
transformador: tipo de conmutación, faja de tensiones máxima a
mínima, tensión primaria más adecuada, clase de tensión, tipo
de enfriamiento, tipo constructivo del transformador, ensayos,
protecciones, accesorios, etc.
3.5.12 CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA - BANCOS DE
CAPACITORES
Dependiendo del punto de conexión a la red eléctrica y de la
reglamentación vigente puede ser necesario mantener niveles de
coseno fi superiores a 0,85, 0,92, 0,95 o, hasta 0,98, en
períodos de medición mensuales u horarios. Como el horno, al
menos durante el período de fusión, opera con cosenos fi
inferior a los límites, se hace necesario compensar la energía
reactiva para elevar el coseno fi en el punto de conexión con
la empresa suministradora de energía.
La forma más simple y económica de compensar los reactivos es
la instalación de bancos de capacitores fijos. El cálculo de
la potencia de los capacitores es bastante simple cuando el
coseno fi de operación es conocido. Al proyectar los bancos de
4 9capacitores hay que tomar la precaución de verificar la
frecuencia de resonancia paralelo de los capacitores con la
red, incluyendo el transformador reductor y, en el caso de
ocurrir una resonancia en alguna de las principales
frecuencias armónicas generadas por el horno (2a, 3a, 4a, e
5a) debe ser modificada la potencia del banco para desplazar
la frecuencia de resonancia. Después de definida la potencia
efectiva y la reactancia del banco, deben ser calculadas las
tensiones de servicio permanente y los aumentos de tensión
provocados por las armónicas generadas por el horno para poder
definir la tensión nominal y la potencia nominal del banco.
3.5.13 ARMÓNICAS Y FILTROS DE ARMÓNICAS
La principal perturbación provocada por el horno de arco son
las fluctuaciones de tensión de frecuencia inferior a la
industrial (flicker). No obstante, el horno de arco genera
también corrientes armónicas (frecuencias múltiplos de la
fundamental) que a su vez causan distorsiones de la onda de
tensión de la red. El horno de arco genera una gama bastante
ancha de frecuencias armónicas, siendo las de mayor amplitud
la 3a, la 2a, la 5a y la 4a, en ese orden. Más, los valores
promedio de las amplitudes de las corrientes armónicas de los
hornos son relativamente bajos, en comparación con los
generados por los convertidores que usan tiristores. En la
práctica, algunos pocos semiciclos de la corriente muestran
porcentajes elevados de distorsión, pero, en promedio, éstos
no pasan de 5 % para las principales armónicas.
La necesidad de filtros de armónicas depende básicamente de la
obligatoriedad de cumplir normas más o menos exigentes sobre
distorsión de tensión. De un punto de vista práctico, es
posible, en gran parte de los casos, instalar los bancos de
capacitores sin filtros, desde que se tome la precaución de
desplazar la frecuencia de resonancia paralelo de las
principales frecuencias armónicas. La necesidad de instalar
5 0filtros de armónicas es inevitable cuando existen
compensadores estáticos (SVC), ya que estos al poseer
dispositivos de estado sólido controlados por la variación del
ángulo de disparo provocan elevados niveles de armónicas.
De cualquier forma, en muchos proyectos se decide instalar
filtros de armónicas en la subestación para garantizar que no
ocurran amplificaciones muy elevadas de las tensiones y de las
corrientes de los bancos de capacitores. Una buena solución
puede ser la instalación de filtros de 3a armónica
(sintonizados en aproximadamente 2,9 x fundamental). El
proyecto de los filtros debe tomar en consideración la
sobretensión de régimen permanente provocada por los
inductores sobre los capacitores, además de las sobretensiones
provocadas por las armónicas, las sobretensiones de
energización de los capacitores y los impulsos de tensión
provocados por las corrientes de inrush de los transformadores
del horno. En el caso de los filtros de 2a armónica, este
último tipo de sobretensión es crítica y obliga a
sobredimensionar los bancos de capacitores, encareciendo el
proyecto.
3.5.14 SOBRETENSIONES
El circuito de alimentación de los hornos de arco es similar a
cualquier otro circuito de alimentación industrial. Una
peculiaridad de este circuito es el elevado número de
maniobras del transformador del horno (generalmente conectado
en 13,8 kV, 23 kV o 33 kV, mas también, en ciertos casos, en
46 kV, 69 kV y hasta 120 kV), que puede llegar a 100 por día.
Otra característica es la existencia de bancos de capacitores
de alta potencia. Para maniobrar el horno, son utilizados
actualmente interruptores de vacío. Las principales
protecciones contra las sobretensiones de maniobra son los
supresores de impulsos de maniobra, más conocidos como
pararrayos (o apartarrayos) ya que son los mismos dispositivos
5 1utilizados para proteger contra descargas atmosféricas. Estos
supresores, a partir de 1980 aproximadamente, pasaron a ser
fabricados con óxidos metálicos, como el óxido de zinc. En el
caso de un transformador instalado, por ejemplo, en 24 kV, el
nivel de aislación del mismo debe ser adecuado para soportar
tensiones de impulso de hasta 150 kV y los pararrayos, para
ese nivel de tensión, normalmente actúan con aproximadamente
60 kV. Para los transformadores de horno se recomienda
instalar los pararrayos no sólo entre fase y tierra mas
también entre fases. En el caso de los disyuntores de vacío,
existe un fenómeno conocido como múltiples reigniciones que
eventualmente (difícilmente) podría provocar sobretensiones de
alta frecuencia que podrían averiar al transformador,
especialmente cuando existen capacitores de "surge" en el
primario del transformador y capacitores de corrección del
factor de potencia en la subestación principal. Para proteger
contra este tipo improbable de sobretensión, un fabricante de
disyuntores de vacío recomienda los circuitos de protección
RC, conectados entre fase y tierra. Otro tipo de sobretensión
bastante común es el "restrike" que ocurre durante la
desconexión de los bancos de capacitores, cuando los
interruptores no son adecuados o están con defectos. Estas
sobretensiones son de alta energía y normalmente provocan
fallas en los pararrayos.
3.5.15 PROTECCIONES CONTRA SOBRECORRIENTE
El ajuste de las protecciones de sobrecorriente de los hornos
de arco debe seguir algunos criterios diferenciados. En la
operación normal del horno ocurren cortocircuitos entre los
electrodos y la chatarra que pueden provocar corrientes
superiores al doble de la nominal del transformador durante
pocos segundos. Si los relés de sobrecorriente son ajustados
en la forma convencional, actuando rápidamente para corrientes
inferiores a las de los cortocircuitos normales de la
operación del horno, ocurrirán frecuentes actuaciones del relé
5 2que perjudicarán la operación del horno. Por otro lado, es
conveniente que si la duración de esas sobrecorriente es
superior a algunos segundos, los relés actúen. También sería
deseable que los relés actuasen instantáneamente al ocurrir un
cortocircuito en las barras de salida del transformador y,
ciertamente, deben actuar instantáneamente en el caso de un
cortocircuito en la tensión primaria.
3.6 ELECTRODOS
3.6.1 EL CARBONO
El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y
símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de
las condiciones de formación, puede encontrarse en la
naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y
cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico
de la química orgánica; se conocen cerca de 10 millones de
compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos
conocidos.
Cuadro 3.1.- Datos del Grafito
INFORMACIÓN DIVERSA DEL GRAFITO
ELECTRONEGATIVIDAD 2,55 (Pauling) 2,5 (Allred y Rochiw)
CALOR ESPECÍFICO 710,6 J/(kg × K) (grafito); 518,3 J/(kg × K) (diamante)
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
3 106 Ω–1 × m–1 (grafito, dirección paralela a los planos); 5 × 102 Ω-1 × m–1 (dirección perpendicular)
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
19,6 W/(cm × K) (grafito, dirección paralela a los planos); 0,06 W/(cm × K) (dirección perpendicular); 23,2 W/(cm × K) (diamante)
3.6.2 CARACTERÍSTICAS SECUNDARIAS
El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus
formas alotrópicas incluyen, sorprendentemente, una de las
5 3sustancias más blandas (el grafito) y la más dura (el
diamante) y, desde el punto de vista económico, uno de los
materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros
(diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse
químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros
átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y
su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples.
Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el
crecimiento de las plantas; con el hidrógeno forma numerosos
compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales
para la industria y el transporte en la forma de combustibles
fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran
variedad de compuestos como, por ejemplo, los ácidos grasos,
esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las
frutas; además es vector, a través del ciclo carbono-
nitrógeno, de parte de la energía producida por el Sol.
3.6.3 APLICACIONES
El principal uso industrial del carbono es como componente de
hidrocarburos, especialmente los combustibles fósiles
(petróleo y gas natural). Del primero se obtienen, por
destilación en las refinerías, gasolinas, keroseno y aceites,
siendo además la materia prima empleada en la obtención de
plásticos. El segundo se está imponiendo como fuente de
energía por su combustión más limpia. Otros usos son:
• El isótopo carbono 14, descubierto el 27 de febrero de
1940, se usa en la datación radiométrica.
• El grafito se combina con arcilla para fabricar las minas
de los lápices. Además se utiliza como aditivo en
lubricantes. Las pinturas antirradar utilizadas en el
camuflaje de vehículos y aviones militares están basadas
igualmente en el grafito, intercalando otros compuestos
químicos entre sus capas. Es negro y blando. Sus átomos
están distribuidos en capas paralelas muy separadas entre
5 4sí. Se forma a menos presión que el diamante. Aunque
parezca difícil de creer, un diamante y la mina de un
lapicero tienen la misma composición química: carbono.
• El diamante es transparente y muy duro. En su formación,
cada átomo de carbono está unido de forma compacta a
otros cuatro átomos. Se originan con temperaturas y
presiones altas en el interior de la tierra. Se emplea
para la construcción de joyas y como material de corte
aprovechando su dureza.
• Como elemento de aleación principal de los aceros.
• En varillas de protección de reactores nucleares.
• Las pastillas de carbón se emplean en medicina para
absorber las toxinas del sistema digestivo y como remedio
de la flatulencia.
• El carbón activado se emplea en sistemas de filtrado y
purificación de agua.
• El carbón amorfo ("hollín") se añade a la goma para
mejorar sus propiedades mecánicas. Además se emplea en la
formación de electrodos (ejemplo el de las baterías).
Obtenido por sublimación del grafito, es fuente de los
fulerenos que pueden ser extraídos con disolventes
orgánicos.
• Las fibras de carbón (obtenido generalmente por
termólisis de fibras de poliacrilato) se añaden a resinas
de poliéster, donde mejoran mucho la resistencia mecánica
sin aumentar el peso, obteniéndose los materiales
denominados fibras de carbono.
• Las propiedades químicas y estructurales de los
fulerenos, en la forma de nanotubos, prometen usos
futuros en el incipiente campo de la nanotecnología.
3.6.4 HISTORIA
El carbón (del latín carbo-onis, "carbón") fue descubierto en
la prehistoria y ya era conocido en la antigüedad en la que se
manufacturaba mediante la combustión incompleta de materiales
5 5orgánicos. Los últimos alótropos conocidos, los fulerenos,
fueron descubiertos como subproducto en experimentos
realizados con haces moleculares en la década de los 80.
3.6.5 ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN
El carbono no se creó durante el Big Bang porque hubiera
necesitado la triple colisión de partículas alfa (núcleos
atómicos de helio) y el Universo se expandió y enfrió
demasiado rápido para que la probabilidad de que ello
aconteciera fuera significativa. Donde sí ocurre este proceso
es en el interior de las estrellas en la fase RH (Rama
Horizontal) donde este elemento es abundante, encontrándose
además en otros cuerpos celestes como los cometas y en las
atmósferas de los planetas. Algunos meteoritos contiene
diamantes microscópicos que se formaron cuando el Sistema
Solar era aún un disco protoplanetario.
En combinaciones con otros elementos, el carbono se encuentra
en la atmósfera terrestre y disuelto en el agua, y acompañado
de menores cantidades de calcio, magnesio y hierro forma
enormes masas rocosas (caliza, dolomita, mármol, etc.).
El grafito se encuentra en grandes cantidades en Estados
Unidos, Rusia, México, Groenlandia e India.
Los diamantes naturales se encuentran asociados a rocas
volcánicas (kimberlita y lamproita). Los mayores depósitos de
diamantes se encuentran en el África (Sudáfrica, Namibia,
Botswana, República del Congo y Sierra Leona). Existen además
depósitos importantes en Canadá, Rusia, Brasil y Australia.
3.6.6 PRECAUCIONES
Los compuestos de carbono tienen un amplio rango de toxicidad.
El monóxido de carbono, presente en los gases de escape de los
motores de combustión y el cianuro (CN) son extremadamente
tóxicas para los mamíferos, entre ellos las personas. Los
5 6gases orgánicos etano, etino y metano son explosivos e
inflamables en presencia de aire. Por el contrario, muchos
otros compuestos no son tóxicos sino esenciales para la vida.
3.6.7 ELECTRODO DE CARBÓN O GRAFITO
Este término se designa a un conductor eléctrico utilizado
para establecer un circuito eléctrico (flujo de electrones),
etimológicamente tiene su origen en las palabras elektron y
hodos referidas a ambar y conductor respectivamente este
término fue acuñado por el físico ingles Michael Faraday. En
una celda electroquímica se pueden identificar dos electrodos
el ánodo que es el que se oxida y el cátodo que se reduce,
cuando se habla de elementos polarizados el ánodo es el
electrodo positivo y el cátodo el electrodo negativo. El
grafito puede ser enriquecido con potasio para mejorar su
conductividad. Usualmente los electrodos de grafito son
utilizados en hornos eléctricos para procesamiento de arrabio
y/o chatarra . El proceso comienza con la llegada de la chatarra previamente clasificada a la acería, aquí es inspeccionada y
luego es cortada o fragmentada en pedazos más menudos los
cuales son transportados al crisol de fundición, una vez
determinada la cantidad a ser fundida se procede a colocar los
dos o tres electrodos según sea el caso y luego con ayuda de
un trasformador de alto voltaje se produce un arco eléctrico
entre ambos electrodos el cual derrite la chatarra, en este
momento el personal calificado procede a ingresar una sonda
para verificar la composición de la colada y de ser necesario
procede a la aditivación respectiva, es necesario recalcar que
el uso de escoriantes es común para facilitar la separación de
la impurezas; gracias a las lecturas de la sonda se pasa a la
fase de afino.
Dependiendo de la aplicación, la colada pasa a procesos de
conformados específicos como pueden ser la elaboración de
palanquilla o elementos diversos elaborados por laminación.
5 7Los electrodos de grafito son muy frágiles por lo cual su
reemplazo se realiza asistido con procedimientos muy
específicos, en algunos casos la rotura de ellos en proceso
implica grandes pérdidas más que por su costo, por el tiempo
que lleva cambiarlos afectando seriamente a la continuidad del
proceso.
3.6.8 COMPOSICIÓN DE LOS ELECTRODOS
El material de electrodo es hecho de "premium needle coke" que
asegura la mas alta calidad disponible. El material de
electrodo ha sido usado por años en los Estados Unidos en
varias aplicaciones con mucho éxito, es usado en grandes y
pequeñas compañías donde las propiedades físicas del grafito
son requeridas, pero no los altos costos del mismo, el tamaño
máximo de partículas es de 3/8”, esto muestra una estructura
fuerte.
3.6.9 APLICACIONES PRINCIPALES
Se usan en hornos eléctricos de arco, en hornos para
elaboración de acero, en hornos de fundición para producir
metales ferrosos y no ferrosos.
Fig. 3.5.- Electrodos de grafito y accesorios.
3.6.10 USOS
Es una excelente opción para hacer crisoles, placas, anillos
de grafitos, etc. Cuando los materiales de grano fino son
expuestos a altas temperaturas y no son enfriados antes de ser
5 8expuestos al aire o ventilación se oxidan rápidamente cuando
esto ocurre se desmoronan y no guardan su forma, cuando un
material de electrodo se oxida, retiene su forma.
3.7 MEDIDAS DE AHORRO GENERALES
• Utilice materiales aislantes para disminuir pérdidas de
calor.
• Utilice autómatas programables para controlar tanto el
consumo del horno como otros parámetros del mismo. Entre
un horno eléctrico automatizado y otro manual, la
diferencia de consumo es alrededor del 25%.
• Asegure un buen sellado de las puertas. Hasta el 80% de
las pérdidas de un horno puede originarse al abrir las
mismas.
• Utilice bocas de entrada regulables de forma que la
apertura sea la justa para permitir la entrada del
material, pero no mayor para evitar pérdidas
innecesarias.
• Procure trabajar con el horno a carga completa, en lugar
de hacer varias cargas parciales.
• Cargue rápidamente la materia prima para reducir las
pérdidas de radiación del horno.
• Igualmente, intente que los tiempos de utilización sean
lo más elevados posibles, para evitar tener que
precalentar el horno cada vez que se quiere utilizar.
• Procure que los tiempos de funcionamiento en vacío sean
mínimos. Reduzca tiempos de análisis y de reparación del
horno.
• Antes de cargar el material, es necesario eliminar
cualquier tipo de suciedades que provoquen la formación
de escoria.
• Precaliente si es posible la carga mediante calor
sensible de gases de escape procedente de otros procesos.
5 9• Puede aprovechar el calor que almacenan para otros
procesos, como precalentar otro horno, secar algún
producto, etc.
3.8 MEDIDAS ADICIONALES PARA HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO
• Para reducir los tiempos de fundición y mejorar la
productividad y el consumo energético, el proceso puede
ayudarse insuflando oxígeno durante el proceso de
fundición.
• Intente maximizar la temperatura de “tapping”.
• Controles automáticos de los electrodos minimizan las
fluctuaciones de la corriente del arco y mantienen la
potencia constante.
• En muchos casos, en zonas de la pared del horno a altas
temperaturas se pueden colocar enfriadores de agua que
disminuyen los tiempos de reparación y el consumo de
energía.
• Utilice “ultra high power” (UHP) para fundiciones
rápidas. Bajos voltajes y grandes corrientes permiten
aumentar la velocidad de fundición con menor erosión de
material refractario. La eficiencia puede ser hasta 2
veces mayor en comparación con funcionamiento normal.
• Un aumento de la potencia del transformador con una nueva
unidad o modificando el voltaje secundario del
transformador puede aumentar el factor de potencia del
horno y aumentando la potencia del mismo, reduciendo los
tiempos de “tapping” y el consumo de electrodos.
• Calentando las cucharas en hornos de arco eléctrico puede
suponer un aumento de la vida útil de los materiales
refractarios, evitando humedades y cambios bruscos y
continuos de temperatura, disminución de la energía
eléctrica mediante la disminución de los procesos de
sobrecalentamiento finales y aumento de la producción por
la reducción de tiempos del proceso de “tapping”.
6 0CAPÍTULO IV
ESTRUCTURA MECÁNICA 4.1 HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO
Son los más usados en los talleres de fundición. Constan de un
crisol basculante de sección circular, con solera cóncava
recubierta de material refractario y dos aberturas laterales,
una para adicionar los materiales de afino o la carga metálica
(en los hornos pequeños) y la otra para la piquera. Todo ello
va cubierto con una bóveda desmontable (para introducir la
carga metálica) recubierta interiormente de material
refractario, provista de orificios por donde penetran los
electrodos de grafito, que hacen saltar el arco con la carga
metálica situada en la solera. Una vez cargado el horno se
hacen descender unos electrodos hasta la superficie del metal.
La corriente eléctrica fluye por uno de los electrodos, forma
un arco eléctrico hasta la carga metálica, recorre el metal y
vuelve a formar un arco hasta el siguiente electrodo. La
resistencia del metal al flujo de corriente genera calor, que
junto con el producido por el arco eléctrico, funde el metal
con rapidez. Hay otros tipos de horno eléctrico donde se
emplea una espiral para generar calor. Durante este periodo
debe existir una capa de escoria en la superficie, para afinar
el baño, evitar su oxidación y proteger la bóveda y las
paredes del crisol de la irradiación del calor del arco y del
metal. La duración del proceso es relativamente rápida,
permitiendo un control adecuado tanto en la temperatura, como
en la composición del metal. Una vez que ha terminado el
proceso, se retiran los electrodos y se procede a la colada en
la cuchara, inclinando el horno. Los hornos de este tipo que
más se usan son los trifásicos con capacidad de 3 a 8
toneladas, aunque se construyen desde 1 a 100 toneladas. Se
emplean para fundir el acero y la fundición gris de excelente
calidad.
6 1
Fig.4.1.- Partes de un horno eléctrico por arco.
4.2 ESTRUCTURA
El horno de arco eléctrico puede tener revestimiento ácido o
básico. El revestimiento del fondo no participa en el proceso
de refinación: sirve como recipiente del metal fundido. El
casco del horno de arco eléctrico esta hecho con planchas de
acero soldadas o remachadas que forman una estructura
reforzada por viguetas o piezas moldeadas. Esta montado en
balancines que permite inclinar el horno para la colada. El
horno común tiene dos puertas una para la carga opuesta al
caño de colada y otra para el trabajo situada a 90 grados
entre ambas. El sistema de electrodos mas usado es el de
Heroult que consiste de tres electrodos y tres fases con un
solo transformador. El horno tiene un revestimiento de
ladrillos de magnesita que cubre todo el fondo y las paredes
hasta más arriba de la sección expuesta a la escoria. Las
paredes del horno eléctrico pueden ser de un material ácido o
básico, las que se usan en la industria son ácidas ya que el
mineral hierro, también es ácido. Por encima del nivel a que
llega la escoria, las paredes suelen ser de ladrillos de
sílice o de magnesita con forro de metal. El techo es un domo
de ladrillos de sílice con tres aberturas de 50 cm para los
electrodos. Hoy en día se construyen hornos eléctricos con
techo oscilante, que permite la colocación de la carga por
arriba. Los electrodos suelen ser de carbono no cocido o de
grafito, generalmente de este último material.
6 24.3 OPERACIÓN DEL HORNO
De ordinario, el horno eléctrico trabaja con chatarra, pero
existen otras variantes. El hierro de primera fusión puede ser
parcialmente refinado en el hogar abierto o en el convertidor
de Bessemer y luego se carga en el horno eléctrico para su
refinación final. En otro método se toma el arrabio fundido en
un cubilote, se traslada a un convertidor y luego al horno
eléctrico para su acabado. Según otra variante, el arrabio
fundido en un cubilote se carga sobre un lecho de mineral de
hierro en el horno eléctrico. En el horno eléctrico ordinario,
la chatarra, que constituye el grueso de la carga, se extiende
con las piezas más gruesas en el fondo y las más ligeras
encima. Se agregan piedra caliza, mineral de hierro o escamas
de laminación, y tal vez aleaciones ferrosas. Aplicada la
corriente y fundida la chatarra en parte, formando charcos de
metal en el fondo del horno, se añaden escamas de laminación o
mineral de hierro. La caliza y el mineral se descomponen y
eliminan los elementos oxidables, carbono, manganeso, fósforo
y silicio, en forma de escoria, como en el proceso de hogar
abierto. En los aceros corrientes solo es necesario ajustar
las condiciones de la escoria, de modo que el acero tenga la
temperatura y la composición deseadas. Entonces, se hace la
colada. Este método se llama la “escoria negra”.
Los aceros de aleación y el acero inoxidable requieren mayor
tratamiento. Después de fundida la chatarra y cubierta con la
escoria fundida, se procede a analizar el acero. Si la
refinación ha progresado suficientemente, se inclina el horno
ligeramente para rastrillar la escoria “negra” por completo a
fin de separar del acero fundido el fósforo, la mayor parte
del azufre y parte del manganeso, del silicio y del cromo de
la carga inicial. El acero fundido se cubre entonces con una
mezcla de cal, arena, coque y espato de flúor. Esta mezcla se
funde y se forma una escoria reductora “blanca”. Esta escoria
“blanca” desoxida el acero tomando el oxígeno del óxido de
6 3hierro disuelto. En algunos casos, se añaden desoxidantes,
como el siliciuro de calcio y el aluminio - silicio, para
acelerar la desoxidación. También pueden añadirse óxidos de
ciertos elementos de aleación como los de cromo, vanadio,
volframio y molibdeno, óxidos que son absorbidos por el metal
fundido. Además de su capacidad para eliminar el azufre del
acero, el horno eléctrico básico tiene la propiedad de
mantener el acero fundido por largo tiempo en atmósfera no
oxidante, lo que permite regular exactamente la temperatura y
ajustar con cuidado la composición.
4.4 EJEMPLO DE UN HORNO PARA COLADA CONTINUA
Fig. 4.2.- Horno para colada continua.
Resumen:
Horno de arco eléctrico para fundir continuamente acero y sus
aleaciones que incluye al menos un primer cuerpo (11) que
comprende una zona superior (35) para la carga de la materia
prima (17) y una zona inferior (36) para la fundición y el
primer refinado del metal fundido, y al menos un segundo
cuerpo (12) que incluye una zona (37) con la función de
decantar y refinar el metal líquido y con un orificio de
sangrado (30) para el metal líquido, formando los cuerpos
primero (11) y segundo (12) un solo cuerpo conectados por
6 4medio de un canal (13) a través del cual se transfiere el
metal líquido, cooperando la zona superior (35) del primer
cuerpo (11) al menos con medios de carga (24), incluyendo los
cuerpos primero (11) y segundo (12) al menos un electrodo
central y vertical respectivo (14, 114) y ánodos relativos
(15) situados en la parte inferior, incluyendo el primer
cuerpo (11) en las paredes laterales quemadores calentadores
(22) y lanzas supersónicas (23) para inyectar oxígeno e
incluyendo el segundo cuerpo (12) en la parte inferior toberas
(26) para inyectar carbono, siendo los medios de carga (24) de
la materia prima (17) de tipo continuo y estando asociados con
medios para agitar y distribuir (19, 20) la materia prima (17)
de manera homogénea, estando el canal (13) asociado con medios
para regular el flujo desde un cuerpo (11) hasta el otro (12).
4.5 BALANCE ENERGÉTICO
4.5.1 GENERALIDADES
El balance energético de un horno varía fundamentalmente de un
horno continuo a uno intermitente. En los hornos continuos
interviene la producción en kg/h o en t/h, mientras que en los
intermitentes es más importante la carga introducida en cada
operación en kg o en t. La temperatura en los hornos continuos
es prácticamente constante en cada zona a lo largo del tiempo,
y la temperatura de la carga varía a lo largo del horno desde
la entrada hasta la salida. En los hornos intermitentes la
temperatura de la carga varía a lo largo del tiempo, pero se
mantiene relativamente constante en todo el horno en un
instante dado. Respecto a los hornos intermitentes deben
distinguirse:
• Los procesos en los que la temperatura de regulación del
horno permanece prácticamente constante.
• Los procesos en los que la temperatura del horno sigue un
ciclo de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento sin
extraer la carga del interior del horno.
6 5En los primeros, al introducir la carga baja evidentemente la
temperatura del horno, se enfría el revestimiento, aunque cede
su calor a la carga, pero la energía cedida por los elementos
calefactores se utiliza para calentar el revestimiento
nuevamente y la carga hasta la temperatura de regulación del
horno, cuyo valor de consigna ha permanecido constante. En los
segundos, al introducir la carga, el horno está a baja
temperatura y se calientan simultáneamente la carga y el
revestimiento con todos los elementos del interior del horno.
Después de un periodo de mantenimiento a la temperatura
fijada, la carga se enfría en el interior del horno juntamente
con el revestimiento. Es fundamental, por tanto, el calor
absorbido por el revestimiento, durante el calentamiento, y
cedido en el enfriamiento.
Debe aclararse que el concepto de temperatura del horno es
bastante convencional:
• Los elementos calefactores (llamas o resistencias
eléctricas conectadas) tendrán la mayor temperatura.
• La carga, incluso al final del periodo de calentamiento,
estará a menor temperatura.
• El revestimiento tendrá probablemente, una temperatura
mayor a la de la carga e inferior a la de los elementos
calefactores. Un termopar con su caña de protección
señalará una temperatura intermedia entre las tres
citadas que se denomina temperatura del horno.
4.5.2 COMPONENTES BÁSICOS DEL BALANCE ENERGÉTICO
El consumo de energía de un proceso en un horno industrial es
una de sus características principales. Se determina
calculando los componentes del balance energético, cuando se
trata del diseño, o midiéndolos en su funcionamiento real,
cuando se trata de un horno construido. El balance energético
se establece tomando como base la producción horaria, en los
hornos continuos, y el ciclo completo de una carga, en los
6 6hornos intermitentes. Sin embargo, es frecuente que muchos
hornos continuos funcionen únicamente durante uno o dos turnos
de trabajo al día, por lo que las pérdidas de calor, durante
las horas de parada del horno, deben también tenerse en
cuenta. En todo balance energético es fundamental que las
condiciones al final del periodo en que se hacen las
mediciones sean las mismas que al comienzo. Por ello, en los
hornos intermitentes las mediciones cubren una carga completa
o un ciclo completo, y en los hornos continuos las condiciones
de trabajo deben ser lo suficientemente constantes como para
que las pequeñas variaciones que se produzcan sean
despreciables. Entre los componentes de un balance energético
se distinguen los que suponen aportación de calor al proceso y
los que absorben calor del sistema.
• Aportación de calor.
• Por las resistencias de calentamiento. Durante el
calentamiento de la carga las resistencias están
conectadas todo el tiempo, por lo que aportan al horno su
potencia nominal, hasta que la temperatura llega a la de
regulación, instante a partir del cual se reduce la
potencia conectada. Esto se produce utilizando energía
eléctrica para calentar el horno, si se utiliza otro tipo
de medio para calentar el horno la temperatura no se
regularía tan fácilmente. En los hornos provistos de
ventiladores de recirculación debe tenerse en cuenta la
energía aportada por dichos ventiladores al interior del
horno, que es la energía absorbida en el eje del
ventilador y transformada íntegramente en calor, dicha
energía disminuye sensiblemente al aumentar la
temperatura del horno.
• Calor de reacciones exotérmicas. En hornos de recalentar
para la industria siderúrgica; se incluye aquí el calor
producido en la oxidación de la carga que da lugar a la
formación de la cascarilla.
6 7• Absorción de calor
• Calor útil requerido para calentar y/o fundir la carga.
• Calor perdido por la escoria. Debe tenerse en cuenta
sobre todo en los hornos de fusión.
• Calor a contenedores y soportes de carga.
• Calor de reacciones endotérmicas. Es tipo de los hornos
de calcinación y de fusión.
• Pérdidas de calor por conducción a través de las paredes
• Pérdidas de calor por aberturas
• Pérdidas de calor por el agua de refrigeración
• Pérdidas del calor acumulado en el revestimiento.
• Pérdidas de calor incontroladas o que resultan imposibles
de medición.
4.5.3 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO ESTABLE
Denominamos funcionamiento estable de un horno al que es
repetitivo a lo largo del tiempo en cuanto a las condiciones
de trabajo, sin paradas o cambios importantes en el proceso,
sobre todo de temperatura. En un horno continuo supone
constancia en las cargas, temperaturas de regulación de las
diferentes zonas, velocidades de avance o tiempos de
tratamientos constantes a lo largo de un periodo prolongado
sin paradas durante la noche, fines de semana, etc.
En un horno discontinuo, que opera por ciclos con enfriamiento
del horno, dichos ciclos se repiten sucesivamente sin cambios
en las cargas y temperaturas de proceso. Tiene especial
importancia el calor almacenado en el revestimiento, del cual
una parte importante se pierde en cada ciclo. En los hornos
intermitentes de fusión o de mantenimiento, se mantienen
constantes las temperaturas del proceso, siendo irrelevantes
en el balance energético las pérdidas por calor almacenado.
En el funcionamiento de un horno debe verificarse:
Calor aportado = Calor absorbido
6 8Se indica a continuación dos balances energéticos para un
horno continuo y otro discontinuo.
Horno contínuo
• Potencia a la carga útil.................. qu = 58%
• Potencia a las bandejas................... qct = 20%
• Pérdida por las paredes................... qp = 11%
• Pérdida por las puertas................... qr = 7%
• Calentamiento de la atmósfera............. qa = 4%
• Potencia media total...................... pm = 100%
Horno intermitente.
• Energía útil a la carga..................qu = 50%
• Energía a los contenedores...............qct = 20%
• Pérdidas por las paredes.................qp = 26,8%
• Pérdidas por radiación en desplazamiento.....qr = 2%
• Pérdidas adicionales.....................qin = 1,2%
• Consumo total............................ct = 100%
Tanto en hornos continuos como intermitentes, no deben
olvidarse dos componentes del consumo energético:
• Calor de vaporización de los líquidos que se introduzcan
en el horno por requerimientos del proceso y de la
posterior disociación del líquido en componentes químicos
más elementales.
• Calor de vaporización del agua o líquido arrastrado por
las piezas de un proceso anterior.
4.5.4 BALANCE ENERGÉTICO EN FUNCIONAMIENTO REAL
El balance energético en funcionamiento estable (producción
nominal del horno sin variar las condiciones de trabajo) es
aplicable a unos periodos no muy extendidos en el tiempo, ya
que en su funcionamiento real es frecuente:
6 9• Un cambio en las condiciones del proceso.
• Operar con diferentes cargas o producciones de trabajo.
• Realizar paradas por: modificaciones en los procesos
posteriores al horno, exigencias de mantenimiento,
paradas en que el horno se desconecta o se mantiene a
temperaturas reducidas, etc.
Un cambio de los parámetros de funcionamiento del horno puede
suponer un considerable aumento de la energía consumida. Si es
preciso elevar las temperaturas de regulación de las distintas
zonas que componen el horno, es necesario, por una parte
calentar el horno a las mayores temperaturas, lo que requiere
energía, y además parar la producción del horno hasta que se
alcance el nuevo régimen, lo que da lugar a pérdidas de calor
sin producción. La energía requerida para calentar el horno y
las pérdidas de calor, durante el tiempo de calentamiento sin
producción, pueden elevar considerablemente el consumo medio.
Si el horno va a operar a un régimen de temperaturas inferior
al anterior, es preciso destinar un tiempo de enfriamiento sin
producción, durante el cual las pérdidas de calor se mantienen
prácticamente constantes y que deberán tenerse en cuenta en el
balance energético correspondiente. Los tiempos de
calentamiento o enfriamiento antes citados son reducidos en
hornos con aislamientos a base de fibras cerámicas, pero
pueden ser de varias horas cuando se han utilizados ladrillos
u hormigones refractarios y aislantes. El consumo en los
periodos de mantenimiento a temperatura tiene una gran
importancia en el consumo energético medio correspondiente a
un periodo prolongado.
Además, deben considerarse los periodos de parada total, a los
que sigue un calentamiento del horno hasta su puesta a
temperatura de régimen que exige una gran cantidad de energía
y que, para evitar daños en el revestimiento (a causa del
dilatamiento que sufre el revestimiento al aumentar la
temperatura), debe hacerse a una velocidad adecuada. Es
7 0frecuente que el cálculo del balance energético en
funcionamiento estable se haga con meticulosidad, desglosando
en detalle todos sus componentes, mientras que el cálculo de
los consumos energéticos en los periodos de mantenimiento y de
parada parcial o total se realice de una forma aproximada y
poco minuciosa, lo que puede conducir a una estimación del
consumo energético medio muy inferior al real. Es cierto que
el cálculo de los consumos en los periodos de calentamiento
del horno, es complejo y requiere una cierta experiencia
deducida de experiencias anteriores, pero es muy peligroso
deducir cifras de consumo sin cálculos adecuados, ya que los
errores pueden ser muy importantes cuantitativamente.
4.6 LADRILLOS REFRACTARIOS
Los Ladrillos Refractarios utilizados son de dos tipos, según
su contenido de arcillas con alúminas o sílices. Sus
características les permiten soportar temperaturas muy
elevadas, aunque ambos se comportan de diferente manera.
4.6.1 LADRILLOS CON ALTO CONTENIDO EN ALÚMINA
Estos ladrillos tienen un coeficiente de dilatación térmica
muy bajo, por lo cual están preparados para soportar altas
temperaturas y luego se enfrían sin llegar a presentar
dilataciones o deformaciones significativas que lo afecten.
Son ladrillos de alto costo porque son escasas las arcillas
con que se fabrican.
4.6.2 LADRILLOS CON ALTO CONTENIDO DE SÍLICE
Estos ladrillos pueden soportar altas temperaturas, y a
diferencia de los anteriores, se dilatan de manera
considerable cuando son sometidos a fases alternativas y
continuas de calor y frío. Dichos cambios bruscos de
temperatura los afecta de tal modo, que finalmente los
7 1desintegra. Se los emplea en aquellos sitios donde las
temperaturas altas son continuas.
4.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS LADRILLOS REFRACTARIOS
• El color que adoptan estos ladrillos se debe al proceso
de fabricación; pueden ser amarronados ó pardo
blancuzcos.
• Piezas de alta densidad.
• Poseen textura lisa y homogénea.
• Baja conductividad térmica.
• Alto punto de fusión.
Quizás el dato más importante para el dimensionamiento de las
paredes del ladrillo es su conductividad térmica. El
coeficiente de conductividad térmica es una característica de
cada sustancia y expresa la magnitud de su capacidad de
conducir el calor. Su símbolo es la letra griega λ.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se mide en:
O en el sistema técnico:
Y en el sistema anglosajón:
El coeficiente de conductividad térmica expresa la cantidad o
flujo de calor que pasa a través de la unidad de superficie de
una muestra del material, de extensión infinita, caras planas
paralelas y espesor unidad, cuando entre sus caras se
establece una diferencia de temperaturas igual a la unidad, en
condiciones estacionarias. Este coeficiente varía con las
condiciones del material (humedad que contiene, temperatura a
la que se hace la medición), por lo que se fijan condiciones
para hacerlo, generalmente para material seco y 15ºC
7 2(temperatura media de trabajo de los materiales de
construcción) y en otras ocasiones, 300 ºK (26,84ºC).
Cuadro 4.1.- Valores típicos de conductividad térmica (λ)
Material
Conductividad Térmica
Material
Conductividad Térmica
Acero 47-58 Hierro 80,2
Agua 0,58 Ladrillo 0,80
Aire 0,02 Ladrillo refractario
0,47-1,05
Alcohol 0,16 Latón 81-116
Alpaca 29,1 Litio 301,2
Aluminio 209,3 Madera 0,13
Amianto 0,04 Mercurio 83,7
Bronce 116-186 Mica Moscovita 0,72
Cinc 106-140 Níquel 52,3
Cobre 372,1-385,2 Oro 308,2
Corcho 0,04-0,30 Parafina 0,21
Estaño 64,0 Plata 406,1-418,7
Fibra de vidrio
0,03-0,07 Plomo 35,0
Glicerina 0,29 Poliuretano 0,018-0,025
Vidrio 0,6-1,0
4.8 MANTENIMIENTO EN HORNOS
Se realizan tres actividades de mantenimiento básicas,
mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo.
El mantenimiento preventivo consiste una serie de labores
periódicas que buscan la correcta operación del sistema en
7 3cada uno de sus componentes mediante un control para prevenir
fallos inesperados.
4.8.1 PREVENTIVO
Dependiendo del tipo de horno y la fuente de calentamiento,
dentro del mantenimiento preventivo diario se debe realizar:
• Realizar chequeo de arranque.
• Chequear las variables de proceso, temperatura, presión,
etc.
• Mantener la cámara libre de materiales indeseados, si es
de fundición, libre de escoria.
• Inspeccionar que las líneas de agua de enfriamiento no
presente fugas.
• Inspeccionar líneas de suministro de combustibles
líquidos.
• Inspeccionar las conexiones hidráulicas (solo usar
fluidos no inflamables en el sistema).
• Chequear si funciona la conexión a tierra.
• Asegurar que el sistema de enfriamiento de emergencia en
los hornos se encuentre en buenas condiciones de
operación.
• Inspeccionar sistemas de alarma.
En el mantenimiento preventivo mensual se debe realizar:
• Ajustar las terminales eléctricas de los contactores y
controles.
• Remover los platos de la cubierta e inspeccionar los
serpentines y las conexiones.
• Remover la cubierta e inspeccionar serpentines de
enfriamiento y conexiones.
• Examinar los elementos internos expuestos al
calentamiento (serpentines, resistencias, etc.).
7 4• Chequear los sistemas mecánicos como ventiladores,
rodamientos, correas, etc.
• Chequear los filtros de agua fría e hidráulica.
• Chequear paso de aire caliente al exterior del horno.
• Usar dos métodos independientes para soportar el horno
cuando se suspenda para inspección, en el caso de una
caída inesperada del mismo debido a la pérdida de presión
hidráulica.
• Revisar el estado de los aislamientos.
Dentro del mantenimiento preventivo semestral se debe:
• Calibrar elementos de medición.
• Revisar sensores.
• Realizar un análisis de la combustión.
En el mantenimiento preventivo anual se debe:
• Desmontar el sistema y realizar mantenimiento completo,
reemplazando piezas desgastadas.
• Chequear la condición interna y externa de aislamientos
térmicos.
• Desmontar el sistema del quemador para limpiar boquillas
y ajustar atomización.
4.8.2 PREDICTIVO
El mantenimiento predictivo consiste en interpretar las
variables principales de cada elemento que compone el sistema
de aire comprimido, y predecir su vida útil en correcta
operación.
Dentro del mantenimiento predictivo se debe realizar:
• Análisis vibratorio, resonancia.
• Controles no destructivos (líquidos penetrantes,
magnetismo).
• Análisis metalúrgico.
7 5• Controles geométricos.
• Análisis energéticos.
4.8.3 FALLAS FRECUENTES
En general las fallas más frecuentes en hornos se presentan
en:
• Sistemas de ventilación.
• Quemadores.
• Aislamientos.
• Sistemas de enfriamiento (hornos de fundición).
A manera de ejemplo, en hornos rotatorios la falla más
frecuente se relaciona con el desbalance del sistema de
rotación. Uno de los principales parámetros a controlar en un
horno rotatorio es mantenerlo alineado para minimizar las
pérdidas de refractario debido a estrés mecánico. La
alineación de un horno significa posicionar los patines de los
soportes de tal forma que la flexibilidad de coraza del horno
se minimiza y los soportes comparten la carga
proporcionalmente.
En los hornos túnel es indispensable mantener el horno siempre
caliente para que los refractarios no se fracturen. Los
refractarios al calentarse se expanden y al enfriarse se
comprimen, al encender un horno túnel todos los refractarios
se encuentran expandidos por el calor si no se mantiene cierta
temperatura aún con el horno sin material para cocer, los
refractarios se comprimen y al calentarlo de nuevo se expanden
fracturándose.
4.9 NORMAS PARA HORNOS
Dentro de este ítem se tienen en cuenta regulaciones para
actividades peligrosas en hornos y normas nacionales e
internacionales relacionadas con su correcta operación,
mantenimiento y diseño.
7 64.9.1 REGULACIONES PARA ACTIVIDADES PELIGROSAS
Estas normas deben ser aplicadas para la ubicación, diseño,
construcción y operación de hornos usados en procesos
cerámicos y otros procesos de tratamiento en los que se usa
calor.
4.9.2 UBICACIÓN Y CONSTRUCCIÓN
Los hornos y sus equipos relacionados deben ser localizados:
• Teniendo en cuenta la posibilidad de fuego resultante del
sobrecalentamiento o el escape de combustibles líquidos o
gaseosos y la posibilidad de daño a los edificios y
personas resultante de la explosión.
• A nivel o por encima del piso.
• De tal forma que sea fácil el acceso para inspección y
mantenimiento y deben estar adecuadamente despejados con
el fin de permitir el funcionamiento óptimo de los
orificios de salida. El techo y los pisos de los hornos y
otros aparatos de calentamiento deben estar
suficientemente aislados y ventilados para mantener
temperaturas debajo de los 50 °C.
Los hornos y otros equipos relacionados deben ser construidos
de materiales no combustibles. Además los marcos de los hornos
eléctricos y otros equipos deben tener conexión a tierra.
Los hornos y otros equipos relacionados que contengan mezclas
de gases inflamables deben tener orificios de desahogo para
liberar las presiones internas y todos los paneles y puertas
deben estar acondicionados de tal forma que cuando estén
abiertas, todos los orificios constituyan un área efectiva de
desahogo. Además, deben existir un venteo externo al edificio
con las respectivas protecciones (capuchones a la salida de
las chimeneas para evitar la entrada de agua).
7 7Todos los conductos deben construirse con materiales no
combustibles y tener solo la abertura necesaria para la
apropiada operación y mantenimiento del sistema. Los conductos
pasan a través de paredes combustibles, pisos y techos deben
tener el aislamiento adecuado y despejados para prevenir
temperaturas en la superficie que superen los 50 °C. Los
conductos de desahogo no deben descargar cerca de puertas,
ventanas u otra toma de aire de manera que permitan la entrada
de vapor dentro del edificio.
4.9.3 CONTROLES DE SEGURIDAD
Debe existir un número suficiente de controles de seguridad,
los cuales deben ser construidos y acondicionados para
mantener las condiciones requeridas de seguridad y prevenir el
desarrollo de fuego y explosiones peligrosas. Los controles de
ventilación deben asegurar la adecuada preventilación y
ventilación del sistema. Los controles de seguridad del
combustible deben estar acondicionados para minimizar la
posibilidad de acumulaciones peligrosas de aire-combustible
explosivas en el sistema de calentamiento. Los controles de
exceso de temperatura deben estar acondicionados para mantener
una temperatura de operación segura dentro del horno y otros
equipos de calentamiento.
4.9.4 CONTROL DE FUEGO
Los hornos y otros equipos de calentamiento y conductos que
contengan materiales de proceso combustibles deben estar
equipados con rociadores automáticos.
Se deben instalar extinguidores portátiles cerca del horno y
otros equipos de calentamiento.
4.9.5 NORMAS A NIVEL INTERNACIONAL
Entre las normas para hornos a nivel mundial se encuentran:
ASME PTC33A Test de eficiencia para incineradores
ASME 86-99 Estándares para hornos y estufas
7 8ANSI Z21.47 a 1999 Hornos de quema de gas
ANSI JIS B 8415-1991 Código general de seguridad de hornos
industriales
ISO 5019-4-1988 Aislamientos de ladrillo y
dimensionado de hornos.
4.10 NUEVAS TECNOLOGÍAS
De acuerdo con información “Trazado de Tecnologías para
Procesos de Calentamiento” del Departamento de Energía y
tecnologías industriales de los Estados Unidos para los
próximos 20 años se tiene proyectado un desarrollo tecnológico
para mejorar los procesos de calentamiento industrial. A
continuación se presentan los puntos más relevantes de dicho
documento.
4.10.1 SENSORES Y CONTROL DE PROCESOS
La calidad del producto durante un proceso térmico depende de
la habilidad para medir, registrar y controlar de manera
efectiva los procesos durante las operaciones de calentamiento
que minimicen la variabilidad del producto.
Algunos de los últimos mecanismos de control consisten en la
optimización de la relación aire-combustible para reducir
emisiones y mejorar la eficiencia energética del horno. En los
próximos años se planea desarrollar sensores no intrusivos
basados en tecnologías ópticas de diagnóstico como sensores
que midan múltiples componentes de emisión (CO2, NOx, CO, O2).
4.10.2 MATERIALES AVANZADOS PARA TEMPERATURAS ALTAS
La habilidad para incrementar la eficiencia térmica de los
procesos está severamente restringida por la disponibilidad y
el costo de materiales de alto desempeño para altas
temperaturas. El uso de materiales de alto desempeño podría
permitir el diseño de equipos más compactos, la reducción la
energía y las emisiones, menores costos de operación y
mantenimiento e incremento de la productividad. Para esto se
7 9requieren materiales con propiedades como resistencia a altas
temperaturas, choque térmico, resistencia a la corrosión,
resistencia a altas presiones, conformación y maquinabilidad
que varía dependiendo del área de aplicación.
4.10.3 SISTEMAS DE GENERACIÓN DE CALOR
En equipos para procesos de calentamiento, las fuentes de
calor pueden ser sistemas de combustión mediante llama o
eléctrico (inducción y resistencia). Para los sistemas de
combustión, el desafío consiste en optimizar la eficiencia
térmica y los costos de operación de acuerdo con las
regulaciones de emisiones. Esta optimización depende de
factores tales como control de los oxidantes de los
combustibles durante todas las etapas de calentamiento,
variabilidad en la mezcla del combustible, reacción completa y
desempeño de los quemadores por debajo de su rango de
operación. Con las tecnologías actuales, es difícil reducir
las emisiones y mejorar la eficiencia a un costo que sea
rentable. Para sistemas eléctricos, el desempeño del sistema y
el costo depende del costo de la energía que depende de las
pérdidas asociadas con su distribución y transmisión, pérdidas
en el sistema de enfriamiento (particularmente en sistemas de
calentamiento por inducción) y la confiabilidad del suministro
de energía.
4.10.4 SISTEMAS DE CONTENCIÓN DE CALOR
Los procesos industriales la generación de calor controlada y
la transferencia de calor requiere del uso de una “caja” que
pueda contener el calor, mantener la atmósfera deseada,
asistir en la transferencia de calor, reducir las pérdidas de
energía y facilitar el manejo del material. El diseño y
mantenimiento de la caja tiene impactos en los costos
energéticos, emisiones, productividad, calidad del producto y
seguridad del personal. El diseño apropiado, operación y
8 0mantenimiento son importantes en la eficiencia de los procesos
de calentamiento industrial.
4.10.5 SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE CALOR
Un gran porcentaje del total de la energía que entra a los
sistemas de calentamiento puede ser recuperado en forma de
calor de desecho. El calor de desecho producido en muchas
formas, como gases de combustión, agua fría, bandejas, cintas,
y en algunos casos, el producto calentado en sí. Hoy los
métodos para recoger, recobrar y usar los calores de desecho
no son económicamente justificables. Esto es especialmente
cierto para bajas temperaturas o calor de bajo grado (agua
caliente o flujo de productos de baja temperatura). Sistemas
de recuperación de calor avanzados permiten el ahorro de una
cantidad de energía significativa.
4.10.6 SISTEMAS DE CONTROL DE EMISIONES
Durante los últimos 25 años, las emisiones generadas por la
combustión (NOx, CO, partículas) han sido la mayor preocupación
en el diseño y la operación de equipos de proceso térmico. Los
niveles de emisión y los costos asociados pueden ser reducidos
considerablemente a partir de tecnologías de control
innovadoras.
Dentro de estas nuevas tecnologías se encuentran los
quemadores oscilantes que retardan y evitan la formación de
NOx.
4.10.7 ENTRADAS AUXILIARES
La atmósfera de proceso (mezcla de gases), usada durante un
proceso térmico para muchas operaciones críticas, puede ser
determinante para la calidad del producto y el desempeño del
sistema de calentamiento. Estas atmósferas que actúan como
protección o ligadas al proceso son generadas in situ u
obtenidas por una mezcla de gases almacenados (N2, H2, CO2,
NH3). Los equipos y métodos que usan atmósferas tienen un
8 1efecto significativo en los costos de operación y la
productividad. El uso de oxígeno puro para la combustión
también se está volviendo común. La reducción en los costos de
producción, almacenamiento, mezclado y control de estos gases
puede incrementar la eficiencia, reducir las emisiones y en
algunos casos aumentar la productividad y la calidad del
producto
(ESTRACTADO DE UN ARTÍCULO DEL INSTITUTO DE ENERGÍA Y
TERMODINÁMICA – UPB)
8 2CAPÍTULO V
CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS EN HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO - CORRELACIÓN
CON LOS FACTORES DE OPERACIÓN
5.1 INTRODUCCIÓN
Los aspectos físicos del consumo de electrodos de grafito en
hornos eléctricos fueron explicados en un excelente trabajo
técnico de W. E. Schwabe.
Excluyendo las quiebras, el consumo de electrodos ocurre: en
sentido vertical, por el efecto del arco en la punta y, en el
sentido horizontal, por el efecto de la oxidación.
En la práctica, el consumo de electrodos es computado apenas
con base en el consumo vertical. El peso de electrodo
consumido a ser contabilizado, será proporcional a la longitud
de la pieza, al peso específico del grafito y a la sección
original del electrodo.
Para encontrar la ecuación del consumo total de electrodos
(kg/h), se puede partir de una expresión que defina la
relación entre la velocidad de consumo vertical y los factores
de operación. Normalmente, esta velocidad de consumo,
expresada en centímetros por hora, es llamada de consumo
lineal.
El consumo lineal es proporcional a la corriente al cuadrado e
inversamente proporcional a la sección de la punta del
electrodo.
El desgaste lateral por oxidación influencia indirectamente el
consumo total de electrodos a través de la disminución de la
sección de la punta, provocando un aumento del consumo lineal.
Sin embargo, un aumento del consumo lineal conduce a una
8 3disminución del tiempo de exposición a la oxidación y, en
consecuencia, a un nuevo aumento del diámetro de la punta.
Estos efectos continúan en forma iterativa hasta que la punta
del electrodo alcanza su sección definitiva, correspondiente a
las condiciones de operación existentes. El hecho del desgaste
lateral debe ser proporcional al tiempo de exposición y, por
tanto, inversamente proporcional al consumo lineal, sirve como
base para relacionar el diámetro de la punta con los factores:
densidad de corriente, calidad de los electrodos y altura del
horno.
Otra consecuencia de ese relacionamiento entre los consumos
lateral y lineal es la de permitir encontrar una ecuación
única para el consumo de electrodos, sin necesidad de separar
el consumo de punta del consumo por oxidación, tal como será
demostrado a continuación.
5.2 CONSUMO DE PUNTA Qt (kg/h) Y CONSUMO LINEAL Lc (cm/h)
Pesquisas de laboratorio y experiencias prácticas muestran que
el consumo de punta, en kg/h, es proporcional a la intensidad
de corriente al cuadrado. El consumo de punta Qt (kg/h) es
independiente del diámetro del electrodo, y, por tanto:
(5.1)
Para conseguir el objetivo de desarrollar una ecuación única
que defina el consumo específico de electrodos sin separar el
consumo de punta del consumo por oxidación, hay que encontrar,
en primer lugar, un modelo para el consumo lineal Lc (cm/h).
Si el consumo de punta, en kg/h, es proporcional a I2 e
independiente del diámetro de la punta, es fácil concluir,
como será visto a continuación, que el consumo lineal, en
cm/h, es inversamente proporcional al diámetro de la punta al
cuadrado (d2).
8 4El peso de punta consumido por hora, será proporcional al peso
específico del grafito, a la sección de la punta y a la
longitud de electrodo consumido por hora (Fig. 5.1):
Fig. 5.1.- Consumo Lineal
(5.2)
Donde:
Ws = Peso específico en kg/cm3.
Lc = Consumo lineal en cm/h.
y
d = Diámetro de la punta en cm.
Por tanto, el consumo lineal Lc será:
(5.3)
Substituyendo en la fórmula anterior:
Y, finalmente, llamando:
(5.4)
(5.5)
Por tanto, el consumo lineal Lc (cm/h) es proporcional a I2 e
inversamente proporcional a d2.
5.3 CONSUMO TOTAL DE ELECTRODOS QT (kg/h)
Físicamente, el consumo total de electrodos QT (kg/h) es igual
a la sumatoria de los consumos de punta y lateral. No
obstante, es posible calcular el consumo de electrodos
partiendo apenas del conocimiento del consumo lineal. El peso
del cilindro equivalente de diámetro D, consumido en un
8 5determinado espacio de tiempo, será proporcional a la altura
de electrodo consumida en ese lapso de tiempo, a la sección:
(5.6)
Del cilindro y al peso específico del grafito, Ws (Fig. 5.2).
Fig. 5.2.- Consumo Total
Por tanto, para un horno con 3 electrodos:
Substituyendo
Donde:
Se obtiene:
(5.7)
El consumo total de grafito, en kilogramos por hora de horno
conectado, es proporcional a la corriente al cuadrado y a la
relación entre el diámetro original del electrodo al cuadrado
y el diámetro de la punta al cuadrado.
Esta ecuación visualiza, simultáneamente, el consumo de punta
y el consumo por oxidación lateral. Si no hubiera oxidación,
el desgaste lateral sería nulo y .
En ese caso, el consumo total sería igual al consumo de punta:
(5.8)
8 65.4 CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS Qs (kg/t)
El consumo específico de electrodos es el consumo de
electrodos referido a la producción de acero, generalmente
expresado en kilogramos de grafito por tonelada de acero.
Partiendo de la fórmula del consumo total de electrodos QT
(kg/h), es simple hallar la correlación entre el consumo
específico Qs (kg/t) y los parámetros de operación.
La producción horaria promedio del horno es proporcional a la
potencia activa promedio e inversamente proporcional al
consumo específico de energía eléctrica:
(5.9)
Producción de acero (t) por hora de horno conectado
El consumo específico de electrodos Qs (kg/t) es proporcional
al consumo total de electrodos e inversamente proporcional a
la producción horaria Wh (t/h):
(5.10)
Substituyendo en (5.10), el valor QT de la ecuación (5.7) y el
valor de Wh encontrado en la ecuación (5.9):
(5.11)
Colocando unidades:
(5.12)
Por tanto, el consumo específico de electrodos es proporcional
a una constante K que depende de la calidad de los electrodos,
a la relación I²/P que depende de los parámetros eléctricos
utilizados, a la relación D²/d², que es función del desgaste
lateral, y al consumo específico de energía eléctrica qee.
La relación I²/P puede ser expresada de la siguiente forma:
(5.13)
8 7Donde:
X = reactancia operacional total del circuito del horno en
ohms
y
Tan fi = tangente del ángulo fi medida en el punto de
generación (barra infinita).
Por tanto, sustituyendo en (5.11):
(5.14)
La ecuación (5.14) es otra forma de expresar la ecuación
(5.11) y permite visualizar que para determinada tangente fi,
cuanto mayor es la reactancia, menor es el consumo específico
de electrodos (sin embargo, recordar que para mantener la
potencia activa después del aumento de la reactancia es
necesario aumentar la tensión secundaria).
5.5 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA DE QS (kg/t)
Para utilizar la ecuación (5.14) es necesario hallar
previamente el valor de K. A través de relevamientos
realizados en 8 hornos, encontramos un valor promedio de K
igual a:
(5.15)
Este valor de K corresponde a electrodos calidad regular
fabricados en el Brasil en el inicio de los años 80, con
diámetro igual o superior a 350 mm (14”).
Ejemplo de cálculo del consumo específico de electrodos usando
la fórmula (5.14): sea un horno con una reactancia operacional
total de 4 ohm, factor de potencia 0,80 (tan fi= 0,75),
consumo específico de energía de 550 kWh/t y la relación:
D²/d² = 2,5
Substituyendo esos valores en (5.14):
8 8Este valor de consumo de electrodos es coherente con los
valores que se obtenían en 1980 en hornos que operaban con
bajas tensiones y bajas impedancias.
5.6 RELACIÓN “CONSUMO DE ELECTRODOS/CONSUMO DE
ENERGÍA”
El consumo de electrodos es directamente proporcional al
consumo de energía eléctrica. Por eso, para tener una visión
más clara de los otros factores que afectan el consumo de
electrodos, puede ser utilizada la relación “consumo de
electrodos / consumo de energía eléctrica, Qs/qee”.
De (5.11):
(5.15.1)
Esta relación es usada para comparar los desempeños, en lo que
se refiere al consumo de electrodos, de hornos con diferentes
consumos de energía eléctrica.
Para el ejemplo del ítem anterior:
*Actualmente se obtienen consumos de apenas 2,5 gr/ kWh.
5.7 CONICIDAD DE LOS ELECTRODOS - DESGASTE LATERAL
Cuando se desea calcular el consumo específico de electrodos,
usando las fórmulas (5.11) y (5.14) para una determinada
condición de operación, en un horno con características
definidas, aparece el obstáculo del desconocimiento del valor
de D²/d². En realidad, D²/d² también depende de los parámetros
eléctricos de operación y de las dimensiones del horno y de
los electrodos. Para poder usar las fórmulas (5.11) y (5.14)
en forma más completa, será necesario deducir la correlación
entre D²/d², los parámetros de operación y las dimensiones del
horno. Esto es lo que será realizado a continuación.
8 9El diámetro de la punta “d” será función del desgaste lateral
provocado en el electrodo por la oxidación.
El objetivo es definir el diámetro final d para un determinado
tipo de horno y de operación, y, de esa forma poder calcular
D²/d².
El consumo lateral (D - d) es proporcional al tiempo de
exposición del electrodo al medio oxidante y a la intensidad
de oxidación (Fig. 5.3).
Fig. 5.3.- Consumo por oxidación lateral
Por tanto:
(5.16)
Donde:
Kox = factor proporcional a la intensidad de oxidación e
inversamente proporcional a la capacidad del electrodo para
soportar la oxidación.
Y
Tox = tiempo de exposición a la oxidación. Se trata del tiempo
que un punto de la columna de electrodos demora para pasar de
la altura de la bóveda hasta la punta del electrodo.
El argumento que permite relacionar el desgaste lateral con
los parámetros de operación es el siguiente: el tiempo de
oxidación, exceptuando los tiempos muertos, es inversamente
proporcional al consumo lineal Lc y directamente proporcional a
la altura de oxidación H.
Por tanto:
9 0 (5.17)
Donde:
H = valor proporcional a la distancia bóveda – baño.
Sustituyendo
(5.18)
Concluyéndose que
(5.19)
A partir de la expresión anterior, se obtiene la siguiente
ecuación:
(5.20)
Resolviendo la ecuación anterior, se encuentra:
(5.21)
Substituyendo (5.21) en (5.11) y en (5.14), se obtiene:
(5.22)
(5.23)
(5.22) y (5.23) son las ecuaciones completas para cálculo del
consumo específico de electrodos en función de los factores de
operación y proyecto.
5.8 APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA FÓRMULA COMPLETA DEL
CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS QS (kg/t)
Consideramos un horno de 40t operando con factor de potencia
0,80 (tan fi = 0.75), reactancia 5 ohms.
Para poder calcular el consumo específico de electrodos usando
las fórmulas (5.22) y (5.23) deben ser conocidos los valores
de las constantes K, Kox e H.
9 1Para electrodos calidad regular de diámetro igual o superior a
35 cm (14”), fabricados en el Brasil en 1980:
Y
Donde:
H, valor proporcional a la altura del horno. Para hornos de
10t a 70t, puede ser usado H = 40·C1/2, donde C es la capacidad
del horno en toneladas. Para 40 t.
Substituyendo en (5.23):
Para una nueva condición de operación, con I = 22 kA y factor
de potencia 0,72 (tan fi = 1,04), el nuevo consumo de
electrodos será:
El aumento de la intensidad de corriente, de 18 kA a 22 kA,
provocó un aumento de 5,5 kg/t para 6,13 kg/t en el consumo
específico de electrodos. La relación D²/d² pasó de 2,87 a
2,3. Se concluye que el aumento del consumo específico de
electrodos ocurrió a pesar de la disminución del consumo por
oxidación, en razón del efecto proporcionalmente superior del
aumento del consumo de punta.
9 25.9 CONCLUSIONES - FACTORES QUE AFECTAN EL CONSUMO
ESPECÍFICO DE ELECTRODOS
Las ecuaciones encontradas permiten evaluar los efectos
provocados por los diferentes factores sobre el consumo
específico de electrodos.
De la ecuación (5.11):
, se concluye que
el consumo específico de electrodos depende de los siguientes
factores:
K - CALIDAD DE LOS ELECTRODOS
Para igual intensidad de corriente, el consumo de punta en
kg/h puede ser mayor o menor dependiendo de la calidad de los
electrodos.
5.10 PARAMETROS ELÉCTRICOS DE OPERACIÓN DEL PROYECTO
Los parámetros eléctricos del horno son los que realmente
provocan el principal efecto sobre el consumo de electrodos.
En forma resumida se puede decir que, para determinada
potencia activa, el consumo de electrodos depende fuertemente
de la tensión de arco. Cuanto mayor es la tensión de arco,
menor es el consumo de electrodos. Durante la fusión de
chatarra, para aumentar la tensión de arco y mantener los
cosenos fi inferiores a 0.80, necesarios para estabilizar el
arco, la reactancia del circuito debe ser aumentada, para lo
cual son instalados reactores en serie. En el período de
operación con escoria espumosa es posible mantener el arco
estable con cosenos fi próximos a uno, lo que se consigue
operando con baja reactancia.
9 3Kox - Intensidad de oxidación, resistencia del electrodo a la
oxidación
Cuanto mayor es la intensidad de oxidación, o menor la
resistencia del electrodo a la oxidación, mayor es el consumo
de electrodos. La velocidad de oxidación Kox, en la forma usada
en este trabajo, dependerá de la temperatura del acero, del
caudal de oxígeno, del tipo de extracción de gases, de la
duración porcentual del afine, de los tiempos muertos y de
otros factores.
K'- CALIDAD DE LOS ELECTRODOS
Cuanto menores sean los factores K y K', menores serán el
consumo de punta y el consumo específico de electrodos. Pero,
cualquier factor que provoque una disminución del consumo
lineal, lleva a un aumento del consumo lateral. Este efecto
puede ser visualizado en la ecuación (5.23) a través del
factor K' en el denominador del término Kox/K'. Esto significa
que si fuese desarrollada una calidad de electrodo con consumo
de punta 20% menor, sin mejorar las propiedades de este
electrodo en lo que se refiere al consumo por oxidación, la
reducción del consumo específico sería inferior a 20%. En la
práctica, un electrodo de calidad premium, además del menor
consumo de punta, posee mayor capacidad para soportar la
oxidación, y tanto K y K' como Kox son inferiores a los de un
electrodo de calidad regular, permitiendo reducciones de
consumo específico directamente proporcionales a la variación
de K.
H·D/I²- ALTURA DEL HORNO, DENSIDAD DE CORRIENTE EN LOS
ELECTRODOS
Cuanto mayor sea la altura útil del horno, mayor será el
consumo específico de electrodos. La altura H corresponde a la
longitud de la parte de la columna de electrodos que permanece
dentro del horno sufriendo la mayor intensidad de oxidación.
9 4Densidades de corriente (I²/D) bajas provocan aumentos de los
consumos de electrodos debido al aumento porcentual del
consumo por oxidación lateral. Para resolver esto, a veces
puede ser disminuido el diámetro de los electrodos. La
utilización de agua para reducir el consumo de electrodos
puede ser visualizada como una reducción de la altura de
oxidación H o como una reducción de la velocidad de oxidación
Kox.
qee - CONSUMO ESPECIFICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA
El consumo específico de electrodos es directamente
proporcional al consumo específico de energía eléctrica.
Ciertos hornos que operan con altos consumos de electrodos, en
realidad pueden estar sufriendo de condiciones de operación
que provocan alto consumo de energía. Por ese motivo, para
evaluar mejor el desempeño del horno, del punto de vista del
consumo de electrodos, es preferible usar el coeficiente Qs
(gr/kWh) que define los gramos de electrodos consumidos por
cada kWh empleado (5.15.1).
Los modelos encontrados no muestran cualquier correlación
entre el consumo específico de electrodos y el tiempo "tap to
tap".
9 5CAPÍTULO VI
INGENIERÍA DEL PROYECTO
6.1. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL HORNO
Para la determinación de la capacidad del horno debemos tomar
en cuenta las características del material en cuestión, que en
este caso es el acero.
Con estos datos se realizará a continuación el cálculo de la
carga que determinará la capacidad del horno.
En primer lugar se tomará algunas formas geométricas, como se
muestra en la figura.
Fig. 6.1.- Esquema de cálculo de la capacidad.
La posición que adoptará el metal fundido se presenta como un
segmento esférico, cuyas relaciones son las siguientes:
6.1.1 FÓRMULAS A UTILIZAR
(6.1)
(6.2)
Diámetro sector esférico
(6.3)
(6.4)
9 6Datos iniciales:
6.1.2 CÁLCULO DEL VOLUMEN Y PESO MATERIAL A FUNDIR
Reemplazando datos en ecuaciones (6.1), (6.2), (6.3) y (6.4)
se tiene:
6.2 DIMENSIONES DE LA ESTRUCTURA
Fig. 6.2.- Dimensiones del horno.
6.2.1 DIÁMETRO DEL BAÑO (METAL LÍQUIDO)
(6.5)
6.2.2 ALTURA DE LA CUBA O CÁMARA DE LA REACCIÓN
(6.6)
9 76.2.3 ESPESOR DE LA PLANCHA
(6.7)
6.2.4 FLECHA DE LA BÓVEDA, TECHO O TAPA Dr (de 15 %)
(6.8)
(6.9)
(6.10)
6.3 ESPESOR LADRILLO REFRACTARIO (SECTOR CILINDRO)
Fig. 6.3.- Mampostería cilindro.
9 8DATOS INICIALES:
Se utilizará como energía necesaria para fundir una
determinada carga, el siguiente dato:
Entonces tendremos los siguientes cálculos:
Se asume que se requerirá un máximo de 3.5 horas para fundir
los 500 kg (0.5 t). Y entonces se tiene:
6.3.1 CALCULANDO EL RADIO EXTERIOR
(6.11)
→
6.3.2 CALCULANDO ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS
PAREDES DEL HORNO
(6.12)
(6.13)
6.3.3 CÁLCULO ÁREA MEDIA LOGARITMICA
(6.14)
9 9
6.3.4 DETERMINACIÓN COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD
(LADRILLO)
(6.15)
Despejando se tiene:
De acuerdo al valor obtenido se indica que para las
condiciones especificadas se requiere un ladrillo con
coeficiente de conductividad de 1.021 (W/m·ºK), sin embargo
nos ofrecen ladrillos refractarios con el coeficiente de
conductividad de 0.47 a 1.05 (W/m·ºK). Entonces el ladrillo
elegido está adecuado.
6.4 CÁLCULO ESPESOR PAREDES (SECTOR SEMIESFERA
INFERIOR)
Fig. 6.4.- Mampostería semiesfera.
Fig. 6.5.- Dimensiones de parte inferior del horno.
1 0 0DATOS INICIALES:
6.4.1 CÁLCULO EXTERIOR SEMIESFERA INFERIOR
(6.16)
(6.17)
(6.18)
6.4.2 CALCULANDO LAS ÁREAS INTERNA Y EXTERNA DE LAS
PAREDES DEL HORNO
(6.19)
(6.20)
6.4.3 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARÍTMICA
1 0 16.4.4 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD
NECESARIA DEL LADRILLO EN LA PARTE DE LA
SEMIESFERA
(6.21)
Despejando tenemos:
De acuerdo al valor obtenido se indica que para las
condiciones especificadas en la parte de la semiesfera, que
corresponde a la parte baja del horno, se requiere un ladrillo
con coeficiente de conductividad de 1.010 (W/m·ºK), sin
embargo nos ofrecen ladrillos refractarios con el coeficiente
de conductividad de 0.47 a 1.05 (W/m·ºK). Entonces el ladrillo
elegido está adecuado.
6.5 CÁLCULO ESPESOR REFRACTARIO (SECTOR TECHO O
BÓVEDA)
Fig. 6.6.- Dimensiones de la bóveda o tapa del horno.
El espesor del refractario en el techo o bóveda, es de 230 mm
(0.23 m) para hornos de 20 a 40 t y 380 a 480 mm para hornos
de 40 t y más.
DATOS INICIALES:
1 0 2
6.5.1 CALCULANDO ÁREAS INTERNA Y EXTERNA TECHO O
BÓVEDA
6.5.2 CÁLCULO DEL ÁREA MEDIA LOGARITMICA
6.5.3 CÁLCULO COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD NECESARIA
DEL TECHO O BÓVEDA
(6.22)
Despejando tenemos:
De acuerdo al valor obtenido se indica que para las
condiciones especificadas en la parte de la tapa que tiene
forma también de semiesfera, se requiere un ladrillo con
coeficiente de conductividad de 0.476 (W/m·ºK), sin embargo
nos ofrecen ladrillos refractarios con el coeficiente de
1 0 3conductividad de 0.47 a 1.05 (W/m·ºK). Entonces el ladrillo
elegido está adecuado.
6.6 CÁLCULO DE LA PRODUCTIVIDAD Y CONSUMO DE ENERGÍA
PRODUCTIVIDAD TEÓRICA
Tendremos 0.14 toneladas (t) en 1 hora (h).
PRODUCTIVIDAD REAL
En una hora de trabajo de fusión, se tendrá algunos minutos en
los que se tomaran muestras, aumentos, operación del horno,
etc. Que desembocarán en un tiempo adicional al de la hora. Se
tomará 15 minutos (25 %).
Entonces tendremos:
RENDIMIENTO
PRODUCTIVIDAD EN 24 HORAS
6.7 DISPOSICIÓN DE ELECTRODOS
La mejor disposición de los electrodos de grafito en un horno
eléctrico son los que a continuación se muestran en la figura
siguiente.
1 0 4
Fig. 6.7.- Disposición geométrica de los electrodos.
De tal manera que los campos de acción de cada uno de ellos se
corta en el centro del horno. La separación entre los
electrodos es S de tal manera que la relación entre el
diámetro del horno D y la separación entre los electrodos es:
(6.23)
Despejando S de tiene:
El diámetro de la zona de reacción máxima será:
(6.24)
(6.25)
Y el diámetro del electrodo será determinado por la siguiente
relación:
(6.26)
1 0 5
Según tabla de electrodos (ver Cuadro A-5 en anexo A)
6.8 DIMENSIONADO PORTAELECTRODOS
6.8.1 CÁLCULO AREA DE LA JUNTA COBRE (PORTAELECTRODO) Y ELECTRODO (CARBÓN GRAFITO)
DENSIDAD DE CORRIENTE DE LAS JUNTAS
Dato obtenido de la tesis ELT-114.
Se tomará la media.
6.8.2 CÁLCULO DEL ÁREA DE LA JUNTA
Corriente aproximada de fusión.
Fig. 6.8.- Área de contacto cobre – grafito.
(6.27)
Despejando el área de la junta:
6.8.3 CÁLCULO PERÍMETRO DEL ELECTRODO
Extraído de catálogo electrodos (ver Cuadro A-5 en anexo A).
1 0 6
Delectrodo
Fig. 6.9.- Dimensiones del portaelectrodo.
6.8.4 CÁLCULO ALTURA DEL PORTAELECTRODO
Fig. 6.10.- Forma del portaelectrodo.
6.8.5 CÁLCULO ESPESOR DEL PORTAELECTRODOS
CORRIENTE NECESARIA PARA LA FUSIÓN
De tabla conductores de cobre se elige el # 0000 AWG, sus
características son las siguientes:
11.68 105.20 300 230
NÚMERO DE CONDUCTORES
La densidad eléctrica está definida por:
(6.28)
1 0 7Reemplazando datos se tiene:
Despejando el área se tiene:
(6.29)
Se tomará el área del portaelectrodo como un anillo.
Fig. 6.11.- Área del portaelectrodos.
El área está definida por:
(6.30)
También
(6.31)
Reemplazando 6.31 en 6.30 se tiene
(6.32)
Reemplazando 6.32 en 6.29
(6.33)
Ordenando y reemplazando datos:
1 0 8Resolviendo la ecuación de segundo grado se obtiene lo
siguiente:
Sin embargo en determinada etapa de la operación se provocan
picos elevados que sobrepasan los 15000 A en algunos segundos.
Por lo que se modificará el cálculo con esta corriente.
Resolviendo la ecuación de segundo grado se obtiene lo
siguiente:
Utilizamos un factor de seguridad de 1.7, con este dato se
tendrá:
Se normaliza esta medida a un espesor de 1” (25.4 mm).
6.9 CÁLCULO DEL ENGRANE DE VOLTEO
Tomando en cuenta los volúmenes de las piezas multiplicándolo
por la densidad y la gravedad se obtienen las fuerzas que
intervienen en diferentes lugares, los que se ubican y
plantean de la siguiente forma.
Fig. 6.12.- Disposición de las cargas.
Los datos de las fuerzas F1, F2 y F3, fueron calculadas en
unas planillas Excel que se encuentran en el cuadro A-6, A-7 y
A-8 del Anexo A.
1 0 9Utilizando el software MATHCAD 14, se calcula las reacciones
en los dos puntos R1 y R2.
1 1 0
Fig. 6.13.- Diagrama de esfuerzos cortantes.
Fig. 6.14.- Diagrama de momentos flectores.
6.9.1 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 1
Fig. 6.15.- Diagrama de fuerzas en el engrane 1.
CALCULANDO EL COMPONENTE TANGENCIAL (Wt1)
1 1 1CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL (W1)
CALCULANDO EL PAR TORSIÓN (Tp1)
El diámetro primitivo y el número de dientes son:
dp = 798 (mm) y z = 57 (dientes)
Entonces tenemos:
DETERMINANDO LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN (n)
Como se trata de un horno eléctrico de arco, para realizar el
vaciado del metal fundido debe ser inclinado suavemente a fin
de evitar movimientos bruscos. Se tomará como referencia que
en 1 segundo desplazará 1.5 dientes.
POTENCIA DE ACCIONAMIENTO (N1)
VELOCIDAD DE RODADURA (DESPLAZAMIENTO)
PASO DIAMETRAL
El paso diametral es la inversa al módulo.
CÁLCULO DE LA TENSIÓN A LA FLEXIÓN ADMISIBLE ( )
1 1 2
Siendo B el ancho de la cara del diente.
6.9.2 PARA EL ENGRANE DE VOLTEO 2
Fig. 6.16.- Diagrama de fuerzas en el engrane 2.
CALCULANDO EL COMPONENTE TANGENCIAL (Wt2)
CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL (W2)
CALCULANDO EL PAR TORSIÓN (Tp2)
El diámetro primitivo y el número de dientes son:
dp = 798 (mm) y z = 57 (dientes)
Entonces tenemos:
POTENCIA DE ACCIONAMIENTO (N2)
CÁLCULO DE LA TENSIÓN A LA FLEXIÓN ADMISIBLE ( )
1 1 3
Siendo B el ancho de la cara del diente.
Con los datos obtenidos en ambos apoyos, vamos a la siguiente
tabla:
CUADRO 6.1: TENSIONES A LA FLEXIÓN ADMISIBLES (en N/mm2) Material St 37 St 42 St 50 St 60 C 35 C 45 C 60 GG-20 GG-25 GG-45
bonificado I II III
180 140 90
200 150 100
240 180 120
290 220 140
300 220 140
360 250 150
430 310 190
100 80 50
150 110 70
180 140 100
I: Carga estática. II: Carga variable (alternativa). III: Carga alternativa en el sentido de la fuerza.
Se puede ver ambos resultados son diferentes, por el hecho de
que están sometidos a cargas diferentes. En la tabla se ve que
el material a elegir son dos, una es el C 35I bonificado y el
St 37I. Debemos hacer notar que las piezas en dimensiones y
forma son idénticas, por lo que se elige el C 35I bonificado
(aleación de acero al manganeso y posterior tratamiento
térmico de templado).
6.10 COEFICIENTE DE DEFORMACIÓN DEL PORTAELECTRODOS
Fig. 6.17.- Diámetros del portaelectrodo.
CALCULANDO EL ÁREA INICIAL A 16 ºC (promedio ambiente)
El coeficiente de dilatación lineal del cobre es:
1 1 4
COEFICIENTE DE DEFORMACIÓN A 50 ºC
El cobre a utilizar es un DIN 17655 (aleaciones de cobre para
fundición). Su designación es G-CuCrF35 y tiene una
resistencia a la tracción de:
MÓDULO DE ELASTICIDAD
Aplicando la ley de Hooke
Siendo
t = Espesor de pared.
r = Radio del cilindro.
Remplazando datos se tiene:
Hallando la fuerza máxima que se soportará el perno.
Calculando la cantidad de pernos para la sujeción adecuada.
(6.34)
Tomando un perno de 1” (25.4 mm) y una tensión a la tracción
admisible de 150 (N/mm2) del perno de acero St-37, se determina
su cantidad.
Redondeando tomamos un perno de 1” (25.4 mm).
1 1 56.11 CÁLCULO DE LOS TRANSFORMADORES
Se propone la utilización de dos transformadores a los que se
denominará transformadores de alta y baja respectivamente. El
circuito propuesto es el siguiente:
Fig. 6.18.- Circuito propuesto.
a) Transformador de baja
DATOS:
(6.35)
Entonces:
Normalizando se tiene un transformador de 400 KVA.
En el cuadro A-9 del anexo A, se tiene una tabla en la que muestra los voltajes de fase, voltaje de arco y la potencia
1 1 6activa. En esta tabla con la tensión nominal de 150 V, se obtienen los siguientes resultados:
CUADRO 6.2.-CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL HORNO UNIDAD VALOR 1 VALOR 2 VALOR
INTERPOLADO VOLTAJE DE FASE (V) 140 160 150 VOLTAJE DE ARCO (V) 81.0 92.4 91.83 CORRIENTE 1545 1353 1362.6 POTENCIA Kw a Cos Ø = 0.80 300
Haciendo un nuevo cálculo podemos determinar otra potencia de
este transformador.
Tomando como referencia un factor de potencia de 0.85 que es
lo óptimo para el funcionamiento del horno tendremos:
De acuerdo a este resultado se elige un transformador de 350
KVA, este dato es similar o verifica lo mostrado en el cuadro
A-2 del anexo A.
Los datos técnicos de este transformador serán:
CUADRO 6.3.- Datos técnicos transformador de baja.
TRANSFORMADOR DE BAJA POTENCIA APARENTE 350 KVA TENSIÓN PRIMARIA NOMINAL 2250 V TENSIÓN SECUNDARIA NOMINAL 150 V CORRIENTE PRIMARIA NOMINAL 100 A CORRIENTE SECUNDARIA NOMINAL 1500 A RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN 15 CONEXIÓN PRIMARIA TRIANGULO CONEXIÓN SECUNDARIA ESTRELLA INTERCAMBIADOR DE TAPS
(4 TAPS OPERABLES SIN CARGA)
+1 x 20 %
-2 x 20 %
Este transformador tiene cuatro (4) taps de regulación que son
utilizados en diferentes etapas del proceso. Su descripción es
de la siguiente manera:
TAP A (180 V), utilizado para realizar perforación de la carga
hasta formar líquido en el fondo del horno, por tener una
tensión elevada su arco es amplio (arco largo).
1 1 7TAP B (150 V), mantiene una temperatura constante cuando el
metal ya se encuentra en estado líquido (fundido). En este
estado se realizan las aleaciones y dosificaciones del metal
para darle su característica final.
TAP C (120 V), baja ligeramente la temperatura cuando esta se
ha elevado peligrosamente, ya que puede; de alguna manera
afectar a la composición final del tipo de acero a obtener.
TAP D (90 V), utilizado para realizar un tratamiento
denominado SINTERIZADO, que consiste a la eliminación de la
humedad del ladrillo cuando este ha sido reemplazado en su
totalidad (colada en vacío).
b) Transformador de alta
DATOS:
(6.36)
Entonces:
Normalizando se tiene un transformador de 400 KVA.
Los datos técnicos de este transformador serán:
CUADRO 6.4.- Datos técnicos transformador de alta.
TRANSFORMADOR DE ALTA POTENCIA APARENTE 400 KVA TENSIÓN PRIMARIA NOMINAL 6900 V TENSIÓN SECUNDARIA NOMINAL 2250 V CORRIENTE PRIMARIA NOMINAL 33 A CORRIENTE SECUNDARIA NOMINAL 100 A RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN 3.07 CONEXIÓN PRIMARIA TRIÁNGULO CONEXIÓN SECUNDARIA TRIÁNGULO INTERCAMBIADOR DE TAPS (OPERABLES SIN CARGA) 2 X 2.5 %
1 1 86.12 CÁLCULO DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
Datos:
CÁLCULO DEL CALOR TRANSFERIDO ENTRE ELECTRODO Y PORTAELECTRODO
PERÍMETRO DEL GRAFITO
AREA DEL GRAFITO
Coeficiente convectivo h para el aire a temperatura ambiente
15 ºC
NUSSELT
(6.37)
(6.38)
h = Coeficiente convectivo para el aire.
K = Función de corrección adimensional.
X = Longitud característica (Hpe ó Lx).
Gr = Número de Grashof.
Pr = Número de Prandtl
C = Constante.
n = Índice.
1 1 9PRANDT
(6.39)
µ = Viscosidad dinámica o absoluta del fluido.
Cp = Calor específico del fluido.
Kaire = Coeficiente conductivo del aire.
GRASHOF
(6.40)
g = Aceleración gravitacional.
ρ = Densidad del fluido.
β = Coeficiente de expansión térmica.
∆θ = Diferencia de temperaturas.
Hallando valores de algunas propiedades utilizando el MANUAL
DE FÓRMULAS PARA TRANSFERENCIA DE CALOR del autor WONG y a la
temperatura ambiente del aire.
Aplicando la fórmula (6.32) se tiene:
Entonces K es igual a:
(6.41)
De la tabla WONG
1 2 0
Aplicando la fórmula (6.31) tenemos:
De la fórmula (6.30) despejando h tenemos:
(6.42)
(6.43)
Realizando algunas operaciones tenemos:
(6.44)
Reemplazando datos obtenemos:
Hallando propiedades y calculando datos para el agua que
circulará dentro de la tubería, a la temperatura de 16 ºC
(289.15 ºK). El diámetro del conducto en el portaelectrodo
será de:
Se obtienen el número de PRANDT y la conductividad para el
agua a la temperatura de entrada, utilizando las tablas del
WONG.
1 2 1
De tablas del WONG, se obtiene el valor para el número de
GRASSHOF
Hallando la temperatura media del agua.
Con este dato calculamos el número de Grasshof
(6.45)
Reemplazando datos tenemos:
Se asume que en cada pasada la temperatura de salida del agua
aumentará 5 ºC respecto de la entrada.
De la ecuación de calor sensible, se puede aproximar el flujo
másico y el caudal de agua que circula por la tubería.
(6.46)
Despejando la masa del agua.
(6.47)
Reemplazando datos.
Hallamos el caudal necesario con la siguiente relación:
(6.48)
1 2 2La sección de la tubería es:
Entonces la velocidad de circulación del agua en los
portaelectrodos será:
Tomando en cuenta que se tiene tres portaelectrodos el caudal
para el sistema de refrigeración total será:
6.13 CÁLCULO DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS
Los cálculos que a continuación se muestran, corresponden a
una aplicación práctica de un horno de características
similares al proyecto, pero de mayor capacidad. Los datos que
se recopilaron corresponden a los días en los cuales se
realizó la fundida e incluso la cantidad y el tipo de material
fundido.
Esta empresa funde los siguientes aceros:
• Aceros ST-37 (Blando).
• Aceros ST-50(Duro).
• Aceros al Manganeso.
• Fierro Gris.
• Fierro Blanco Ni-Hard.
• Aceros Inoxidables.
Los datos promediados obtenidos, corresponden al mes de
junio/2007, en el que se tuvo una mayor producción.
DIÁMETRO DE LOS ELECTRODOS
1 2 3Fig. 6.19.- Forma de los electrodos.
CAPACIDAD DE MATERIAL FUNDIDO NOMINAL
VALOR PROPORCIONAL DE LA DISTANCIA BÓVEDA – BAÑO
Fig. 6.20.- Características y altura del horno eléctrico.
VALOR PROMEDIO DE K QUE CORRESPONDE A ELECTRODOS DE CALIDAD REGULAR
FACTOR DE POTENCIA Cos Φ Y Tan Φ
CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA qee
Este dato es el óptimo para hornos con capacidades superiores
a los 1500 Kg.
RELACIÓN DE DISTANCIAS
1 2 4VALOR DE LA REACTANCIA OPERACIONAL DEL CIRCUITO DEL HORNO , Dato obtenido de la tesis ELT-114CÁLCULO DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ELECTRODOS
Aplicando la fórmula 5.14:
Reemplazando datos tenemos
RELACIÓN CONSUMO DE ELECTRODOS/CONSUMO DE ENERGÍA
Aplicando la fórmula 5.15.1:
Reemplazando datos tenemos:
* Actualmente se obtienen consumos menores de 2,5 gr/kWh.
Este consumo es elevado respecto a la referencia que se tiene,
entonces se concluye que existen anormalidades en el proceso y
no es óptimo su funcionamiento.
APLICACIÓN DE LA FÓRMULA COMPLETA DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE
ELECTRODOS
CONSUMO LINEAL
Este dato se obtuvo de las tablas de consumos correspondientes
al mes de junio 2007 (ver Anexo B).
TIEMPO DE EXPOSICIÓN A LA OXIDACIÓN
Aplicando la ecuación 5.17 se tiene:
1 2 5FACTOR PROPORCIONAL A LA INTENSIDAD DE OXIDACIÓN
De la ecuación 5.19
y despejando , se tiene:
LA DENSIDAD DEL ELECTRODO DE GRAFITO VARÍA ENTRE LOS
SIGUIENTES:
Datos obtenidos de la tabla de electrodos de la Airco Speer
(ver cuadro A-4 en Anexo A).
HALLANDO LA MEDIA ENTRE ESTOS VALORES
CALIDAD DE LOS ELECTRODOS
FÓRMULA COMPLETA
Utilizando la relación 5.23:
Reemplazando datos se tiene:
Los restantes datos correspondientes a los otros meses, se
hallan tabulados en EXCEL, y se muestran en el Anexo B.
De acuerdo a los datos recopilados de esta fundición, podemos
hacer un análisis acerca de los resultados, que como se verá
no son similares a pesar de que en algunos casos se ha fundido
1 2 6el mismo material. También en la duración de las hornadas que
en algunos casos son de una hora de diferencia.
Existen algunos factores los cuales influyen en el desgaste
estos son:
POR EL TIPO DE MATERIAL A SER FUNDIDO
A continuación algunos detalles.
- Se ve que en el acero que se lo denomina BLANDO (ST 36,
ST 37), existe mayor desgaste, por el hecho de que este
material tiene bajo porcentaje de carbono (entre 0.25 a
0.6 % de C en peso) y el electrodo como es de una
composición a base de carbón, este le adiciona en alguna
medida haciendo que el electrodo pierda mayor longitud.
Estas aleaciones tienden a ser inestables y es por esa
razón que tratan de absorber carbón ya sea del electrodo
o de los mismos ladrillos.
- En el caso del acero denominado DURO (ST 50), este tiene
un porcentaje de carbono medio y alto. Generalmente todos
estos tipos de acero por su porcentaje de carbono (entre
0.6 a 1.24 % de C), tienden a mantenerse estables sin la
necesidad de absorber carbono de los electrodos de
grafito.
- En el caso de los aceros con aleaciones de manganeso,
tienen porcentajes elevados de carbono que está dentro
los rangos denominados duros o de alto carbono, sin
embargo tienen en su composición un porcentaje que oscila
entre 3 a 12 % de Mn. No provocan un desgaste excesivo de
los electrodos, en las tablas mostradas por lo general su
desgaste es menor con relación a las demás aleaciones.
- En el caso de las fundiciones (gris y blanca), su
porcentaje se encuentra entre 3 a 4.5 % de C en peso. El
desgaste de los electrodos es similar a las aleaciones de
Manganeso.
1 2 7NOTA: Datos acerca de las características del acero se
encuentran especificadas en el Cap-2 del presente trabajo. Y
de la misma manera en catálogos de la empresa MEPSA
(Metalúrgica Peruana S. A.) ver en Anexo C.
POR LA CALIDAD Y TIPO DE LA MATERIA PRIMA (CHATARRA)
- Esta no siempre vienen adecuadamente limpias, en muchos
casos son piezas que ya no realizan su trabajo (piezas de
maquinarias en desuso y muy corroídas). El sarro provoca
que no exista un buen contacto de los electrodos con la
carga extendiéndose el tiempo de fusión y formando
elevada cantidad de escoria.
- Otro ejemplo la chatarra de manganeso, siempre son de
tamaños grandes por ejemplo muelas de chancadoras. Estas
antes de ser cargadas requieren un cortado con oxígeno a
tamaños que no siempre son pequeños, teniendo un espacio
grande de vacio. En tal sentido se requerirá de mayor
número de cargadas y por lo tanto paras de
aproximadamente 30 minutos por cargada.
- Se presentan también piezas grandes que no pueden ser
cortadas con oxigeno por su elevado espesor (mayor a las
3”). En este caso se lo carga de alguna manera, pero
cuando se inicia su fusión cae bruscamente afectando a
los electrodos, que en algunas oportunidades rompe el
electrodo.
- En otro caso por alguna inadecuada selección de la carga,
el carbono se eleva por encima de los porcentajes
admisibles, se debe bajar este compuesto hasta que se
encuentre en los niveles adecuados. Por lo tanto esto
provoca el alargamiento del tiempo de fusión.
1 2 8CAPÍTULO VII
ESTUDIO ECONÓMICO
7.1 GENERALIDADES
Los costos son siempre la parte final e inicial de cualquier
proyecto, por lo tanto la parte económica financiera del
proyecto trata de emular la realidad económica de la secuencia
del proyecto, es decir en la práctica la persona encargada de
la ejecución del proyecto debe hacer en primer lugar un
análisis comparativo de los costos de ambos sistemas (actual y
propuesto), hacer una propuesta de capital a invertir y
finalmente exponer un análisis de rentabilidad del proyecto.
El análisis de costos de la implementación de este horno
eléctrico implica muchos componentes que necesariamente
tendrían que ser adquiridos de una fundición de acero, por sus
características.
7.2 COSTO DEL PROYECTO
para realizar el desglose correspondiente se utiliza
diferentes ítems que hacen referencia a cada una de las partes
que comprende el horno eléctrico, para la construcción de
algunas partes es posible utilizar la infraestructura
existente en el taller mecánico de la carrera, por lo tanto se
evaluará el costo de la construcción de algunas partes que
básicamente consta de:
- Materiales e insumos.
- Mano de obra.
- Equipo y maquinaria.
- Gastos generales.
7.2.1 MATERIALES E INSUMOS
Los costos del material utilizados en la construcción de los
diferentes elementos que componen el horno eléctrico han sido
tomados de la oferta existente en el mercado local y nacional,
los materiales a utilizar deben tener excelente calidad y
1 2 9disponibilidad, además de cumplir todas las normas de calidad
establecidas como ser la ASTM A-36, etc.
7.2.2 MANO DE OBRA
El costo de la mano de obra que se utilizará en la
construcción de los diferentes equipos y accesorios del
proyecto es evaluado en función del trabajo a realizar,
rendimiento promedio del trabajador, etc. Es conveniente
mencionar que dicha mano de obra será parte del personal que
podrá ser contratado de acuerdo con la especialidad y
jerarquía requerida, también se deberá tomar en cuenta las
cargas sociales determinadas por ley, las cuales constituyen
un porcentaje considerable del total del costo.
7.2.3 EQUIPO Y MAQUINARIA
La maquinaria y equipo a utilizar se lo considera en función a
su rendimiento y costo horario durante el proceso de
construcción y montaje del proyecto.
7.2.3.1 DESGASTE DE HERRAMIENTA
Otro aspecto importante a considerar es el desgaste de equipos
y herramientas, para el presente proyecto se ha adoptado como
un 5% del costo de mano de obra.
7.2.3.2 IMPUESTOS DE LEY (IT e IVA)
Teniendo en cuenta que los costos de mano de obra no otorga
crédito fiscal, y se lo debe considerar sobre el costo total
de la mano de obra, la influencia del IVA e IT (16%) se la
detalla de la siguiente ,manera:
MOT = MO + IMP
Donde:
MOT: Costo mano de obra total.
MO: Costo mano de obra.
IMP: Impuestos de ley.
1 3 0Como conocemos, los impuestos alcanzan al 16% del total de la
mano de obra, entonces:
MOT = MO + 0.16·MOT
MOT·(1-0.16) = MO
Además si consideramos el 100% del costo de mano de obra
tendremos:
Entonces el impuesto será:
IMP = 0.16·MOT = 0.16·(119.05) = 19.05%
7.2.4 GASTOS GENERALES
Los gastos de la carrera durante la ejecución de un proyecto u
obra son de diversa índole y origen, algunos de los cuales
pueden ser fácilmente identificados y definidos como el caso
concreto del costo de materiales, mano de obra o el desgaste
de herramienta entre otros. En cambio existen otros gastos que
siendo imputables a la mano de obra misma no son claramente
determinados, porque no intervienen en forma directa y no
pueden ser asignados a ninguno de los rubros anteriormente
mencionados, por esta razón se adoptan estos, conocidos como
gastos generales y que equivalen al 10% del costo total de la
obra.
7.3 ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
Los materiales utilizados tanto en la construcción como el
montaje de equipos del proyecto son desglosados por ítems en
las tablas adjuntas a continuación, que constituyen el
análisis de precios unitarios por componentes y partes de que
equipos, tomando para ello como parámetros el precio en el
mercado y la cantidad de material requerida, ensamble y mano
de obra, así como el tiempo necesario en cada uno de los
mismos, tomando los parámetros técnicos y sociales de ley.
1 3 1UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: CUBA HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 1 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 10947
* Plancha cilindrada Pieza 1 5000 5000 ST 36 de 13 mm según plano
* Plancha conformada Pieza 1 4500 4500 ST 36 de 13 mm según plano
* Plancha ST 36 de 6 mm Pieza 2 300 600 * Electrodos E 6013 (
Ø
3.18) Kg 5 15 75 * Electrodos E 6013 (Ø 4.16) Kg 4 18 72
* Disco de corte 9" Pieza 5 20 100
* Disco de desbaste 9" Pieza 6 15 90
* Oxígeno Tubo 3 120 360
* Carburo de calcio Kg 10 15 150
B.- MANO DE OBRA 13785
* Mecánico de 1ra. Hrs. 88 30 2640
* Soldador de 1ra. Hrs. 88 30 2640
* Ayudante mecánico Hrs. 88 15 1320
* Ayudante soldador Hrs. 88 15 1320
Total 7920
* Cargas sociales 50% 3960
* Gasto de herramientas 5% 396
* Impuestos 1509
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 24732
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 2473
E.- GRAN TOTAL 27205
1 3 2UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TAPA HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 2 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 3 7 9 5
* Plancha cilindrada Pieza 1 2500 2500
ST 36 de 6 mm según plano
* Plancha ST 36 de 6 mm Pieza 2 300 600 * Electrodos E 6013 (
Ø
3.18) Kg 5 15 75
* Disco de corte 9" Pieza 4 20 80
* Disco de desbaste 9" Pieza 4 15 60
* Oxígeno Tubo 3 120 360
* Carburo de calcio Kg 8 15 120
B.- MANO DE OBRA 6892
* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Soldador de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660
* Ayudante soldador Hrs. 44 15 660
Total 3960
* Cargas sociales 50% 1980
* Gasto de herramientas 5% 198
* Impuestos 754
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 10687
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1069
E.- GRAN TOTAL 11756
1 3 3UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: ARMADURA HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) PORTAELÉCTRODO 3 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 7447
* Tubo NW DIN 2440 de 6" Pieza 1 3000 3000
sin costura "negro"
* Barra plana 50 x 18 Pieza 2 600 1200
DIN 1017 ST 37
* Acero redondo Ø 200 Pieza 1 1200 1200
DIN 671 ST 37
* Plancha ST 37 de 13 mm Pieza 2 600 1200 * Electrodos E 6013 (
Ø
3.18) Kg 5 15 75 * Electrodos E 6013 (Ø 4.16) Kg 4 18 72
* Disco de corte 9" Pieza 5 20 100
* Disco de desbaste 9" Pieza 6 15 90
* Oxígeno Tubo 3 120 360
* Carburo de calcio Kg 10 15 150
B.- MANO DE OBRA 13785
* Mecánico de 1ra. Hrs. 88 30 2640
* Soldador de 1ra. Hrs. 88 30 2640
* Ayudante mecánico Hrs. 88 15 1320
* Ayudante soldador Hrs. 88 15 1320
* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660
Total 7920
* Cargas sociales 50% 3960
* Gasto de herramientas 5% 396
* Impuestos 1509
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 21232
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 2123
E.- GRAN TOTAL 23355
1 3 4UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: DESCANSO PRINCIPAL HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 4 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 4600
* Pieza fundida ST 37 Pieza 1 4500 4500
según detalle de plano * Electrodos E 6013 (
Ø
3.18) Kg 1 15 15
* Disco de corte 9" Pieza 2 20 40
* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45
B.- MANO DE OBRA 2297
* Tornero de 1ra. Hrs. 44 30 1320
Total 1320
* Cargas sociales 50% 660
* Gasto de herramientas 5% 66
* Impuestos 251
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 6897
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 690
E.- GRAN TOTAL 7587
1 3 5UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: APOYO DESLIZANTE HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 5 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 10900
* Pieza fundida ST 37 Pieza 6 1800 10800
según detalle de plano * Electrodos E 6013 (
Ø
3.18) Kg 1 15 15
* Disco de corte 9" Pieza 2 20 40
* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45
B.- MANO DE OBRA 1149
* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660
Total 660
* Cargas sociales 50% 330
* Gasto de herramientas 5% 33
* Impuestos
126
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 12049
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1205
E.- GRAN TOTAL 13254
1 3 6UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: ENGRANE DE VOLTEO HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 6 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 6560
* Pieza fundida ST 37 Pieza 1 6500 6500
según detalle de plano * Electrodos E 6013 (
Ø
3.18) Kg 1 15 15
* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45
B.- MANO DE OBRA 2297
* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660
* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660
Total 1320
* Cargas sociales 50% 660
* Gasto de herramientas 5% 66
* Impuestos 251
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 8857
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 886
E.- GRAN TOTAL 9743
1 3 7UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: PORTAELECTRODO HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 7 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 15060
* Pieza fundida DIN 1787 Pieza 3 5000 15000
SF-CU F 37 (s/plano) * Electrodos E 6013 (
Ø
3.18) Kg 1 15 15
* Disco de desbaste 9" Pieza 3 15 45
B.- MANO DE OBRA 2297
* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660
* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660
Total 1320
* Cargas sociales 50% 660
* Gasto de herramientas 5% 66
* Impuestos 251
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 17357
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1736
E.- GRAN TOTAL 19093
1 3 8UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: MECANISMO PUERTA HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 8 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 4427
* Pieza fundida GG-18 Pieza 1 1500 1500
(Contrapeso s/plano)
* Barra plana 50 x 18 Pieza 1 600 600
DIN 1017 ST 37
* Plancha ST 37 de 10 mm Pieza 2 500 1000
* Acero redondo Ø 25 Pieza 1 600 600
DIN 671 St 37
* Electrodos E 6013 (Ø 3.18) Kg 5 15 75
* Electrodos E 6013 (Ø 4.16) Kg 4 18 72
* Disco de corte 9" Pieza 5 20 100
* Disco de desbaste 9" Pieza 6 15 90
* Oxígeno Tubo 2 120 240
* Carburo de calcio Kg 10 15 150
B.- MANO DE OBRA 6892
* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Soldador de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660
* Ayudante soldador Hrs. 44 15 660
* Tornero de 1ra. Hrs. 22 30 660
Total 3960
* Cargas sociales 50% 1980
* Gasto de herramientas 5% 198
* Impuestos 754
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 11319
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1132
E.- GRAN TOTAL 12451
1 3 9UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: POLEAS Y ROLDANAS HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 9 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 9300
* Masa fundida ST 37 Pieza 12 500 6000
(s/plano para roldanas)
* Masa fundida ST 37 Pieza 6 450 2700
(s/plano para poleas)
* Acero redondo Ø 25 Pieza 1 600 600
DIN 671 St 37 (p/pasadores)
B.- MANO DE OBRA 3446
* Mecánico de 1ra. Hrs. 22 30 660
* Tornero de 1ra. Hrs. 44 30 1320
Total 1980
* Cargas sociales 50% 990
* Gasto de herramientas 5% 99
* Impuestos 377
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 12746
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1275
E.- GRAN TOTAL 14021
1 4 0UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO
ITEM: PIQUERA Y PUERTA DE CARGA HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 10 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 2198
* Plancha ST 37 de 10 mm Pieza 5 400 2000
* Electrodos E 6013 AWS Kg. 10 15 150
* Electrodos E 7018 AWS Kg. 6 13 78
* Disco de corte 9" Pieza 6 20 120
* Disco de desbaste 9" Pieza 5 15 75
* Oxígeno Tubo 2 120 240
* Carburo de calcio Kg. 10 15 150
B.- MANO DE OBRA 6892
* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Soldador de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660
* Ayudante soldador Hrs. 44 15 660
Total 3960
* Cargas sociales 50% 1980
* Gasto de herramientas 5% 198
* Impuestos 754
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 9090
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 909
E.- GRAN TOTAL 9999
1 4 1UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO ESTRUCTURA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS MECÁNICA
INGENIERÍA MEC - ELM
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: SOPORTE CABLE Y HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) CREMALLERA DE APOYO 11 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 6863
* Pieza fundida ST 37 Pieza 3 600 1800
(S/plano soportes de cable)
* Pieza fundida ST 37 Pieza 2 2500 5000
(S/plano para cremallera)
* Electrodos E 6013 AWS Kg. 1 15 15
* Electrodos E 7018 AWS Kg. 1 13 13
(s/plano para poleas)
* Disco de corte 9" Pieza 1 20 20
* Disco de desbaste 9" Pieza 1 15 15
B.- MANO DE OBRA 5744
* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660
* Tornero de 1ra. Hrs. 44 30 1320
Total 3300
* Cargas sociales 50% 1650
* Gasto de herramientas 5% 165
* Impuestos 629
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 12607
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1261
E.- GRAN TOTAL 13867
1 4 2UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO
INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TRANSFORMADORES HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) Y ACCESORIOS PRINCIPALES 12 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 393749 * Transformador de 350 Kva Pieza 1 175250 175250 6.9/2.3 kV (s/especificación) * Transformador de 400 Kva. Pieza 1 210300 210300 2300/150 V (s/especificación)
* Pararrayos p/6900 Kg. 3 2103 6309
* Seccionadores fusibles Kg. 3 630 1890
B.- MANO DE OBRA 1723
* Electricista de 1ra. Hrs. 22 30 660
* Ayudante eléctrico Hrs. 22 15 330
Total 990
* Cargas sociales 50% 495
* Gasto de herramientas 5% 49,5
* Impuestos 189
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 395472
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 39547
E.- GRAN TOTAL 435019
1 4 3UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO
INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TABLEROS AUTOMÁTICO HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) Y DE CONTROL 13 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 1260 * Chapa de acero DIN 17100 Pieza 6 210 1260
de 3 mm
B.- MANO DE OBRA 3446
* Mecánico de 1ra. Hrs. 44 30 1320
* Ayudante mecánico Hrs. 44 15 660
Total 1980
* Cargas sociales 50% 990
* Gasto de herramientas 5% 99
* Impuestos 377
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 4706
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 471
E.- GRAN TOTAL 5177
1 4 4UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO
INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO
ITEM: INTERRUPTOR DE POTENCIA HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 14 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 105000
* Interruptor de potencia Pieza 1 105000 105000
2300 V - 300 A
B.- MANO DE OBRA 1723
* Electricista de 1ra. Hrs. 22 30 660
* Ayudante eléctrico Hrs. 22 15 330
Total 990
* Cargas sociales 50% 495
* Gasto de herramientas 5% 49,5
* Impuestos 189
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 106723
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 10672
E.- GRAN TOTAL 117395
1 4 5UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS ELÉCTRICO
INGENIERÍA MEC - ELM PARCIAL
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO ITEM: TRAFOS DE CORRIENTE HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) Y ACCESORIOS PRINCIPALES 15 de 16
PRECIO PRECIO
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD UNITARIO TOTAL TOTAL
(Bs) (Bs) (Bs)
A: MATERIALES 6160
* Transformador corriente Pieza 3 350 1050
2000/5 A
* Contactor de potencia Pieza 6 210 1260
5.5 Kw 20 A nominal
* Relé térmico 6 - 10 A Pieza 3 210 630
* Instrumentos de medición 3 630 1890
Amperímetro Pieza 3 140 420
Voltímetro Pieza 4 140 560
Cos FI Pieza 1 350 350
B.- MANO DE OBRA 6892
* Electricista de 1ra. Hrs. 88 30 2640
* Ayudante eléctrico Hrs. 88 15 1320
Total 3960
* Cargas sociales 50% 1980
* Gasto de herramientas 5% 198
* Impuestos 754
C.- MÁQUINA Y EQUIPOS
TOTAL (A+B+C) 13052
D.- GASTOS GENERALES (10% DEL TOTAL) 1305
E.- GRAN TOTAL 14358
1 4 6UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO SISTEMA
FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA RESUMEN DE PRECIOS MECÁNICO
INGENIERÍA MEC - ELM ELÉCTRICO
PROYECTO EQUIPO: HORNO ELÉCTRICO GASTOS TOTALES HOJA
DE GRADO POR ARCO (500 Kg.) 16 de 16
DESCRIPCIÓN
TOTAL
(Bs)
A: GASTOS MECÁNICOS 162332
B: GASTOS ELÉCTRICOS 571949
C: GRAN TOTAL 734281
1 4 7CAPÍTULO VIII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Después de realizado el presente trabajo se concluye que
el tema en cuestión es relativamente nuevo. Habiendo
tenido muchos inconvenientes para la obtención de datos.
No existe bibliografía adecuada, es por esa razón que
muchos datos fueros obtenidos de experiencias de amigos
que trabajan en una fundición de acero ubicado en Oruro.
En lo que respecta a la industrialización del hierro para
obtener el acero no esta muy difundido por el momento,
todos sabemos que muchas piezas de acero son importadas
de los países vecinos con calidades diferentes.
Lamentablemente no se tiene el conocimiento necesario
para su control de calidad.
Es recomendable que nuestra carrera, adecue los planes de
estudio para acceder a conocimiento sobre materiales
derivados del hierro (aceros), tomando en cuenta que esta
atribución no es exclusividad de los metalurgistas.
Contar con laboratorios en los cuales se realice análisis
de tipos de aceros y adecuarlos para diferentes partes de
una máquina o proceso.
El presente trabajo solo es un vistazo de lo que es
propiamente la ciencia del acero.
1 4 8BIBLIOGRAFÍA
- JULIO ASTIGARRAGA URQUIZA – “Hornos de Arco para la
Fusión de Acero”.
- SCHWABE, W.E. - “The mechanics of consumption of graphite
electrodes in electric steel furnaces”. Reprinted from
journal of metals, November 1972.
- AIRCO SPEER CARBON-GRAPHITE – “Manual of Carbon &
Graphite”
- COMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES - “Basic properties
of high intensity electric arcs used in steelmaking”
- JORDAN, G. R. – “Electrode erosion in electric arc
furnaces - the controlling parameters” Ironmaking and
Steelmaking, nº 4, 1978.
- J. ASTIGARRAGA – “Hornos Industriales de Resistencia”.
Ed. MC Graw Hill.
- H. ARIAS, J.M. LASHERAS – “Tecnología Mecánica”. Ed.
Donostiarra.
- H. Y. WONG – “Manual de Fórmulas y Datos Esenciales de
Transferencia de Calor para Ingenieros”.
- ING. JESÚS GUSTAVO ROJAS UGARTE – “Transferencia de
Calor” Texto MEC-2251.
- LUIS ENRIQUE HEREDIA LINARES – “Estudio del Arco Directo
de la Empresa Aceros Tesa y Proposición de Mejoras” ELT-
114.
- A. L. CASILLAS – “Máquinas” 34 edición, Madrid Editorial
MELSA – pinto.
- EDUARD SCHARKUS – “Tablas para la Industria Metalúrgica”
3ra. Edición.
- MPT – “Metallurgical Plant and Technology”. Boletines
informativos.
1 4 9
PLANOS
1 5 0
1 5 1
1 5 2
1 5 3
1 5 4
1 5 5
1 5 6
1 5 7
1 5 8
1 5 9
1 6 0
1 6 1
1 6 2
1 6 3
1 6 4
1 6 5
1 6 6
1 6 7
ANEXO A
1 6 8
CUADRO A-1.- DATOS ELÉCTRICOS DEL HORNO DE ARCO.
CAPACIDAD EN TONELADAS
(t)
PRODUCCIÓN HORARIA (t)
RANGO NOMINAL (KVA)
DIÁMETRO DE LA CUBA (pies)
DIÁMETRO ELECTRODO (pulg) 0. 5 0. 17 5 – 0. 5 2 0 0 – 7 5 0 3 . 2 5 – 4. 5 2 . 0 – 5 . 1 21 . 0 0. 5 – 0. 7 5 0 0 – 1 0 0 0 4. 5 – 5 . 0 4. 0 – 6. 01 . 5 0. 7 5 – 1 . 1 8 0 0 – 1 5 0 0 4. 7 5 – 5 . 7 5 . 1 2 – 8. 02 . 0 1 . 0 – 2 . 0 1 0 0 0 – 2 0 0 0 5 . 5 8 – 6. 0 7 . 0 – 1 0. 03 . 0 1 . 5 – 3 . 1 1 4 0 0 – 2 5 0 0 7 . 0 – 7 . 4 8. 0 – 1 0. 04. 0 2 . 7 – 4. 0 2 2 0 0 – 3 2 0 0 7 . 0 – 8. 0 8. 0 – 1 2 . 04. 5 – 5 . 0 3 . 1 – 5 . 0 2 5 0 0 – 4 0 0 0 8. 0 – 8. 6 9 . 9 – 1 2 . 06. 0 – 7 . 5 3 . 0 – 6. 0 3 5 0 0- 5 0 0 0 8. 5 – 9 . 0 1 2 . 0 – 1 4. 0
1 6 9
CUADRO A-2.- CARACTERÍSTICAS DE HORNOS DE ACERO. CAPACIDAD DEL HORNO
(t)
POTENCIA DEL TRANSFORMADOR
PARA LA CARGA SÓLIDA (KVA)
TENSIÓN SECUNDARIA APROXIMADA EN (V) PARA
CARGA SÓLIDA
NÚMERO DE COLADAS EN
24 HORAS PARA CARGA
SÓLIDA
DURACIÓN DEL PERIODO
DE FUSIÓN (Hrs)
CONSUMO ESPECÍFICO
PARA LA FUSIÓN EN MARCHA
CONTÍNUA kWh/t DE
ACERO
DIÁMETRO DE ELECTRODOS DE GRAFITO
(mm)
POTENCIA DEL TRANSFORMADOR
PARA CARGA LÍQUIDA (KVA)
TENSIÓN SECUNDARIA APROXIMADA EN (V) PARA
CARGA LÍQUIDA 0. 3 2 5 0 1 2 0 – 1 3 5 7 – 8 1 . 5 6 5 0 1 2 0 1 4 5 7 0 – 8 00. 5 3 5 0 1 5 0 7 – 8 1 . 5 6 0 0 1 5 0 2 0 0 9 0 – 1 0 01 6 0 0 1 5 0 – 1 6 0 6 – 8 1 . 5 – 2 5 7 5 1 5 0 3 4 5 87 – 9 32 8 0 0 1 7 0 6 – 7 1 . 5 – 2 5 5 0 1 8 0 4 6 0 9 83 1 2 0 0 1 7 0 6 – 7 1 . 5 – 2 5 5 0 2 0 0 6 9 0 9 84 1 4 0 0 1 7 5 6 – 7 1 . 5 – 2 5 2 5 2 3 0 8 1 0 1 0 16 2 2 0 0 1 8 0 5 – 6 2 5 2 5 2 5 0 1 2 8 0 1 0 58 2 8 0 0 1 8 5 5 – 6 2 5 2 5 3 0 0 1 6 0 0 1 071 0 3 5 0 0 1 9 0 4 – 5 2 5 0 0 3 0 0 2 0 0 0 1 0 91 5 5 0 0 0 2 0 0 4 – 5 2 47 5 3 5 0 2 9 0 0 1 1 52 0 6 5 0 0 2 0 0 4 – 5 2 . 5 47 5 4 0 0 3 7 5 0 1 1 53 0 8 0 0 0 2 0 0 – 2 4 0 4 2 . 5 4 5 0 4 0 0 4 6 0 0 1 1 0 – 1 4 0
1 7 0
CUADRO A-3.- TAMAÑO REPRESENTATIVO DE LOS HORNOS DE ARCO TRIFÁSICOS DE USO GENERAL.
DIÁMETRO DEL CASCO (PIES)
CARGA NORMAL (LIBRAS)
CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR (KVA)
CORRIDAS DE ESCORIA LIBRAS/HORA 4 ’ 8 0 0 – 1 0 0 0 2 5 0 – 3 5 0 5 0 04 ’ 6 ” 1 2 0 0 – 1 5 0 0 3 5 0 – 5 0 0 9 0 05 ’ 1 5 0 0 – 2 0 0 0 5 0 0 – 7 5 0 1 3 0 06 ’ 3 0 0 0 – 4 0 0 0 7 5 0 – 1 0 0 0 2 0 0 07 ’ 5 0 0 0 – 6 0 0 0 1 0 0 0 – 1 5 0 0 3 0 0 08 ’ 7 0 0 0 – 9 0 0 0 1 5 0 0 – 2 0 0 0 4 5 0 09 ’ 1 0 0 0 0 – 1 2 0 0 0 2 0 0 0 – 3 0 0 0 6 0 0 01 0 ’ 1 6 0 0 0- 2 0 0 0 0 2 5 0 0 – 3 0 0 0 1 0 0 0 0
1 7 1
CUADRO A-4.- PROPIEDADES DE LOS ELECTRODOS DE AIRCO SPEEER CARBON – GRAFITE.
DIÁMETRO DEL ELECTRODO
(PULGADAS)
DENSIDAD APARENTE (gr/cc)
RESISTIVIDAD LONGITUDINAL X 10-5 (ohm - pulg)
PROMEDIO DESVIACIÓN ESTANDAR
PROMEDIO DESVIACIÓN ESTANDAR
FUNDICIÓN 1- 1 / 2 ” – 2- 1 / 2 ”3 ” – 5- 1 / 8 ”6 ” & 7 ”8 ” – 1 0 ”
ACERIAS 1 2 ” & 1 4 ”1 6 ” – 2 4 ”1 . 7 01 . 6 91 . 6 21 . 6 21 . 6 41 . 6 10. 0 30. 0 30. 0 30. 0 20. 0 20. 0 12 5 . 02 6. 73 0. 73 8. 44 2 . 93 7 . 02 . 62 . 63 . 35 . 65 . 52 . 0
Los electrodos de grafito se utilizan en hornos de arco desde los mas pequeños tamaños para plantas piloto
con capacidades que varían de 300 – 500 libras hasta las grandes productoras de acero con capacidades de
hasta 300 toneladas. Los electrodos con diámetro inferior a 14” se utilizan en fundición.
1 7 2
CUADRO A-5.- DIMENSIONES NORMALIZADAS DE LOS ELECTRODOS.
TAMAÑO NOMINAL ELECTRODOS Y ESPECIFICACIONES TÍPICAS
DIÁMETRO NOMINAL
DIÁMETRO
NOMINAL
DENSIDAD
(gr/cc)
RESISTENCIA
micro-ohm·cm
FORTALEZA
FLEXIONAL
kg/cm2
CENIZAS %
MÁXIMO
TIPO DE ROSCA
75 mm 3” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 M/H
100 mm 4” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 M/H
130 mm 5” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 Nipple
150 mm 6” Diámetro 1.56 – 1.68 550 – 750 130 – 180 0.50 Nipple
200 mm 8” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple
225 mm 9” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple
250 mm 10” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple
300 mm 12” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 120 – 170 0.50 Nipple
350 mm 14” Diámetro 1.66 – 1.76 550 – 750 90 – 150 0.50 Nipple
*Otros Tamaños o Configuraciones son disponibles bajo pedido.
1 7 3
CUADRO A-6.- DETERMINACIÓN DE LA CARGA F1 DEL HORNO.
ITEM VOLUMEN CANTIDAD VOLUMEN VOLUMEN DENSIDAD MASA PESO
UNITARIO
mm^3 TOTAL mm^3 EN cm^3 g/cm^3 kg kN
F1 Electrodo 15882711,32 3 47648133,97 47648,13 1,69 80,53 0,79
Apoyo deslizante 8390859,81 3 25172579,43 25172,58 7,85 197,60 1,94
Armadura porta electrodos 61941805,59 1 61941805,59 61941,81 7,85 486,24 4,77
Portaelectrodos 2467894,60 3 7403683,79 7403,68 8,91 65,97 0,65
Descanso principal 21627073,84 1 21627073,84 21627,07 7,85 169,77 1,67
Roldana deslizante 79375,48 12 952505,76 952,51 7,85 7,48 0,07
Rodamiento 51325 1232810,10 1 1232810,10 1232,81 - 0,68 0,01
Rodamiento 51118 76688,36 1 76688,36 76,69 - 11,00 0,11
Polea cable 1 434564,53 3 1303693,60 1303,69 7,2 9,39 0,09
Polea cable 2 546066,03 3 1638198,08 1638,20 7,2 11,80 0,12
Soporte cable 2143774,90 3 6431324,70 6431,32 7,85 50,49 0,50
Perno sujeción portaelectrodos 48541,55 24 1164997,25 1165,00 7,85 9,15 0,09
Tuerca sujeción portaelectrodos 45592,20 24 1094212,87 1094,21 7,85 8,59 0,08
Perno eje polea cable 1 41032,33 3 123096,99 123,10 7,85 0,97 0,01
Tuerca perno eje polea cable 1 14915,25 3 44745,74 44,75 7,85 0,35 0,00
Perno eje polea cable 2 97465,87 3 292397,62 292,40 7,85 2,30 0,02
Tuerca perno eje polea cable 2 19659,85 3 58979,54 58,98 7,85 0,46 0,00
Perno sujeción brazo deslizante 58310,70 12 699728,35 699,73 7,85 5,49 0,05
Tuerca sujeción apoyo deslizante 11179,91 12 134158,90 134,16 7,85 1,05 0,01
TOTAL 1119,29 10,98
1 7 4
CUADRO A-7.- DETERMINACIÓN DE LA CARGA F2 DEL HORNO.
ITEM VOLUMEN CANTIDAD VOLUMEN VOLUMEN DENSIDAD MASA PESO
UNITARIO
mm^3 TOTAL mm^3 EN cm^3 g/cm^3 kg kN
F2 Cuba 67780037,66 1 67780037,66 67780,04 7,85 532,07 5,22
Tapa 16874349,93 1 16874349,93 16874,35 7,85 132,46 1,30
Ladrillo cuba 893699084,68 1 893699084,68 893699,08 1,9 1698,03 16,66
Ladrillo tapa 338844244,05 1 338844244,05 338844,24 1,9 643,80 6,32
Anilla de refrigeracion 441079,61 3 1323238,83 1323,24 7,85 10,39 0,10
Piquera 4732897,68 1 4732897,68 4732,90 7,85 37,15 0,36
Puerta de carga 13487809,14 1 13487809,14 13487,81 7,85 105,88 1,04
Mecanismo puerta 20588677,78 1 20588677,78 20588,68 7,85 161,62 1,59
Engrane de volteo 17293005,46 2 34586010,91 34586,01 7,85 271,50 2,66
Tuerca perno eje polea cable 2 19659,85 6 117959,08 117,96 7,85 0,93 0,01
TOTAL 3593,84 35,26
CUADRO A-8.- DETERMINACIÓN DE LA CARGA F3 DEL HORNO.
ITEM VOLUMEN CANTIDAD VOLUMEN VOLUMEN DENSIDAD MASA PESO
UNITARIO
mm^3 TOTAL mm^3 EN cm^3 g/cm^3 kg kN
F3 Mecanismo de volteo 2888142,48 1 2888142,48 2888,14 7,85 22,67 0,22
Eje para volteo 671676,34 1 671676,34 671,68 7,85 5,27 0,05
Tuerca perno eje polea cable 2 19659,85 6 117959,08 117,96 7,85 0,93 0,01
TOTAL 28,87 0,28
1 7 5CUADRO A-9.- TABLA DE CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS PARA HORNOS ELÉCTRICOS POR ARCO.
NOTA: DATOS OBTENIDOS DEL “MANUAL OF CARBON & GRAPHITE” DE LA AIRCO SPEER CARBON
1 7 6 DESGASTE DE ELECTRODOS ENERO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 3 / 0 1 /2 0 0 7 7, 5 6, 5 5 , 5 6, 5 1 9, 5 B L A N D O 2 5 0 0 4 8 3 4, 1 3 1 2 , 3 8 1 F U N D I D A0 5 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 2 , 5 3 9 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 5 8 2 , 5 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A0 8 / 0 1 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 3 2 0 0 5 , 2 5 8 3 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A0 9 / 0 1 /2 0 0 7 5 4, 5 5 , 5 5 1 5 D U R O 3 1 0 0 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A1 1 / 0 1 /2 0 0 7 1 1 9 , 5 1 2 1 0, 8 3 2 , 5 B L A N D O 6 3 0 0 9 8 3 3 , 0 6 9 , 1 7 2 F U N D I D A S1 2 / 0 1 /2 0 0 7 2 2 , 5 1 , 5 2 6 G R I S 2 5 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 1 , 3 5 4, 0 6 1 F U N D I D A1 6 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A1 7 / 0 1 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 0 9 6, 2 8 1 F U N D I D A1 9 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 1 0 D U R O 2 5 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A2 2 / 0 1 /2 0 0 7 1 2 1 1 1 0, 5 1 1 , 2 3 3 , 5 I N O X I D A B L E 3 1 0 0 6 8 3 4, 7 3 1 4, 1 8 1 F U N D I D A2 5 / 0 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 3 , 5 2 , 3 7 7 , 1 1 1 F U N D I D A2 6 / 0 1 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A2 9 / 0 1 /2 0 0 7 6, 5 7 5 6, 1 7 1 8, 5 B L A N D O 2 9 0 0 5 8 2 , 5 3 , 1 3 9 , 4 0 1 F U N D I D A3 1 / 0 1 /2 0 0 7 7 1 5 6, 5 9 , 5 2 8, 5 B L A N D O 2 5 0 0 4, 5 8 3 , 5 5 , 3 6 1 6, 0 9 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 7 8 0, 5 7 1 7 6, 1 7 2 2 8, 5 T O T A L 3 7 3 0 0 6 6, 2 5 8 3 , 1 8 2 , 8 3 8, 5 0 1 5 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 kg / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 6, 3 3 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7 , 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 5 , 3 6 k g /tq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 9 , 7 5 g / k W hLc 8, 5 0 c m / ho r aTo x 1 6, 4 6 5 ho ra s Qc 5 , 9 1 k g /tKo x 0, 7 4 3 7 8 c m / ho r a
1 7 7 DESGASTE DE ELECTRODOS FEBRERO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 2 /2 0 0 7 2 , 5 3 3 , 5 3 9 D U R O 3 1 0 0 4 8 4 1 , 9 1 5 , 7 2 1 F U N D I D A0 5 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 2 , 5 3 9 D U R O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A0 6 / 0 2 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 8 0 0 4, 2 5 8 3 2 , 6 9 8, 0 7 1 F U N D I D A0 8 / 0 2 /2 0 0 7 4 3 , 5 5 , 5 4, 3 3 1 3 D U R O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 9 4 8, 8 1 1 F U N D I D A0 9 / 0 2 /2 0 0 7 7 6, 5 6 6, 5 1 9 , 5 B L A N D O 2 9 5 0 4, 5 8 2 , 5 3 , 6 7 1 1 , 0 1 1 F U N D I D A1 3 / 0 2 /2 0 0 7 3 2 , 5 3 , 5 3 9 M A N G A N E S O 3 2 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 1 8 6, 5 3 1 F U N D I D A1 5 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A1 6 / 0 2 /2 0 0 7 3 3 3 , 5 3 , 1 7 9, 5 D U R O 2 8 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 1 , 8 9 5 , 6 8 1 F U N D I D A1 9 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A2 3 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 5 , 5 4, 3 1 3 M A N G A N E S O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 9 4 8, 8 1 1 F U N D I D A2 5 / 0 2 /2 0 0 7 4 3 5 4 1 2 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 7 / 0 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 2 7 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 8 / 0 2 /2 0 0 7 6, 5 7 8 7, 1 7 2 1 , 5 B L A N D O 2 8 0 0 4, 2 5 8 2 , 5 4, 2 8 1 2 , 8 5 1 F U N D I D AT O T A L E S 5 1 , 5 5 1 5 8 5 3 , 5 0 1 6 0, 5 T O T A L 3 5 6 0 0 4 7 8 3 , 4 2 2 , 6 2 7, 8 7 1 3F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g / c m 3r e 5 , 4 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7 , 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 6 3 k g /tq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 8, 4 1 g / k W hLc 7 , 8 7 c m / ho r aTo x 1 7 , 7 9 6 2 ho r a s Qc 5 , 3 5 k g /tKo x 0, 6 5 3 2 5 c m / ho r a
1 7 8
DESGASTE DE ELECTRODOS MARZO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 3 /2 0 0 7 3 3 , 5 2 , 5 3 9 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 8 3 2 , 0 6 6, 1 8 1 F U N D I D A0 5 / 0 3 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 2 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A0 7 / 0 3 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 2 , 6 9 8, 0 7 1 F U N D I D A0 8 / 0 3 /2 0 0 7 4 4, 5 3 3 , 8 3 1 1 , 5 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4 8 3 , 5 2 , 4 3 7 , 3 0 1 F U N D I D A1 2 / 0 3 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 G R I S 2 5 0 0 3 , 2 5 8 3 2 , 7 4 8, 2 1 1 F U N D I D A1 4 / 0 3 /2 0 0 7 4 5 , 5 3 , 5 4, 3 3 1 3 G R I S 2 8 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 9 4 8, 8 1 1 F U N D I D A1 6 / 0 3 /2 0 0 7 1 3 7 8 9 , 3 3 2 8 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 3 5 , 2 7 1 5 , 8 0 1 F U N D I D A1 9 / 0 3 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A2 2 / 0 3 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 , 5 3 , 3 1 0 D U R O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A2 3 / 0 3 /2 0 0 7 8 7 7 , 5 7 , 5 2 2 , 5 B L A N D O 3 0 0 0 5 8 3 3 , 8 1 1 1 , 4 3 1 F U N D I D A2 7 / 0 3 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 1 9 6, 5 7 1 F U N D I D A2 8 / 0 3 /2 0 0 7 4 3 , 5 4 3 , 8 1 1 , 5 M A N G A N E S O 2 7 0 0 4 8 4 2 , 4 3 7 , 3 0 1 F U N D I D A3 0 / 0 3 /2 0 0 7 4 3 2 , 5 3 , 1 7 9 , 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D AT O T A L E S 6 0, 5 5 6, 5 5 4 5 7, 0 0 1 7 1 T O T A L 3 5 1 0 0 5 1 , 7 8 2 , 9 3 2 , 5 5 7 , 6 5 1 3F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 7, 4 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2 · hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 6, 3 2 k g /tq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 1 1 , 4 9 g / k W hLc 7, 6 5 c m / ho r aTo x 1 8, 2 8 9 2 ho ra s Qc 5 , 6 7 k g /tKo x 0, 7 0 4 3 2 c m / ho r a
1 7 9DESGASTE DE ELECTRODOS ABRIL 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 D U R O 3 0 0 0 4 8 2 , 5 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A0 4 / 0 4 /2 0 0 7 3 3 3 , 5 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A0 5 / 0 4 /2 0 0 7 4 4 4, 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 3 1 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 4 9 7 , 4 7 1 F U N D I D A0 9 / 0 4 /2 0 0 7 4 3 2 , 5 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 3 1 0 0 4, 5 8 3 , 5 1 , 7 9 5 , 3 6 1 F U N D I D A1 1 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 2 8 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A1 2 / 0 4 /2 0 0 7 4 4 3 , 5 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 3 0 0 0 4, 2 5 8 4 2 , 2 9 6, 8 7 1 F U N D I D A1 3 / 0 4 /2 0 0 7 8 7 8 7, 6 7 2 3 B L A N D O 2 8 0 0 5 8 3 , 5 3 , 8 9 1 1 , 6 8 1 F U N D I D A1 7 / 0 4 /2 0 0 7 7 , 5 6, 5 7 7 2 1 B L A N D O 2 9 0 0 4, 7 5 8 3 , 5 3 , 7 4 1 1 , 2 3 1 F U N D I D A1 8 / 0 4 /2 0 0 7 8 7, 5 8, 5 8, 0 2 4 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 3 4, 5 2 1 3 , 5 5 1 F U N D I D A2 0 / 0 4 /2 0 0 7 7 , 5 7 7 7 , 2 2 1 , 5 B L A N D O 3 1 0 0 5 8 2 , 5 3 , 6 4 1 0, 9 2 1 F U N D I D A2 3 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A2 4 / 0 4 /2 0 0 7 2 , 5 3 , 5 2 , 5 2 , 8 8, 5 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4 8 4, 5 1 , 8 0 5 , 4 0 1 F U N D I D A2 5 / 0 4 /2 0 0 7 7 6, 5 7, 5 7 , 0 2 1 B L A N D O 2 8 0 0 4, 5 8 2 , 5 3 , 9 5 1 1 , 8 5 1 F U N D I D A2 6 / 0 4 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A2 7 / 0 4 /2 0 0 7 3 , 5 4 1 4 7 , 2 2 1 , 5 D U R O 2 9 0 0 5 8 4 3 , 6 4 1 0, 9 2 1 F U N D I D A3 0 / 0 4 /2 0 0 7 4 3 2 , 5 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 7 , 5 7 3 8 5 7 8, 5 0 2 3 5 , 5 T O T A L 4 4 5 0 0 6 8, 5 8 3 , 2 5 2 , 8 4 8, 5 3 1 6 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 6, 0 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 5 , 1 3 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 9, 3 3 g / k W hLc 8, 5 3 c m / ho r aTo x 1 6, 4 1 1 1 ho ra s Qc 5 , 8 6 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 7 3 5 1 8 c m / ho r a
1 8 0DESGASTE DE ELECTRODOS MAYO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 2 / 0 5 /2 0 0 7 8 9, 5 1 0 9 , 1 7 2 7, 5 M A N G A N E S O 5 1 0 0 6, 5 8 4 3 , 5 8 1 0, 7 5 2 F U N D I D A0 4 / 0 5 /2 0 0 7 3 , 5 2 , 5 3 3 , 0 0 9 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4 8 3 1 , 9 1 5 , 7 2 1 F U N D I D A0 7 / 0 5 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 1 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A0 8 / 0 5 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A1 0 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 4 8 2 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A1 1 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 6 7 1 1 D U R O 3 0 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A1 5 / 0 5 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 3 , 5 8 3 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 6 / 0 5 /2 0 0 7 5 4 3 , 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 2 9 0 0 4, 5 8 2 , 5 2 , 3 5 7, 0 6 1 F U N D I D A1 8 / 0 5 /2 0 0 7 7 7, 5 8 7, 5 2 2 , 5 B L A N D O 3 0 0 0 5 8 3 , 5 3 , 8 1 1 1 , 4 3 1 F U N D I D A1 9 / 0 5 /2 0 0 7 7, 5 8 6, 5 7, 3 2 2 B L A N D O 3 1 0 0 5 , 5 8 4 3 , 3 9 1 0, 1 6 1 F U N D I D A2 2 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 4, 5 2 , 4 8 7, 4 5 1 F U N D I D A2 4 / 0 5 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 3 , 2 9, 5 M A N G A N E S O 3 2 0 0 4, 5 8 4 1 , 7 9 5 , 3 6 1 F U N D I D A2 8 / 0 5 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 8 0 0 4 8 3 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A3 1 / 0 5 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 3 0 0 0 4, 7 5 8 4 1 , 9 6 5 , 8 8 1 F U N D I D AT O T A L E S 6 3 6 2 , 5 6 2 6 2 , 5 1 8 7 , 5 T O T A L 4 0 9 0 0 6 1 , 2 5 8 3 , 2 7 2 , 3 5 7, 0 5 1 5F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 6, 0 0 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 5 , 0 8 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h / tX 5 O h m R c e e 9, 2 3 g / k W hLc 7 , 0 5 c m / ho r aTo x 1 9 , 8 4 9 5 ho ra s Qc 5 , 0 6 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 0 5 6 9 c m / ho r a
1 8 1DESGASTE DE ELECTRODOS JUNIO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 1 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 1 7 9 , 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 4, 5 2 , 0 1 6, 0 3 1 F U N D I D A0 4 / 0 6 /2 0 0 7 4 5 3 , 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 , 5 3 , 0 2 9, 0 7 1 F U N D I D A0 5 / 0 6 /2 0 0 7 3 3 3 , 5 3 , 1 7 9 , 5 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A0 6 / 0 6 /2 0 0 7 4 3 , 5 4 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 2 9 0 0 4 8 4 2 , 4 3 7, 3 0 1 F U N D I D A0 8 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 3 1 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 1 9 6, 5 7 1 F U N D I D A1 1 / 0 6 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 , 5 3 , 3 3 1 0 D U R O 3 0 0 0 3 , 7 5 8 5 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 3 / 0 6 /2 0 0 7 4 4 4, 5 4, 1 7 1 2 , 5 M A N G A N E S O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 , 5 3 , 0 2 9, 0 7 1 F U N D I D A1 5 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 3 2 0 0 5 8 4 1 , 7 8 5 , 3 3 1 F U N D I D A1 6 / 0 6 /2 0 0 7 8 8, 5 8 8, 2 2 4, 5 B L A N D O 2 8 0 0 5 , 5 8 4, 5 3 , 7 7 1 1 , 3 1 1 F U N D I D A1 9 / 0 6 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4 8 3 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A2 0 / 0 6 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 2 / 0 6 /2 0 0 7 3 3 3 3 , 0 9 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 6 9 5 , 0 8 1 F U N D I D A2 2 / 0 6 /2 0 0 7 6, 5 7 8 7 , 2 2 1 , 5 B L A N D O 2 7 0 0 4, 7 5 8 3 , 5 3 , 8 3 1 1 , 5 0 1 F U N D I D A2 5 / 0 6 /2 0 0 7 4 4, 5 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 3 0 0 0 4 8 3 2 , 8 6 8, 5 7 1 F U N D I D A2 8 / 0 6 /2 0 0 7 5 3 3 , 5 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 2 , 7 8 8, 3 5 1 F U N D I D A2 9 / 0 6 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 3 1 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 1 9 6, 5 7 1 F U N D I D AT O T A L E S 6 6, 5 6 5 6 7 6 6, 1 7 1 9 8, 5 T O T A L 4 4 0 0 0 6 6 8 3 , 6 6 2 , 5 3 7, 5 9 1 6 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 4, 7 9 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 0 5 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 7, 3 7 g / k W hLc 7 , 5 9 c m / ho r aTo x 1 8, 4 4 8 6 ho ra s Qc 5 , 0 1 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 5 9 8 0 5 c m / ho r a
1 8 2DESGASTE DE ELECTRODOS JULIO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 1 1 / 0 7 /2 0 0 7 6 6, 5 7 6, 5 0 1 9 , 5 M A N G A N E S O 2 3 0 0 3 , 5 8 4 4, 7 2 1 4, 1 5 1 F U N D I D A1 3 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 2 0 0 3 , 2 5 8 4 2 , 7 4 8, 2 1 1 F U N D I D A1 6 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 0 0 0 3 , 5 8 4, 5 2 , 6 6 7, 9 8 1 F U N D I D A1 8 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 5 4, 0 0 1 2 D U R O 2 1 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 0 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 3 , 3 1 0 M A N G A N E S O 2 3 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 4 2 7, 2 6 1 F U N D I D A2 1 / 0 7 /2 0 0 7 4 4 3 , 5 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 2 5 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 6 0 7, 7 9 1 F U N D I D A2 4 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 4 4, 5 4, 0 0 1 2 M A N G A N E S O 2 4 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A2 5 / 0 7 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 3 0 0 4 8 3 , 5 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A2 7 / 0 7 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 1 0 0 3 , 5 8 4 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A3 0 / 0 7 /2 0 0 7 4, 5 5 3 , 5 4, 3 1 3 D U R O 2 5 0 0 4 8 4 2 , 7 5 8, 2 6 1 F U N D I D AT O T A L E S 3 9, 5 4 0, 5 4 0, 5 4 0, 1 7 1 2 0, 5 T O T A L 2 0 4 0 0 3 7 8 3 , 8 5 2 , 7 7 8, 3 2 1 0F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 4, 3 2 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2 · hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 3 , 6 6 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 6, 6 5 g / k W hLc 8, 3 2 c m / ho r aTo x 1 6, 8 3 3 1 ho r a s Qc 5 , 1 9 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 2 6 2 1 c m / ho r aNOTA
: A p r in c i p io de e s te me s se re a l iz ó e l c a m b io de l a d r i l lo re f r a c t a r io a l a c u b a po r l o q ue h u bo v a r io s d í a s s in p ro d u c c i ón.
1 8 3DESGASTE DE ELECTRODOS AGOSTO 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 1 / 0 8 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 5 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A0 3 / 0 8 /2 0 0 7 3 4 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 2 3 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A0 4 / 0 8 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 1 7 9, 5 D U R O 2 7 0 0 4 8 3 2 , 0 1 6, 0 3 1 F U N D I D A0 8 / 0 8 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 D U R O 2 5 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 6 6 7, 9 8 1 F U N D I D A1 0 / 0 8 /2 0 0 7 4 4 3 , 5 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 2 6 0 0 4 8 4 2 , 4 3 7, 3 0 1 F U N D I D A1 1 / 0 8 /2 0 0 7 3 4 3 3 , 3 3 1 0 D U R O 2 8 0 0 4 8 3 , 5 2 , 1 2 6, 3 5 1 F U N D I D A1 3 / 0 8 /2 0 0 7 2 , 5 3 3 , 5 3 , 0 0 9 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 1 , 7 9 5 , 3 8 1 F U N D I D A1 5 / 0 8 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 3 , 1 7 9, 5 M A N G A N E S O 2 5 0 0 3 , 2 5 8 3 2 , 4 7 7, 4 2 1 F U N D I D A1 6 / 0 8 /2 0 0 7 8 8, 5 8 8, 2 2 4, 5 M A N G A N E S O 5 6 0 0 7, 5 8 3 , 5 2 , 7 7 8, 3 0 2 F U N D I D A S2 0 / 0 8 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 4 0 0 3 , 7 5 8 4 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A2 1 / 0 8 /2 0 0 7 4 3 3 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 8 0 0 4 8 3 2 , 1 2 6, 3 5 1 F U N D I D A2 3 / 0 8 /2 0 0 7 9 8 7 8, 0 2 4 B L A N D O 2 4 0 0 4, 2 5 8 4 4, 7 8 1 4, 3 4 1 F U N D I D A2 4 / 0 8 /2 0 0 7 1 5 7 6, 5 9, 5 2 8, 5 B L A N D O 2 7 0 0 4, 5 8 4 5 , 3 6 1 6, 0 9 1 F U N D I D A2 8 / 0 8 /2 0 0 7 3 3 , 5 4 3 , 5 1 0, 5 D U R O 2 3 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A3 0 / 0 8 /2 0 0 7 4, 5 3 , 5 3 , 5 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 2 1 0 0 3 , 2 5 8 3 , 5 3 , 0 0 8, 9 9 1 F U N D I D A3 1 / 0 8 /2 0 0 7 7 6, 5 6 6, 5 1 9 , 5 B L A N D O 2 8 0 0 4, 5 8 3 3 , 6 7 1 1 , 0 1 1 F U N D I D AT O T A L E S 8 0, 5 7 1 6 9 7 3 , 5 0 2 2 0, 5 T O T A L 4 1 3 0 0 6 5 , 5 8 3 , 3 2 2 , 6 5 7, 9 4 1 7F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 7 9 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 9 1 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 8, 9 2 g / k W hLc 7, 9 4 c m / ho r aTo x 1 7, 6 2 8 7 ho ra s Qc 5 , 4 8 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 7 3 8 c m / ho r a
1 8 4DESGASTE DE ELECTRODOS SEPTIEMBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 3 / 0 9 /2 0 0 7 5 4, 5 4 4, 5 0 1 3 , 5 D U R O 2 7 0 0 4 8 3 , 5 2 , 8 6 8, 5 7 1 F U N D I D A0 5 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4 4 3 , 8 3 1 1 , 5 D U R O 2 2 0 0 3 , 5 8 4 2 , 7 8 8, 3 5 1 F U N D I D A0 6 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 4 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 4 8 7, 4 5 1 F U N D I D A1 0 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 4 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 6 6 7, 9 8 1 F U N D I D A1 2 / 0 9 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 1 2 M A N G A N E S O 2 5 0 0 4, 1 5 8 4 2 , 4 5 7, 3 4 1 F U N D I D A1 4 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4, 5 4 4, 0 0 1 2 D U R O 2 4 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 5 / 0 9 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 2 9 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 0 9 6, 2 8 1 F U N D I D A1 7 / 0 9 /2 0 0 7 6, 5 6 8 6, 8 3 2 0, 5 B L A N D O 2 5 0 0 4, 5 8 3 3 , 8 6 1 1 , 5 7 1 F U N D I D A1 8 / 0 9 /2 0 0 7 4 3 , 5 4, 5 4, 0 1 2 M A N G A N E S O 2 0 0 0 4, 5 8 3 , 5 2 , 2 6 6, 7 7 2 F U N D I D A S1 9 / 0 9 /2 0 0 7 4 3 , 5 3 , 5 3 , 7 1 1 D U R O 2 1 0 0 4 8 4 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A2 1 / 0 9 /2 0 0 7 4, 5 3 3 , 5 3 , 6 7 1 1 M A N G A N E S O 2 6 0 0 4 8 3 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A2 4 / 0 9 /2 0 0 7 4, 5 5 4 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 5 0 0 3 , 5 8 4 3 , 2 7 9, 8 0 1 F U N D I D A2 5 / 0 9 /2 0 0 7 7, 5 8 7 7, 5 2 2 , 5 B L A N D O 2 3 0 0 4, 7 5 8 4 4, 0 1 1 2 , 0 3 1 F U N D I D A2 7 / 0 9 /2 0 0 7 6 6, 5 8 6, 8 2 0, 5 B L A N D O 2 4 0 0 4, 5 8 3 , 5 3 , 8 6 1 1 , 5 7 1 F U N D I D A2 8 / 0 9 /2 0 0 7 9 8 8, 5 8, 5 2 5 , 5 B L A N D O 2 5 0 0 5 8 3 , 5 4, 3 2 1 2 , 9 5 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 3 7 2 7 3 7 2 , 6 7 2 1 8 T O T A L 3 4 3 0 0 5 7, 7 5 8 3 , 3 4 2 , 7 6 8, 2 7 1 6 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 7 2 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 8 5 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h / tX 5 O h m R c e e 8, 8 1 g / k W hLc 8, 2 7 c m / ho r aTo x 1 6, 9 3 6 4 ho ra s Qc 5 , 6 3 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 9 8 3 1 c m / ho r a
1 8 5DESGASTE DE ELECTRODOS OCTUBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 1 / 1 0 /2 0 0 7 8 8, 5 9 8, 5 0 2 5 , 5 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 4 4, 8 0 1 4, 3 9 1 F U N D I D A0 3 / 1 0 /2 0 0 7 4 5 3 , 5 4, 1 7 1 2 , 5 D U R O 2 8 0 0 3 , 2 5 8 3 , 5 3 , 2 6 9, 7 7 1 F U N D I D A0 4 / 1 0 /2 0 0 7 8 9 9, 5 8, 8 3 2 6, 5 M A N G A N E S O 6 8 0 0 6, 2 5 8 3 , 5 3 , 5 9 1 0, 7 7 2 F U N D I D A0 5 / 1 0 /2 0 0 7 7 7, 6 8 7 , 5 3 2 2 , 6 B L A N D O 2 8 0 0 4, 2 5 8 4 4, 5 0 1 3 , 5 1 1 F U N D I D A0 9 / 1 0 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 1 0 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4, 1 5 8 5 2 , 0 4 6, 1 2 1 F U N D I D A1 0 / 1 0 /2 0 0 7 4 4, 5 5 4, 5 0 1 3 , 5 D U R O 3 1 0 0 4, 5 8 4 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 2 / 1 0 /2 0 0 7 8 8, 5 8 8, 1 7 2 4, 5 B L A N D O 2 9 0 0 5 8 3 , 5 4, 1 5 1 2 , 4 5 1 F U N D I D A1 5 / 1 0 /2 0 0 7 6, 5 6 7 6, 5 0 1 9, 5 B L A N D O 3 0 0 0 4, 5 8 3 , 5 3 , 6 7 1 1 , 0 1 1 F U N D I D A1 6 / 1 0 /2 0 0 7 7 8 9 8, 0 2 4 M A N G A N E S O 5 5 0 0 6, 5 8 3 3 , 1 3 9, 3 8 2 F U N D I D A1 8 / 1 0 /2 0 0 7 4 5 4, 5 4, 5 1 3 , 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 2 , 5 3 , 2 7 9, 8 0 1 F U N D I D A1 9 / 1 0 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A2 0 / 1 0 /2 0 0 7 4 5 , 5 4, 5 4, 7 1 4 D U R O 2 8 0 0 3 , 5 8 4, 5 3 , 3 9 1 0, 1 6 1 F U N D I D A2 3 / 1 0 /2 0 0 7 5 6 5 , 5 5 , 5 1 6, 5 D U R O 3 2 0 0 4, 5 8 3 3 , 1 0 9, 3 1 1 F U N D I D A2 5 / 1 0 /2 0 0 7 6, 5 7 7, 5 7, 0 2 1 B L A N D O 3 0 0 0 4 8 3 , 5 4, 4 5 1 3 , 3 4 1 F U N D I D A3 1 / 1 0 /2 0 0 7 1 0 1 0, 5 1 2 1 0, 8 3 2 , 5 D U R O 5 5 0 0 6, 5 8 3 4, 2 3 1 2 , 7 0 2 F U N D I D AT O T A L E S 8 9 9 7 , 1 1 0 0, 5 9 5 , 5 3 2 8 6, 6 T O T A L 5 0 3 0 0 6 5 , 2 5 8 2 , 9 7 2 , 8 9 8, 6 8 1 8F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 7 , 2 4 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 6, 1 4 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 1 1 , 1 6 g / k W hLc 8, 6 8 c m / ho r aTo x 1 6, 1 2 8 7 ho r a s Qc 6, 2 0 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 7 9 1 7 9 c m / ho r a
1 8 6DESGASTE DE ELECTRODOS NOVIEMBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE
A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 5 / 1 1 /2 0 0 7 8 9 7, 5 8, 1 7 2 4, 5 G R I S 6 5 0 0 6 8 3 , 5 3 , 4 6 1 0, 3 7 2 F U N D I D A0 7 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 , 5 3 , 6 7 1 1 B L A N C O 2 8 0 0 4 8 3 2 , 3 3 6, 9 9 1 F U N D I D A0 9 / 1 1 /2 0 0 7 3 3 , 5 4 3 , 5 0 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A1 0 / 1 1 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 B L A N C O 3 1 0 0 4 8 3 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D A1 2 / 1 1 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 1 2 B L A N C O 3 0 0 0 4, 1 5 8 3 , 5 2 , 4 5 7 , 3 4 1 F U N D I D A1 4 / 1 1 /2 0 0 7 8 9 1 0 9 , 0 0 2 7 G R I S 6 2 0 0 6, 5 8 3 , 5 3 , 5 2 1 0, 5 5 2 F U N D I D A1 6 / 1 1 /2 0 0 7 4 4, 5 3 , 5 4, 0 0 1 2 G R I S 3 1 0 0 4 8 4 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A1 7 / 1 1 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 0 1 2 G R I S 3 0 0 0 4, 5 8 3 , 5 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 9 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 4 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 3 , 5 8 3 2 , 5 4 7 , 6 2 1 F U N D I D A2 1 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 3 , 2 9, 5 D U R O 2 9 0 0 3 , 7 5 8 2 , 5 2 , 1 4 6, 4 3 1 F U N D I D A2 2 / 1 1 /2 0 0 7 4 3 3 , 5 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A2 3 / 1 1 /2 0 0 7 8 1 1 9 9, 3 2 8 B L A N D O 5 6 0 0 7, 5 8 4 3 , 1 6 9 , 4 8 2 F U N D I D A2 6 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 B L A N C O 3 2 0 0 4, 5 8 3 1 , 9 8 5 , 9 3 1 F U N D I D A2 8 / 1 1 /2 0 0 7 8, 5 7 7, 5 7, 7 2 3 B L A N D O 6 2 0 0 6, 5 8 3 3 , 0 0 8, 9 9 2 F U N D I D A3 0 / 1 1 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 1 0, 5 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 4 2 , 2 2 6, 6 7 1 F U N D I D AT O T A L E S 7 4 7 6 7 2 7 4, 0 0 2 2 2 T O T A L 5 4 6 0 0 6 6, 7 5 8 3 , 3 3 2 , 0 2 6, 0 5 1 9 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2· h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 7 6 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7 , 3 7 c m 3 / k A 2 · hF P 0, 9 5Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 8 8 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 8, 8 7 g / k W hLc 6, 0 5 c m / ho r aTo x 2 3 , 1 3 4 7 ho ra s Qc 4, 4 8 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 5 1 2 3 6 c m / ho r a
1 8 7DESGASTE DE ELECTRODOS DICIEMBRE 2007 (FUNDICIÓN DE ACERO)
FECHA DESGASTE EN PULGADAS PROMEDIO TOTAL MATERIAL PESO TIEMPO D d Lc Fase Lc Total OBS.
FUSIÓN FASE A FASE B FASE C EN PULG DESGASTE FUNDIDO kg h PULG PULG cm/hora cm/hora 0 3 / 1 2 /2 0 0 7 4 4, 5 3 , 5 4, 0 0 1 2 D U R O 3 0 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 2 , 3 9 7, 1 7 1 F U N D I D A0 5 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 3 , 3 3 1 0 D U R O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 2 , 4 2 7, 2 6 1 F U N D I D A0 7 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 D U R O 3 1 0 0 3 , 7 5 8 3 , 5 2 , 3 7 7, 1 1 1 F U N D I D A1 0 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 3 , 5 3 , 3 3 1 0 M A N G A N E S O 2 8 0 0 3 , 7 5 8 3 2 , 2 6 6, 7 7 1 F U N D I D A1 3 / 1 2 /2 0 0 7 4, 5 4 3 , 5 4, 0 1 2 M A N G A N E S O 3 0 0 0 4 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 4 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 4 3 3 , 5 0 1 0, 5 B L A N D O 2 9 0 0 3 , 5 8 3 , 5 2 , 5 4 7, 6 2 1 F U N D I D A1 7 / 1 2 /2 0 0 7 8 7, 5 7 7, 5 0 2 2 , 5 B L A N D O 3 1 0 0 4 8 4 4, 7 6 1 4, 2 9 1 F U N D I D A1 8 / 1 2 /2 0 0 7 3 3 , 5 3 3 , 1 7 9 , 5 G R I S 3 0 0 0 4, 2 5 8 3 , 5 1 , 8 9 5 , 6 8 1 F U N D I D A2 0 / 1 2 /2 0 0 7 4 3 , 5 4 3 , 8 1 1 , 5 D U R O 3 0 0 0 4, 5 8 3 2 , 1 6 6, 4 9 1 F U N D I D A2 1 / 1 2 /2 0 0 7 3 , 5 3 , 5 3 3 , 3 1 0 D U R O 2 9 0 0 4 8 2 , 5 2 , 1 2 6, 3 5 1 F U N D I D AT O T A L E S 4 1 4 1 3 6, 5 3 9 , 5 0 1 1 8, 5 T O T A L 2 6 7 0 0 3 5 , 5 8 3 , 3 0 2 , 5 5 7, 6 4 1 0 F U N D I D A SK 0, 0 2 3 3 3 k g / k A 2 · h Ws 1 , 7 1 g /c m 3r e 5 , 8 8 D 2 / d 2 I 5 , 3 0 K AH c 1 4 0 c m K 1 7, 3 7 c m 3 / k A 2· hF P 0, 9 4Ta n Ф 0, 3 3 Qs 4, 9 8 k g /t F O R M U L A S I M P L Eq e e 5 5 0 k W h /tX 5 O h m R c e e 9, 0 5 g / k W hLc 7, 6 4 c m / ho r aTo x 1 8, 3 3 4 1 ho ra s Qc 5 , 3 4 k g /t F O R M U L A C O M P L E T AKo x 0, 6 5 1 1 4 c m / ho r a
1 8 8
ANEXO B
1 8 9CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE ALGUNOS ACEROS DE LA EMPRESA MEPSA (METALURGICA PERUANA S. A.)
ACERO AL BAJO CARBONO MA-3
CARACTERÍSTICAS: Con excelentes propiedades estructurales de tracción, compresión, torsión y flexión con buenas características de soldabilidad y mecanizado, derivados de su contenido de manganeso. Medianamente resistente a los choques térmicos. ESTADO DE SUMINISTRO: Bonificado, normalizado y revenido, recocido con niveles de dureza comprendidos entre 150 – 200 BHN. Al estado templado y revenido, los niveles de dureza están comprendidos entre los 280 – 350 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Moldes de acero para trabajos en temperatura, elementos de maquinarias, piñones, pistas y engranajes para molinos, rastras, brazos soportes para trapiche, cuchillas, bielas de chancadora (PITMAN), tapas de molino, montantes de prensa, matrices, poleas, etc. SOLDADURA: Se recomienda electrodos de bajo hidrógeno con las precauciones de pre y post calentamiento.
NOMBRE DE
MATERIAL
COD. MEPSA
REFERENCIAS ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción Min. Punto Fluencia Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb ACERO AL
BAJO CARBONO
MA-3
A148Gr80 – 50
A352LCC-1
.20
.30
.30
.70
1.00
1.66
.40
max
.10
max
.30
max
.30
max
.035
max
.05
max
80000
550
56.2
53000
366
38.6
15
35
90
160
200
20
1 9 0ACERO AL BAJO CARBONO MA-1 MA-4
CARACTERÍSTICAS: La microestructura ferrítico-perlítica nos garantiza una gran maquinabilidad y ductibilidad excelente soldabilidad enmarcándola dentro de los aceros con propiedades netamente estructurales. ESTADO DE SUMINISTRO: Normalizado, revenido y recocido según necesidades con durezas comprendidas entre 140 y 190 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Piezas de tipo estructural, de buenas propiedades mecánicas, como bastidores, soportes y brazos de maquinarias, engranajes, muñones de alimentación y descarga, tapas de molino, bridas, soportes de trapiche, etc. SOLDADURA: Se recomienda el uso de electrodos de bajo hidrógeno.
NOMBRE DE
MATERIAL
COD.
MEPSA
REFERENCIAS
ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O
PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción
Min. Punto Fluencia
Min. % Mínimo Doblado Dureza Izod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb
ACERO AL BAJO
CARBONO
MA-1
MA-4
A27Gr 70 – 40
A27CrN – 1
.16
.28
.07
.17
.20
.60
.18
.66
.33
.67
.32
.58
.40
max
.40
max
.10
max
.10
max
.30
max
.30
max
.30
max
.30
max
.035
max
.035
max
.05
max
.05
max
70000
60000
482
413
49.2
42.2
47000
30000
324
207
34.2
21.9
22 22
40
40
100
100
137
190
140
170
20 20
1 9 1ACERO DE ALTO CARBONO AL CROMO - MOLIBDENO
MC-2 CARACTERÍSTICAS: También son conocidos como aceros perlíticos, dada su microestructura, ofrecen buenas propiedades de resistencia a la abrasión y a un moderado impacto. De gran dificultad en el mecanizado. ESTADO DE SUMINISTRO: Normalizado y revenido con durezas comprendidas entre 320 y 390 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Forros para molinos de barras, molienda y remolienda, parrillas de descarga y clasificadoras, zapatas para clasificador, rastras, barras para sinterizador, ruedas, placas de desgaste, etc. SOLDADURA: No recomendable.
MC-4 CARACTERÍSTICAS: Su microestructura de perlita muy fina le brinda elevadas propiedades de resistencia a la abrasión conjuntamente con una elevada resistencia al impacto. ESTADO DE SUMINISTRO: Bonificado, con niveles de dureza entre 388 – 477 BHN. Su rectificado se efectúa con esmeril. CAMPO DE APLICACIÓN: Forros para molinos de gran diámetro, molienda y remolienda, parrillas de descarga y clasificadoras, etc. SOLDADURA: No recomendable.
NOMBRE DE MATERIAL
COD.
MEPSA
REFERENCIAS
ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O
PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción
Min. Punto Fluencia
Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb ACERO AL
ALTO CARBONO
AL
CROMO MOLIBDENO
MC - 2
MC - 4
A148GR
140 - 120
A148GR
140 - 120
.50
.60
.60
.90
.40
.60
.30
.90
.60
.70
1.00
1.60
2.10
2.30
2.00
2.60
.40
.50
.25
.45
.30
max
.30
max
.30
max
.30
max
.035
max
.05
max
.05
max
.05
max
140000
180000
960
1235
98
126
320
390
390
477
34 41 41 48
1 9 2ACERO AL BAJO CARBONO
MC - B CARACTERÍSTICAS: Son aceros al alto carbono con una excelente resistencia al impacto y a la abrasión con muy buenas características de comportamiento estructural como son compresión y tracción. ESTADO DE SUMINISTRO: Normalizado y revenido para condiciones de trabajo estructurales con niveles de dureza entre 215 y 255 BHN de fácil maquinabilidad. Bonificado para solicitud de altois esfuerzos en el campo de la molienda con durezas de 550 – 700 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Ruedas para carros mineros, soportes, parrillas, grampas, placas de desgaste, rodillos, etc. SOLDADURA: Tomando precauciones y con soldadura eléctrica utilizar electrodos de bajo hidrógeno.
NOMBRE DE
MATERIAL
COD. MEPSA
REFERENCIAS ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción Min. Punto Fluencia Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb ACERO AL
BAJO CARBONO
MC – B
A 148 GR
105 – 85
.60
.90
.30
.50
.50
1.00
.25
.60
.05
.10
.30
max
.30
max
.06
max
.05
max
115000
791
80.8
80000
552
58
255
477
25
48
1 9 3
FIERROS FUNDIDOS GRISES MH – 1
CARACTERÍSTICAS: Metal tradicionalmente utilizado para cubrir requerimientos comunes en piezas sometidas a esfuerzos de compresión con bajo módulo de elasticidad. De buena maquinabilidad. El espesor de la pieza determinará el contenido de carbono equivalente más conveniente. ESTADO DE SUMINISTRO: Bruto de colada o con envejecimiento estructural durezas de 150 a 300 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN:
- Maza para trapiche. - Piezas estructurales de gran rigidez, para
trabajos a la compresión. - Forros de carga y descarga para molinos de
minerales (Trunnions Liners). - Engranajes y piñones. - Chumaceras. - Partes de máquinas herramientas. - Tapas de molino. - Etc.
SOLDADURA: Con electrodos de alta ductibilidad y baja temperatura.
NOMBRE DE
MATERIAL
COD. MEPSA
REFERENCIAS ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción Min. Punto Fluencia Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb FIERROS FUNDIDOS GRISES
MH – 1
A48 – 40S.A
2.8
3.2
1.7
2.1
.60
.90
.40
max
.10
max
.30
max
.50
max
.10
max
.15
max
40000
275
28.1
207
285
30
1 9 4
FIERROS FUNDIDOS GRISES MH–3 MH-4
CARACTERÍSTICAS: Aplicado al campo donde las condiciones de trabajo sean de mayores resistencias a la compresión y temperatura, de muy buena maquinabilidad. El espesor de la pieza determinará el contenido de carbono equivalente más conveniente. El metal MH-4 siendo opcional, se suministra con tenores residuales controlados de Cu y Ni, para aplicaciones específicas. ESTADO DE SUMINISTRO: Bruto de colada o con alivio estructural durezas de 90 – 180 BHN. CAMPO DE APLICACIÓN: Lingoteras, tazas para escoria, engranajes, ollas para refinar metales, moldes para metales no ferrosos, etc. SOLDADURA: Con electrodo de alta ductibilidad y baja temperatura.
NOMBRE DE
MATERIAL
COD.
MEPSA
REFERENCIAS
ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O
PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción
Min. Punto Fluencia
Min. % Mínimo Doblado Dureza Isod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb
FIERROS FUNDIDOS GRISES
MH – 3
MH – 4
A 48 – 20 S
A 48 – 20 S
3.1
3.7
3.4
3.9
1.9
2.5
2.2
3.0
.40
.60
.40
.60
.20
max
.20
max
.10
max
.10
max
.30
max
.03
max
.30
max
.03
max
.10
max
.10
max
.15
max
.15
max
20000
20000
138
138
14.0
14.0
100
172 96
172
1 9 5
ACEROS AL MANGANESO AUSTENÍTICOS MB-1, MB-3, MB-4, MB-5, MB-6, MB-7
CARACTERÍSTICAS: Estos aceros también son conocidos como aleaciones tipo Hadfield en honor a su inventor. Desde inicios del siglo a la fecha se continúa utilizando en un amplio campo de aplicaciones y en condiciones de operación tales como, chancado, trituración, impacto y molienda gruesa. Se caracteriza fundamentalmente por su alta resistencia al impacto consiguiéndose paralelamente durante su uso un efecto secuencial indispensable de autoendurecimiento en la zona de trabajo. Características que mejoran ampliamente sus propiedades de resistencia al desgaste altamente erosivo. Dependiendo del uso a que se encuentren sometidos, los contenidos de carbón pueden oscilar entre 1.0 % y 1.30 % y los contenidos de manganeso entre 11 % a 14 %, los contenidos de cromo – molibdeno fluctuarán también convenientemente. Bajo condiciones de severo impacto durante las operaciones se llega a obtener niveles de dureza situadas entre 400 – 600 BHN. Mientras estas no sean las condiciones de trabajo los resultados obtenidos serán de bajo rendimiento, por lo que es necesario un impacto sustancial para endurecer las superficies expuestas a partículas erosivas. REQUERIMIENTOS: Para suministros estándares, contamos con nuestras aleaciones del tipo MB-5, MB-5 y MB-7, las cuales cubre la gran gama de exigencias en trabajos de gran impacto e impacto moderado. Adicionalmente según solicitud específica, contamos con aleaciones como el MB-3, MB-4 y MB-6, cuya producción esta supeditada a la fijación de lotes mínimos de común acuerdo con el cliente.
METALES ESTANDAR
NOMBRE DE
MATERIAL
COD.
MEPSA
REF. ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O
PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción
Min.
% Mínimo Doblado Dureza Isod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc.
Ft/Lb
ALEACIÓ
N
AUST
ENÍT
ICA
HADFIE
LD
MB – 1
MB – 5
MB – 7
A – 128 A
A – 128E1
A – 128C
1.1
1.3
1.1
1.3
1.25
1.40
.40
1.00
.40
1.00
.40
1.00
11.0
14.0
11.0
14.0
12.0
13.0
.80
max
.80
max
2.5
max
Res.
.80
1.00
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
Res.
.05
max
.05
max
.06
max
.05
max
.05
max
.05
max
120000
120000
120000
84.4
84.4
84.4
30 30
25 25 25
190
230
190
230
21 21
1 9 6ACEROS AL MANGANESO AUSTENÍTICOS
CAMPO DE APLICACIÓN: Bowl, Mantle, quijadas de chancadora, martillos, parrillas, ruedas dentadas, zapatas de oruga, ruedas tensoras, rodillos trituradores, placas, yunques, dientes de pala, sapos o desvio de rieles, forros para molinos, etc. SOLDADURA: Sus propiedades físicas disminuyen cuando sufren calentamientos entre 200 ºC – 600 ºC, por lo que se recomienda no efectuar calentamientos durante los procesos de soldadura. Utilizar electrodos de alta ductibilidad y con propiedades de autoendurecimiento. MAQUINABILIDAD: Dada su propiedad de autoendurecimiento durante operaciones de maquinado es recomendable una velocidad de corte baja entre 10 – 12 metros/minuto. (Dependiendo de la pieza). El ángulo debe ser inclinado y negativo. ESTADO DE SUMINISTRO: se suministra en estado de apagado con durezas clásicas comprendidas entre 180 – 240 BHN.
METALES OPCIONALES
NOMBRE DE
MATERIAL
COD.
MEPSA
REF. ASTM
A N A L I S I S Q U I M I C O
PROPIEDADES MECÁNICAS TÍPICAS REQUERIDAS Resist. Tracción
Min.
% Mínimo Doblado Dureza Isod
C Si Mn Cr Mo Ni Cu P S Lb/Pulg2 MPa Kg/mm2 Elong A.Red Min. BHN Rc. Ft/Lb
ALEACIÓ
N
AUSTENÍT
ICA
HADFIE
LD
MB – 6
MB – 3
MB – 4
A – 128 F
A – 128C
A – 128D
1.00
1.20
1.10
1.30
.70
.80
.40
.60
.40
1.00
.40
.60
6.50
7.00
11.0
14.0
12.0
14.0
.50
max
1.8
2.2
.60
max
.90 1.10
Res.
Res.
0.30
max
Res
3.8
4.2
0.30
max
0.30
max
Res.
.05
max
.05
max
.05
max
.05
max
.05
max
.05
max
120000
100000
826
608
84.4
70
30 30
25 25
90
200
240
23
1 9 7
ANEXO C
REFRACTARIOS REPSA PARA HORNOS DE FUNDICIÓN
El proceso metalúrgico de la fundición permanente permite, por
reciclaje, la recuperación de los desechos metálicos inútiles.
El fundidor recoge la chatarra y la refunde en hornos para
transformarla en piezas metálicas nuevamente útiles y activas.
Todo proceso de fundición requiere: de un horno, donde se
realiza la operación metalúrgica del fundido; de una fuente de
calor, capaz de suministrar la energía térmica necesaria para
que el metal se funda y, especialmente, de una tecnología
eficaz para desarrollar competitivamente el proceso
metalúrgico reformativo seleccionado.
Los refractarios son los materiales con los que se construyen
los hornos y, por tanto, deben:
1. Resistir la temperatura a que se trabaja, sin
desperdiciar el calor que se suministra.
2. Hermetizar el reactor, para evitar pérdidas de metal
fundido.
3. Soportar la acción agresiva de la escoria y
contrarrestar la reacción corrosiva de su
neutralización.
Cualquiera que sea el horno elegido y cualquiera que sea la
tecnología de la operación, siempre habrá un refractario REPSA
capaz de resolver el problema más exigente de su fundición.
HORNO ELÉCTRICO DE ARCO
PREPARACIÓN DE MORTEROS REFRACTARIOS
1. Saque el material de la bolsa y revuélvalo.
2. Agregue agua limpia y mezcle hasta formar una pasta
suave, pegajosa y con la consistencia adecuada.
3. No moje el ladrillo antes de usar el mortero.
4. Si hace "junta de badilejo" aplique el mortero a una sola
cara del ladrillo.
5. Si hace "junta de inmersión" sumerja el ladrillo hasta
cubrir toda la cara del asiento.
6. Uso mortero de "fragua en frío" para hacer juntas de
dilatación en bloque y mortero de "fragua térmica" para
juntas para juntas de dilatación escalonada.
PREPARACIÓN DE CASTABLES REFRACTARIOS
Mezclado
Sólo agregue agua y mezcle completamente, como cualquier
concreto.
Instalado
• Con Badilejo: Para instalaciones pequeñas.
• Vaciado: Cuando se trata de llenar un encofrado (use
vibrador).
• Proyectado: Empleando pistola neumática, para cubrir
superficies grandes.
Curado
Luego de instalado:
• Mantenga el material humedecido.
• Deje fraguar entre 12 y 24 horas.
Secado
Antes de calentar deje que evapore totalmente el exceso de
agua.
Quemado
Siga un calentamiento que asegure:
• Eliminación del agua física (100°C).
• Eliminación del agua química (700°C).
• Reagrupamiento químico (1,100°C).
INSTALACIÓN DE PLÁSTICOS REFRACTARIOS.
1. Saque el material del envase.
2. Separe las "tajadas" del producto.
3. Coloque tajadas conforme va apisonando.
4. Para lograr una construcción sin grietas de laminación,
no debe interrumpir el trabajo y, si lo interrumpe, no
debe permitir que el material seque superficialmente.
5. Corte (no pula) para emparejar la construcción.
6. Haga líneas de expansión y punze "respiradoras".
7. Deje secar y caliente siguiendo una curva recomendada.
PRODUCTOS REPSA PARA HORNOS DE FUNDICIÓN.
LADRILLOS CLASE
MAXIMA TEMP.
DE SERVICIO
°C
Arcillosos
Clases alta refractariedad,
REPSA
Clase super refractariedad,
ALAMO
1430
1600
Aluminosos
Clase 50% Alúmina, DIALITE
Clase 60% Alúmina, ANCHOR
Clase 70% Alúmina, ALUSITE
Clase 80% Alúmina, CORALITE
1600
1700
1750
1760
Básicos
De Magnesita, REPMAG B
De Magnesita - Cromo, NUCON
60
De Cromo - Magnesita, CHROMEX
BG
*
*
*
Ácidos Clase alta refractariedad,
STAR *
MORTEROS
Arcillosos
De fragua térmica, TIERRA
REFRACTARIA.
De fragua en frío, PENSEAL.
*
*
Aluminosos
De fragua térmica, ANKORITE
65
De fragua en frío, HARWACO
BOND
*
*
Básicos De Cromo-magnesita,
THERMOLITH *
CASTABLES
Arcillosos Clase C: CASTABLE REPSA
Clase D: CASTABLE SUPER
1370
1480
Aluminosos Clase E : CASTABLE ALTA
ALUMINA 1650
Básicos
De magnesita - cromo,
CHROMEPAK
De cromo, CASTABLE CROMO
*
*
PLASTICOS
Arcillosos Clase Super Refractariedad,
PLASTICOS SUPER CS. 1600
Aluminosos
Clase 60%. PLASTICO APACHE
Clase 70% grafitado. PLASTICO
APACHITE
Clase 80%. PLASTICO CORALITE
Clase 80% fosfatado. CORAL
PLASTIC
1650
1650
1760
1700
APISONABLES
Aluminosos
Clase 80%. CORALITE RAMMING
MIX
Clase 80% grafitado. HARMIX
CU
1760
1760
Básicos
De magnesita. MAGNAMIX
De cromo - magnesita.
THERMOLITH BATCH
De magnesita - fosterita.
MAGFOS 85 R
*
*
*
Acido Silicoso. GRANOS DE CUARCITA *
MATERIAL
AISLANTE
Ladrillos
aislantes
ROTOL
K - 20
k - 23
k - 26
950
1100
1260
1430
Castables
Aislantes
Kaolite 2300 - LI
Kaolite 2500 - LI
1260
1370
PLACAS
AISLANTES SKAMOLEX SUPER 1100 1100
MANTA
CERÁMICA: KAOWOOL 1400
* Dependiente de las condiciones físico - químicas de la
operación.
HORNO ROTATIVO
HORNO DE CRISOL
1. Castable Extra.
Castable Super
2. Repsa.
Dialite
Alusite.
3. Plástico Super CS.
Plástico CORALITE
4. Ladrillo Aislante.
5. "Crisol"
HORNO CUBILOTE
HORNO ELÉCTRICO DE INDUCCIÓN
1. Crisol Refractario.
2. Protección Refractaria.
3. Aislamiento Térmico.
4. Bobina Inductora.
5. Piquera de Colada.
CRISOL REFRACTARIO:
Revestimiento Acido
GRANOS DE CUARCITA 3/8
Revestimiento Neutro
CORALITE RAMMING MIX
HARMIX CU
Revestimiento Básico
MAGNAMIX F
MAGFOS 85 R
GRANOS DE MAGNESITA 3/8