revista mundo ferrosiderúrgico no 13

Editorial 3

Sección I+D+i Ferrominera Orinoco 4-45

Influencia de las condiciones de

enfriamiento primario y secundario sobre

propiedades mecánicas y

decalaminabilidad de aceros alto carbono

SAE 1060 5

Predicción de la granulometría y la pérdida

por calcinación del mineral de hierro

alimentado al reactor 40, en el proceso de

reducción directa FINMET

13

Desarrollo de un simulador que permita

pronosticar variables de calidad de los

productos de planta de pellas en función

de la condición de materia prima 19

Influencia de la variables de proceso en la

aparición de grietas superficiales en un

acero peritéctico microaleado con vanadio 28

Perfiles tubulares estructurales ECO-HSS 40

Sección Eventos Sobre Ciencia, Tecnología

e Innovación (CTI) 47-48

Sección Efemérides (CTI) 49-52

Director: Ing. José Luis Graffe

[email protected]

Editor: Lcdo. Siullman Carmona

[email protected]

Asistente Editorial: Ing. Luis Noguera

[email protected]

Comité Técnico: Ing. Francisco Rondón

Ing. Luis Paredes Ing. Luis Vargas

Ing. Osiris Moreno Lcdo. Siullman Carmona

Ing. Zulmer Andara

Comité de Redacción: Lcda. Doris Macías

Lcda. Mirida Carrasco

Comité de Gestión Informativa: Lcda. Mirida Carrasco

Lcda. María Eugenia Muñoz Lcda. Cinthia Meza Lcdo. Jesús Briceño

Diagramación:

Lcdo. Siullman Carmona

Diseño Gráfico de Portada: Coordinación de Publicidad,

Promociones y Audiovisuales SIDOR C.A.

Gcia. de Relaciones Institucionales Lcdo. Pedro L. Arias R Ferrominera Orinoco.

Contacto:

+58 286 930.40.18 informació[email protected]

Año III No 13 / Edición: Mayo-junio 2014 CVG Ferrominera Orinoco CA Depósito Legal No: ppi2012BO4212

Contenido

Agradecimientos: Ingª Gloria Basanta Ingª Yolanda Salcedo Ingª Maritza Barrera Ingº Francisco Chacón

mailto:[email protected]



mailto:informació[email protected]

REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO • AÑO III • NÚMERO 13 • JULIO DE 2014

C e n t r o d e I n v e s t i g a c i ó n y G e s t i ó n d e l C o n o c i m i e n t o

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EDITORIAL Edición Especial No. 13 mayo-junio 2014 IV Jornadas de Investigación Sidor 2014 En el marco de su política de apertura, la Revista Mundo Ferrosiderúrgico presenta la Edición Especial de las IV Jornadas de Investigación Sidor 2014, en la cual se presentan 5 trabajos que abarcan los procesos Metalúrgicos, Siderúrgicos y hasta Metalmecánicos, como una muestra del caudal de conocimiento que recopila la publicación, en la cadena productiva del Hierro y el Acero. Las jornadas realizadas durante una semana en el mes de abril, presentaron un espacio para la difusión de trabajos científicos y tecnológicos del sector de altísima importancia para la mejora y optimización de los procesos de la cadena, y la Revista Mundo Ferrosiderúrgico contribuye como una ventana para proyectar aún más la dedicación y logros de los investigadores de empresas hermanas unidas por un fin común en éste sector estratégico para la nación. En las próximas ediciones, la Revista Mundo Ferrosiderúrgico seguirá anexando trabajos de tan importante evento de la Región de Guayana, liderado por la Ingª Gloria Basanta, Gerente del Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales de Sidor, quién nos dedica las siguientes palabras con ocasión de las IV Jornadas de Investigación Sidor 2014: “El gran reto de Sidor estatizada en el año 2008 representó el rescate de la actividad de Investigación e innovación formalizada en la Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro y son los productos de Investigación, desarrollo e innovación mostrados en las jornadas de Investigación los frutos de este rescate. Con las IV Jornada de Investigación SIDOR 2014 se logró promover la sinergia con nuestros clientes y proveedores, las empresas filiales de la CVG, universidades e institutos de investigaciones, fortaleciendo las relaciones de cooperación, contribuyendo así con los objetivos del Plan Nacional Simón Bolívar en cuanto a la socialización de la ciencia y la tecnología. Se realizaron 33 ponencias, 24 de ellas de sidoristas, las ponencias foráneas estuvieron a cargo de representantes de Industrias Unicon, Diques y Astilleros Nacionales C.A., CVG Ferrominera Orinoco, Briquetera del Orinoco, CVG

Alcasa, CVG Venalum, Venprecar, Corpoelec y Comsigua. Se realizaron 7 sesiones con una Asistencia promedio de 139 asistentes por sesión. La sinergia positiva de este evento se expande a través de esta ventana que apertura la Revista Mundo Ferrosiderúrgico, editada por el Centro de Investigaciones y Gestión del Conocimiento de CVG Ferrominera Orinoco, esperando que redunde en mayores interacciones con los distintos colectivos que engranamos éste Mundo Ferrosiderúrgico.”

SERVICIOS DEL CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO DE CVG FERROMINERA ORINOCO CA

Caracterización metalúrgica, físico-químico y mineralógica de minerales

Estudios sobre la concentrabilidad de minerales

Evaluación de nuevas técnicas, equipos y procesos sobre la caracterización y beneficio de minerales.

Estudios de investigación de beneficio a nivel de laboratorio y a nivel de planta piloto de mineral de hierro y otros minerales.

Diseño y desarrollo de diagramas de flujo para procesar y beneficiar minerales ferrosos y no ferrosos.

Estudios de factibilidad técnica de plantas de beneficiamiento mediante pruebas en laboratorio y planta.

Prospección de yacimientos utilizando métodos no tradicionales ( imágenes de sensores remotos, geofísica, geoquímica, entre otros)

Elaboración de programas de reconocimiento geológico de superficie en distintas escalas.

Manejo y análisis de datos para el uso de los programas informáticos aplicados a: Map Info, Medsystem, Encom Discover, Er Mapper, etc.

Evaluación de recursos y/o reservas de yacimientos.

Las imágenes y fotografías

de eventos utilizadas son propiedad de la empresa u organización promotora, el escrito, síntesis y resumen

fueron tomadas de la Internet para resaltar los

textos.

Las imágenes y fotografías

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fueron tomadas de la Internet para resaltar los

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EDICIÓN ESPECIAL: No. 13 mayo-junio 2014 IV Jornadas de Investigación Sidor 2014

I+D+i

IV Jornadas de Investigación Sidor

2014

En esta sección presentamos los

desarrollos, innovaciones e investigaciones del know

how plasmado en papel de los trabajadores de CVG

Ferrominera Orinoco, empresas hermanas de la

Corporación del Hierro y el Acero, CVG, Academia entre otros, en pro de las mejoras de los procesos operativos y

administrativos de la Industria del Hierro y el

Acero.

REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO • ISSN: 2343-5569 (Internet) • AÑO III • NÚMERO 13 • JULIO DE 2014


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INFLUENCIA DE LAS

CONDICIONES DE ENFRIAMIENTO

PRIMARIO Y SECUNDARIO SOBRE

PROPIEDADES MECÁNICAS Y

DECALAMINABILIDAD DE

ACEROS ALTO CARBONO SAE

1060

Autores: Jiménez, Lorena., Salazar, Nelsi., Díaz, Ervís., Suárez, Amílcar., Contreras, Carlos., Ortíz, David., Jiménez, Luis.,

Mauco, Suyen., Padrón, Carlos., Rojas Beatríz.

Correspondencia: Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (SIDOR) Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales (IIMM) Av. Guayana, Zona Industrial Matanzas, Puerto Ordaz, Estado Bolívar – Venezuela.

Recibido: Mayo 2014 Aceptado: Junio 2014

RESUMEN El alambrón de acero alto carbono SAE 1060 fabricado en SIDOR, es destinado a usos tales como fabricación de clavos, alambres desnudos o galvanizados, alambre para refuerzo estructural, partes y accesorios para uso doméstico, alambres recocidos, de púas y otros. En los últimos años, aparte de las exigencias de resistencia mecánica, nuestro principal cliente ha manifestado la necesidad de que el alambrón producido presente una buena aptitud frente al decalaminado mecánico, todo esto asociado a las exigencias ambientales. Por lo anterior expuesto surge la necesidad de realizar un estudio sobre la influencia de las condiciones de enfriamiento primario y secundario sobre las propiedades mecánicas y decalaminabilidad, a manera de fijar los rangos óptimos del enfriamiento que generen un efecto positivo para ambas propiedades. La metodología planteada consistió en seguimiento en

planta variando las condiciones de enfriamiento primario (cantidad de cajas de agua aperturadas) y secundario (variación del caudal de ventilación) manteniendo controladas variables como: química de colada (Cequi), temperaturas en horno, velocidad de laminación y velocidad de cadena Stelmor, una vez obtenidas se les realizaron ensayos de tracción, caracterización microestructural, método Bekaert GA-03-16 para clasificación de calamina y evaluación cualitativa a través de MEB de las capas de óxidos formadas. Los resultados obtenidos revelan que los alambrones estudiados, presentan una tendencia a la clasificación de cascarilla B-C, y esta clasificación por espesor de los óxidos de la cascarilla y su espesor además en el caso de estudio se observó una influencia marcada de la presencia de grietas en la cascarilla. En cuanto a las condiciones de enfriamiento secundario se evidencia un efecto negativo sobre la decalaminabilidad cuando se trabajó al máximo de caudal de ventilación en la cadena Stelmor.

PALABRAS CLAVES Acero alto carbono. Decalaminado, Prop. Mecánica, enfriamiento primario y secundario.

I. INTRODUCCIÓN El alambrón de acero alto carbono SAE 1060 fabricado en SIDOR, es destinado a usos tales como fabricación de clavos, alambres desnudos o galvanizados, alambre para refuerzo estructural, partes y accesorios para uso doméstico, alambres recocidos, de púas y otros. En los últimos años, a parte de las exigencias de resistencia mecánica, nuestro principal cliente ha manifestado la necesidad de que el alambrón producido presente una buena aptitud frente al decalaminado mecánico, todo esto asociado a las exigencias ambientales a las que está siendo sujeto. En vista de lo anterior, se han desarrollado investigaciones para evaluar las características actuales desde el punto de vista de resistencia mecánica y decalaminado de este tipo de acero. Jiménez y Rico (2010), en su trabajo “Influencia de las variables operacionales en las propiedades mecánicas del acero de alto carbono ASTM 1075 TACE 713” (1) evidenciaron la influencia en las propiedades mecánicas del sistema de enfriamiento primario y



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secundario, además de la influencia de los porcentajes de perlita gruesa, ferrita y la presencia y severidad de segregación. En este trabajo se recomendó trabajar bajo la condición máxima de enfriamiento según práctica en el enfriamiento secundario. Díaz y Coa (2011), en el trabajo “Estudio de la decalaminabilidad en alambrones alto carbono” (2) se determinó la influencia de las condiciones del sistema de enfriamiento primario y secundario sobre el grado de decalaminabilidad mecánica del material de alto carbono característica controlada por los tipos de óxidos (wustita y magnetita) y el espesor de los mismos en la calamina, en este trabajo se recomendó retardar el enfriamiento primario hacia el módulo de cajas de agua más cercano al formador de espiras, para favorecer el crecimiento de la capa de wustita y trabajar con los mayores porcentajes de apertura de los ventiladores en las tres primeras zonas de enfriamiento, para evitar la transformación/oxidación de FeO a Fe3O4 y disminuir la formación de óxido residuales. Estas investigaciones han revelado que para la obtención de propiedades mecánicas óptimas se requiere condiciones de enfriamiento al máximo de práctica tanto en el enfriamiento primario como en el secundario, sin embargo para la obtención de una propiedad óptima de decalaminabilidad se requiere desacelerar el enfriamiento primario, por lo que las condiciones que favorecen la resistencia mecánica, desfavorecen la propiedad de decalaminabilidad. Por lo tanto en necesario realizar un estudio para definir las condiciones de enfriamiento primario y secundario óptimas que generen un efecto positivo para ambas propiedades. Por lo anterior expuesto, surge la necesidad de realizar una estudio sobre las variables operativas a nivel del tren de alambrón que influyen en las características microestructurales, propiedades mecánicas y decalaminabilida, mediante MO, MEB, método Bekaert, de manera de fijar las mismas en rangos óptimas del enfriamiento que generen un efecto positivo para ambas propiedades.

II. METODOLOGÍA Las muestras se seleccionaron de dos coladas de la población laminadas por la línea uno del tren de alambrón, el muestreo se realizó; en punta y cola de los rollos laminados bajo las condiciones de seguimiento. Se analizaron un total 60 muestras. 1. Definición de las condiciones de seguimiento del alambrón SAE 1060 Se realizó una inspección en el tren de alambrón para definir los puntos de medición de temperatura, en función de la condición de trabajo. Se establecieron como puntos de medición: Salida del horno, entrada a la cadena Stelmor, mitad de la cadena Stelmor, las condiciones de la instalación de la zona de cajas de agua no permitió medir la temperatura en ésta. Levantamiento de las coladas fabricadas SAE 1060 para definir las condiciones de seguimiento: Composición química (Ceq), temperatura de calentamiento de horno, velocidad de laminación, cantidad de cajas de agua operativas y caudales de ventilación, manteniendo las demás variables del proceso dentro de lo especificado en la práctica interna. 2. Correlacionar las propiedades mecánicas y la microestructura del alambrón en estudio con las condiciones de seguimiento. Se cortaron las muestras en la punta y la cola de las muestras en estudio, se tomaron 3 muestras por cada sección y se les realizó la medición del porcentaje de fases, (perlita gruesa y ferrita), tomando 10 campos por muestra con un aumento de 456X, utilizando el software de análisis Image Pro Plus 4.5.1. 3. Evaluación cualitativa del grado de decalaminabilidad de los alambrones Las muestras recolectadas fueron sometidas a un ensayo de tracción hasta el 6% de elongación tal como lo propone la práctica Bekaert GA-03-16(3), para aceros de alto carbono. Para ello se empleó una máquina de tracción con capacidad de 100 toneladas, marca Tinius Olsen, para ensayos de tracción de productos largos.



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4. Evaluación cuantitativa de la distribución y relación de óxidos presentes en la cascarilla de alambrones mediante MEB Las muestras fueron analizadas por el Microscopio Electrónico de barrido, (MEB), diferenciando las distintas fases de óxidos presentes en la cascarilla de acuerdo al contraste de tonalidades obtenido por el ataque químico previo. A través del software Soft Imaging System que posee una herramienta de medición arrojando los valores en µm, fueron medidos los espesores particulares de cada fase de óxido encontrado.

III. RESULTADOS Y ANÁLISIS 3.1 Definir las condiciones de laminación y seguimiento en planta del alambrón SAE 1060. En la tabla 1 se presenta la composición de las coladas en seguimiento, se escogieron en función de que presentaron química al máximo en carbono equivalente (Cequi) para disminuir los riesgos de caída de propiedad mecánica debido a la variación en las prácticas de enfriamiento que conllevarían a mayores temperaturas de entrada de mesa Stelmor.

Tabla 1.- Química de las coladas en estudio

Se tomaron las condiciones enfriamiento primario y secundario como las variables independientes manteniendo las demás condiciones fijas según práctica. Para el enfriamiento primario se trabajó dentro de práctica con 7 cajas cerradas como mínimo y 9 como máximo de cajas cerradas, dado que lo que se persigue es aumentar las temperaturas de llegada al

formador de espiras, en cuanto al enfriamiento secundario se tomaron las caudales de ventilación máximos en práctica para cada ventilador y el máximo de caudal (100%). Seguimiento en planta. Se realizaron dos seguimientos, las condiciones especificadas en la tabla 2 y 3.

Prueba Vel. Lam (m/seg) Vel. Stelmor 1 2/3 4/5 6/7 8/9 10/11 Temp. Caudal Ventiladores

Temp. prod F. Esp ºC Temp. Ven 3

1 2 3 4 5

1 72,51 0,68 1142 784 502 100 80 60 60 60

2 72,53 0,68 1162 838 504 100 80 60 60 60

3 72,47 0,68 1132 771 - 100 100 100 100 100

4 72,57 0,68 1136 827 - 100 100 100 100 100

Tabla 2.- Condiciones de laminación del primer seguimiento

Prueba Vel. Lam (m/seg) Vel. Stel mor 1 2/3 4/5 6/7 8/9 10/11

Temp. Caudal Ventiladores

Temp. prod F. Esp ºC Temp. Ven 3

1 2 3 4 5

1 70,85 0,71 1148 806 - 100 100 100 100 100

2 70,35 0,71 1144 879 - 100 100 100 100 100

3 70,21 0,71 1155 821 - 80 60 60 60 60

4 70,59 0,71 1164 921 - 80 60 60 60 60

5 70,42 0,71 1154 843 - 80 60 60 60 60

6 71,03 0,71 1167 901 - 80 60 60 60 60

Tabla 3.- Condiciones de laminación del segundo seguimiento

En primer lugar se evidencia que la temperatura registrada a la salida del horno, (Temp. prod), presenta variación no mayor a 20 °C, lo que garantiza que las variaciones de temperatura registradas en el formador

de espiras están asociadas a la variación en la cantidad de cajas de agua abiertas. En la temperatura del formador de espiras, (entrada a la mesa Stelmor), se evidencia el efecto de la cantidad de cajas de aguas

Colada C Mn P S Si Cr Ca N Ceq

1

(1er Seguimiento) 0,648 0,694 0,017 0,011 0,207 0,012 19 51 0,7637

2 (2do Seguimiento)

0,650 0,707 0,020 0,011 0,183 0,020 21 54 0,7678



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operativas, obteniéndose temperaturas 50°C por encima cuando se trabajan con solo 7 cajas abiertas. 3.2 Correlacionar las propiedades mecánicas con las condiciones de seguimiento y la microestructura del alambrón en estudio. Se realizó análisis de varianza realizados a los resultados Esf. Máximo, para todas las condiciones de seguimiento. No evidenciándose una relación directa entre las variables de estudio, (cajas de agua y caudal de ventilación), sobre el Esf. Máximo. En la Figura 1, se observa la imagen característica de la microestructura obtenida para las muestra evaluadas y la cuantificación de fases, la misma está constituida por perlita (fina y gruesa) y ferrita, se evidencia que éstas se mantienen en el mismo orden, por lo que no se evidencia una influencia de las condiciones de enfriamiento, lo cual concuerda con lo obtenido en el análisis estadístico. Los datos obtenidos de las temperaturas de llegada al formador de espiras (superiores a 770 ◦C), evidencia que la transformación metalúrgica se está generando en la mesa de enfriamiento, sin embargo, los resultados muestran que a pesar de las diferentes temperaturas de llegada a la mesa las velocidades de enfriamiento experimentadas son similares. Figura 1.- Fotomicrografía de estructura característica de las muestras evaluadas y cuantificación de las fases presentes.

%Perlita G %Perlita F %Ferrita

Prueba Punta Cola Punta Cola Punta Cola

P1 625 7,92 73,45 76,66 20,30 15,42

P2 7,50 7.,50 76,69 76,70 15,81 15,80

P3 7,50 8,75 75,73 77,29 15,52 15,21

P4 8,33 7,8 76,14 79,14 15,53 13,09

Figura 1.- Continuación.

3.3 Evaluación cualitativa del grado de decalaminabilidad de los alamobrones en estudio. En la Figura 2, se muestran las morfologías características de la cascarilla desprendida después del ensayo de tracción al 6% de elongación, para las muestras obtenidas en ambos seguimientos y su correspondiente clasificación de acuerdo al método Bekaert GA-03-16(3)

Figura 2.- Clasificación de cascarilla desprendida en acero alto carbono 1060.

Para todas las condiciones de estudio, las morfologías presentaron comportamientos mixtos entre dos clasificaciones, Figura 2, evidenciándose una diferencia entre la morfología de desprendimiento de la cascarilla en punta y cola para todas las muestras, ver Tablas 6 y 7.

Perlita G

Perlita F

Ferrita

30 m

Perlita G

Perlita F

Ferrita

30 m



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Prueba Punta Cola Cant. Cajas de agua cerradas

Ubicación Ventilación

1 B-C B-C 9 4/5 72

2 B-C C-D 7 2/3 y 4/5 72

3 C-D C-D 9 10/11 100

4 C-D B-C 7 2/3 y 10/11

100

Tabla 6.- Clasificación del tipo de cascarilla según método Bekaert GA-03-16. 1er seguimiento.

Prueba Punta Cola Cant. Cajas de agua cerradas

Ubicación Ventilación

1 B-C C-D 9 4/5 100

2 C-D C-D 7 2/3 y 4/5 100

3 B-C D 9 4/5 64

4 C-D C-D 7 2/3 y 4/5 64

5 B-C C-D 9 10/11 64

6 B-C B-C 7 2/3 y 10/11

64

Tabla 7.- Clasificación del tipo de cascarilla según método Bekaert GA-03-16. 2do seguimiento.

De acuerdo al criterio establecido por el método de ensayo utilizado, las hojuelas tipo A y B representan mejores propiedades de decalaminabilidad y las tipo C y D generan un pobre decalaminado mecánico. En general el tipo de cascarilla en las muestras de punta, reveló una tendencia a desprender en forma de hojuelas medianas las cuales entran en la clasificación de tipo B-C, en contraste con las muestras de cola, las cuales desprendieron en gran porcentaje en hojuelas pequeñas o polvo las cuales entran en la clasificación de tipo C-D o D. Relacionando los resultados de la clasificación de la cascarilla con las variables de estudio, se observa una tendencia a presentar menor tamaño cuando se trabaja con el caudal de ventilación al 100% para ambos seguimientos, en cuanto a la cantidad y posición no se observa una tendencia definitiva. Otro aspecto a considerar para caracterizar la decalaminabilidad mecánica de la cascarilla de alambrones alto carbono de manera cualitativa, es la apariencia superficial de los mismos una vez realizado el ensayo de tracción (rugosidad superficial y óxido residual). Los resultados de la inspección visual se muestran en la Figura 3.

Figura 3.- Aspecto superficial de los alambrones alto carbono SAE 1060 luego del ensayo de tracción.

El aspecto macroscópico de los alambrones después del decalaminado, muestra la presencia de óxidos de tonalidad azul y naranja, así como cascarilla no desprendida durante el alargamiento como manchas oscuras. Algunos estudios han demostrado que estos óxidos, son óxidos de magnetita los cuales son adherentes desfavoreciendo la decalaminabilidad(4,5), y su formación se puede explicar tomando en cuenta las siguientes consideraciones: la primera, es que mientras las espiras de alambrón son depositadas sobre la cadena stelmor, las zonas donde éstas se sobreponen representan puntos donde la velocidad de enfriamiento es menor, así cuando el material es enrollado, estas regiones se enfrían más lentamente y de esta manera son más propensas a alcanzar las condiciones termodinámicas para la formación de magnetita. 3.4 Evaluación cuantitativa de la distribución de óxidos de la cascarrilla de alambrones mediante MEB. La Figura 4, presenta las imágenes composicionales más representativas de las fotos micrografías de sección transversal de las muestras de alambrón en punta y cola para todas las condiciones de seguimiento. Los resultados por MEB de la cascarilla, revelan la presencia de dos fases que la componen, detectadas por su tono de color, correspondientes a wustita (FeO), de color gris claro en la cara interna en contacto con el acero y en segundo lugar una capa de magnetita (Fe3O4) de color gris opaco en la cara externa, sin observarse la fase hematita (Fe2O3). La relación de fases obtenida en las muestras (FeO y Fe3O4) hace notar que las velocidades de enfriamiento secundario experimentado por las muestras, fueron lo suficientemente elevadas como para suprimir la transformación de wustita en magnetita y hematita, la cual se genera aproximadamente a 570 °C (6,7) bajo condiciones de enfriamientos lentos. La relación de

A B

Óxido AZUL Óxido NARANJA



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fases obtenida es favorable para la propiedad de decalaminado, ya que el FeO es la fase de óxido más blanda y menos adherente generando menos problemas en la superficie del alambrón.

Figura 4.- Fotomicrografía por MEB de las Fases de óxidos presentes en la cascarilla. Se destaca la presencia de grietas y cavidades en la cascarilla para algunas de las condiciones evaluadas. Existe una relación entre las grietas presentes en la cascarilla y los esfuerzos internos asociados a los diferentes coeficientes de dilatación y compresión entre el óxido y el metal base (7). Estas grietas generan un efecto negativo para la propiedad de decalaminado ya que al estar presente en abundancia disminuye la

distancia entre estas y por lo tanto al aplicar un esfuerzo, cada grieta tenderá a propagarse y a coalescer con la más próxima, generando que el desprendimiento de la cascarilla sea en forma de hojuelas muy pequeñas o en polvo. Si relacionamos los resultados obtenidos por MEB se nota una tendencia de presentar cascarillas con) una clasificación CD cuando hay presencia de grietas. En las Figuras 5 y 6 se presenta gráficamente el espesor medido para cada condición. Comparando los rangos de espesor para los dos seguimientos, es evidente que se presentan mayores espesores en el segundo seguimiento, (6,13µm a 15,4µm vs 5,55µm a 10,83µm). Este comportamiento se explica en función de las mayores temperaturas registradas a la entrada de la Mesa Stelmor, que propician el crecimiento de los óxidos, cuando la temperatura se mantiene por encima de los 800 ºC se acelera la cinética de crecimiento de la capa de óxido de manera parabólica (5,6,7), hasta que esta tasa de crecimiento es detenida por la temperatura final lograda después del enfriamiento en agua. Este incremento del espesor de cascarilla, mejora de manera significativa su propiedad de decalaminabilidad mecánica, al generarse mayores tensiones internas en la interface acero-óxido que facilitan su desprendimiento (7,8).

Figura 5.- Espesores de fases en la cascarilla 1er Seguimiento.

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Texto escrito a máquina

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Figura 6.- Espesores de fases en la cascarilla 2do Seguimiento.

Estudios e investigaciones(5,6,7), han dejado claro los factores que afectan la propiedad de decalaminado y se sabe que estos factores no actúan de forma individual sino que actúan entre sí y se producen interacciones complejas que pueden agregar o restar a la propiedad de decalaminado de la cascarilla de alambrón. El pobre decalaminado mostrado en algunas de las muestras evaluadas, se atribuye al intenso agrietamiento y rugosidad superficial de la cascarilla observado mediante MEB, los cuales afectan de manera negativa esta propiedad al promover el desprendimiento en hojuelas muy pequeñas tipo polvo, a pesar de que la proporción de wustita se mantuvo por encima de la proporción de magnetita. Este agrietamiento, proviene del aumento en los esfuerzos internos de la cascarilla a elevadas temperaturas, lo que se corresponde con los valores de temperaturas registrados para esta calidad de acero.

CONCLUSIONES Las propiedades mecánicas y las propiedades microestructurales del acero no se ven afectadas significativamente por las diferentes condiciones de enfriamiento de las pruebas realizadas. La propiedad de decalaminado está influenciada por los espesores de óxidos formados, la naturaleza química de

los óxidos y en el caso particular de estudio por la presencia de grietas y cavidades en la cascarilla. Las condiciones de laminación óptimas para la obtención de una buena decalaminabilidad y propiedades mecánicas son el caudal de ventilación al máximo en la práctica y trabajar con 7 cajas de agua cerrando las cajas hacia el módulo primario de enfriamiento.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Jiménez L y Rico. (2010). “Influencia de las variables operacionales en las propiedades mecánicas del acero de alto carbono ASTM 1075 TACE 713” Sidor. 2. Díaz B y Coa I. (2011). “Estudio de la decalaminabilidad en alambrones alto carbono” Sidor. 3. J. Lombaerts. Quantification of the amount of oxides, descalability and residual oxides of high and low carbon wire rod BEKAERT GA-03-16. Mayo 1994. Bekaert Group. 4. Barrera, M. (1996) “Revisión bibliográfica sobre el defecto cascarilla adherente”. SIDOR C.A. Venezuela. 5. Baarman, M., Fredriksson, J. (1999) “The influence of cooling conditions on the secondary scale in hot rolled low carbón steel wire rod”. Scandinavian Journal of Metallurgy.

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6. Batista, R., Macedo, R. y Brandao, D. The influence of cooling conditions of steel wire rod on scale formation and its application on mechanical descaling. 7. Chattopadhyay, A., Kumar, P y Roy, D. (2009) “Study on formation of “easy to remove oxide scale” during mechanical descaling of high carbon wire rods”. 8. Geneve, D., y Otros (2010) “Descaling ability of low-allow steel wires depending on composition and rolling process”. Instituto Jean Lamour. Amneville, Francia.

Autores: Jiménez, Lorena., Salazar,

Nelsi., Díaz, Ervís., Suárez, Amílcar.,

Contreras, Carlos., Ortiz, David.,

Jiménez, Luis., Mauco, Suyen., Padrón,

Carlos., Rojas Beatriz.

Correspondencia:

Siderúrgica del Orinoco Alfredo

Maneiro (SIDOR)

Instituto de Investigaciones

Metalúrgicas y de Materiales (IIMM)

Av. Guayana, Zona Industrial

Matanzas, Puerto Ordaz, Estado

Bolívar – Venezuela.



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PREDICCIÓN DE LA GRANULOMETRÍA Y LA PÉRDIDA POR CALCINACIÓN DEL MINERAL DE HIERRO ALIMENTADO AL REACTOR 40, EN EL PROCESO DE REDUCCIÓN DIRECTA FINMET Autores: Lobo, Eladio., Nuñez, Ernesto. Correspondencia: Gerencia Técnica. Superintendencia de Automatización y Superintendencia de Investigación Orinoco Iron C.A. Ciudad Guayana. Estado Bolívar - Venezuela Correo electrónico: [email protected] [email protected]


_________________________________________

RESUMEN En este artículo de investigación se describe brevemente el desarrollo de una serie de ensayos para predecir, por medio de técnicas de Inteligencia Artificial, dos de las características más importantes del mineral de hierro para su reducción directa en lecho fluidizado, como lo son la granulometría y la pérdida por calcinación (PPC), considerando las variables operativas en el reactor 40 del proceso FINMET.

PALABRAS CLAVES Granulometría, Pérdida por Calcinación, Reducción Directa, FINMET, Inteligencia Artificial, Modelado.

INTRODUCCIÓN La tecnología FINMET (Finos Metalizados) de Orinoco Iron es un proceso de reducción directa en lecho fluidizado basado en gas como agente reductor y fluidizador, en donde la materia prima utilizada son finos de mineral de hierro en estado natural. Unos de los principales parámetros operativos son la alimentación de mineral al reactor 40, el hidrógeno en el gas reductor y la temperatura en los reactores. Estas

variables son ajustadas de acuerdo a la variabilidad granulométrica, química y mineralógica de la composición del mineral con el fin de mantener el producto dentro de las especificaciones. La predicción constituye una de las esencias claves de la ciencia, de una teoría científica o de un modelo científico. Así, el éxito se mide por el éxito o acierto que tengan sus predicciones. Algunos campos de la ciencia tienen gran dificultad de predicción y pronóstico exacto, en el caso de la predicción de indicadores de un proceso bajo control, el pronóstico aceptable no debe ser un problema. En algunos campos la complejidad de datos lo hace difícil. Las dificultades de predicción obedece a diferentes causas: variables ocultas, dinámica desconocida o compleja. En la actualidad no existe analizador alguno para determinar en tiempo real la granulometría y la PPC. En Orinoco Iron se utilizan ensayos de laboratorio estandarizados para determinar las mencionadas variables, actividad que puede tardar más de una hora desde que se obtiene la muestra del proceso hasta que el resultado de laboratorio está disponible, este tiempo se considera como una demora importante en lo que se refiere a toma de decisiones oportunas por parte del operador, quien actualmente se apoya en la única herramienta personal que posee, y está basada en su conocimiento adquirido a través de sus vivencias y aplicación de inferencias, fortaleciendo su experiencia individual para realizar ajustes en tiempo real. Ante esta necesidad se determinó que por medio de técnicas de Inteligencia Artificial es posible crear una herramienta que permita predecir el valor de estas variables de forma oportuna, mediante ello logrando de esta manera desarrollar e implementar aplicaciones basadas en Redes Neuronales Artificiales (RNA) y de acceso multiusuario a través de ambiente web. El proceso FINMET es modular, cuenta con cuatro trenes de reactores (líneas de producción), dos por cada módulo y con una capacidad de 500.000 t/año por tren, como lo muestra el esquema de la Figura 1. El proceso de FINMET está compuesto de cuatro reactores conectados en serie, cada uno cumple con una etapa de reducción de mineral de hierro de





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entrada. Estos equipos están sometidos a una temperatura de 750 °C y a una presión de 10 bar por requerimiento del proceso, en virtud que estos equipos operan herméticamente cerrados. Debido a estas condiciones extremas, es necesario instalar instrumentos de medición que soporten estas condiciones. Figura 1.- Esquema básico del proceso FINMET

Los indicadores del proceso del cual se realizará inferencia en esta investigación son la granulometría y el PPC del mineral de entrada al primer reactor del proceso de reducción (R-40) [1]. Figura 2.- Descripción básica del proceso del reactor 40.

Reactor 40 (R-40): Es el primer reactor en la secuencia de reducción del proceso, en el cual ingresa el mineral fino sin reducir. Las principales variables medidas del proceso son el flujo de mineral de hierro, el gas

reductor proveniente del reactor 30 que posee bajo poder reductor, el flujo de agua para el control de temperatura y de la reducción, la presión del recipiente, el tiempo de residencia dominado por la válvula de descarga (on/off), la temperatura y el nivel de lecho. Los sólidos (finos de mineral de hierro) entran al reactor 40 en forma constante a una velocidad de 105 t/h (0,0292 t/seg.) en contra del flujo constante del gas reductor, la temperatura en este proceso es afectada por la temperatura del gas alimentado del reactor 30 y por las reacciones químicas presentes en la reducción del mineral. Para mantener en rango la temperatura se inyecta agua a través de un flujo controlado. La granulometría y la PPC son determinadas a través de ensayos de laboratorio, las muestras tomadas por un técnico de campo, luego de lo cual debe de esperarse más de una hora para obtener los resultados, y de ser necesario realizar los ajustes operativos para mantener óptimas las condiciones de proceso y la adecuada calidad del producto.

METODOLOGÍA DESARROLLO DE LA INTERFAZ DE RED DE DATOS Un sistema de control distribuido (DCS), representa la integración de la adquisición de datos, el control y una interfaz de control total sobre el sistema para operar. Este dominio total se realiza mediante una simple ventana sobre la planta, y puede incorporar aplicaciones de control avanzado [2]. En Orinoco Iron, el sistema de control es el TDC3000 (Total Distributed Control) de la empresa Honeywell. Se desarrolló un adquisidor de datos, que es un software desarrollado en Visual C++, compuesto por varios módulos entre los que se destaca un Cliente OPC (OLE for Process Control). Esto le permite establecer comunicación y solicitar información a cualquier Servidor OPC, como el PHD (Process Data History - Honeywell) de Orinoco Iron. Esta herramienta permite el acceso a los datos del proceso, permitiendo el desarrollo de aplicaciones informáticas en ambiente web [3].

Gas Reductor

Gas de Reciclo

Laboratorio

3/8

¼

10 malla

16 malla

60 malla

100 malla

< 100 malla

PPC

Alimentación (ton/h)

TIC-508

FIC-101

SP

OP

SP

Agua

LIC-401

PI-407

TIY-510

Continuación

Gas Reductor

Gas de Reciclo

Laboratorio

3/8

¼

10 malla

16 malla

60 malla

100 malla

< 100 malla

PPC

Alimentación (ton/h)

TIC-508

FIC-101

SP

OP

SP

Agua

LIC-401

PI-407

TIY-510

Continuación



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BASE DE DATOS DE ENTRENAMIENTO DE LA RED NEURONAL ARTIFICIAL Para determinar el modelo matemático que ha de calcular la granulometría y la PPC del mineral entrando al reactor 40, se realizaron las siguientes actividades: 1. Elaboración de una base de datos con 257 valores de los parámetros operativos de los diferentes trenes (T) y corridas (C) (T1C29, T1C30, T2C28, T3C20, T3C21, T4C13) desde el 19/08/2009 al 31/10/2011. En la Tabla 1, se muestran las variables seleccionadas. Se consideró el promedio del comportamiento de las variables, desde una hora antes de realizar el análisis de laboratorio, debido a la dinámica del proceso.

ITEM VARIABLE DESCRIPCIÓN

1 FIC-101 Flujo de agua R40

2 TIY-510 Temperatura del Lecho R40

3 TIC-508 Temperatura a la salida de gases

4 LIC-401 Nivel del lecho

5 PI-407 Presión del Reactor

6 TIY-TIC Diferencial de Temperatura

7 CAP Alimentación al Reactor 40

8 PR Poder Reductor

Tabla 1.- Variables de entrada al modelo.

2. Elaboración de una base de datos con los resultados de granulometrías y PPC del mineral alimentado al reactor 40, seleccionando los análisis históricos realizados en el laboratorio de los puntos de muestreo M4A2, M4B2, M5A2, M5B2, en la tabla 2 se muestran los indicadores a obtener para el mismo período de tiempo de muestreo de las variables medidas.

ITEM VARIABLE MÍNIMO MÁXIMO

1 3/8” 0 4,05

2 1/4” 0 6,27

3 10_mesh 8,63 65,79

4 16_mesh 1,18 36,40

5 60_mesh 11,74 46,16

6 100_mesh 1,87 27,47

7 <100_Mesh 4,18 28,89

8 PPC 3,09 6,60

Tabla 2.- Variables de salida del modelo: Granulometría y PPC [%].

RED NEURONAL ARTIFICIAL (RNA) El algoritmo de RNA aplicado en este diseño está basado en el “Backpropagation” que es una generalización del algoritmo LMS (Learning Management System) y se utiliza para entrenar redes multicapas. Es una variante del algoritmo del descenso por gradiente que tiene como índice de rendimiento el error cuadrático medio (MSE). En la mayoría de los casos el entrenamiento se hace con un número finito de patrones. Ese conjunto de patrones representa los pares entradas/salidas de tantas clases diferentes como sea posible. Lo que se busca es que la red generalice lo que ha aprendido de la población [4]. La estructura de la red implementada queda establecida tal como se muestra en la Tabla 3. ITEM CARACTERÍSTICAS CONFIGURACIÓN

1 Entradas 8

2 Salidas 8

3 Capas Ocultas 2

4 Tamaño de las capas ocultas 20

5 Parámetro de entrenamiento 0,001

6 Momentum 0,0001

7 Peso Inicial 0,0005

8 Ciclo de Entrenamiento 3000

Tabla 3.- Estructura de la RNA diseñada.

Se generaron modelos de la granulometría y la PPC del proceso del reactor 40, considerando las señales de medición y el poder reductor generados en la planta de gas. Luego fueron validados los modelos con respecto a los datos generados en la corrida 19 de la línea de producción 4. Se implementaron los modelos obtenidos para ser visualizados bajo ambiente Web. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS RESULTADOS DE LOS MODELOS En el control estadístico existen técnicas para validar la calidad de la producción de los productos. Por lo tanto, esas técnicas se aplican para validar la calidad de un proceso y evaluar la fortaleza de un modelo (la diferencia entre el valor real y el estimado debe tener una tendencia igual a cero). A continuación se mencionan algunos aspectos de esta técnica [5]:



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Capacidad del proceso (Cp): Es la habilidad de un proceso para producir una salida donde las mediciones individuales de una característica importante tienen una variabilidad tan pequeña que cae dentro de los límites de especificación, siempre y cuando el promedio del proceso esté centrado apropiadamente. Tolerancia de Ingeniería (TI): Límite de especificación superior menos el límite de especificación inferior (LES-LEI). Tolerancia Natural (TN): desviación estándar estimada del proceso. Luego,

TN

TICp (1)

Premisa de interpretación de la Cp: Si Cp = 1 el proceso tiene capacidad. Si Cp < 1 el proceso no tiene capacidad. Si Cp >1 el proceso tiene más capacidad de lo que piden las especificaciones. La Cp no dice si el proceso tiene capacidad para cumplir con todas las especificaciones de ser modelable, tampoco dice dónde está ubicado el

promedio del proceso, pero existe otro índice (Cpk) para ayudar a determinar si el proceso está centrado.

3

XLESCpkS (2)

3

LEIXCpkI

(3)

De las ecuaciones (2) y (3) se selecciona el valor menor. Premisas de interpretación del Cpk: Si Cpk = Cp, el proceso está centrado en el medio de las especificaciones. Si Cpk < Cp, el proceso no está centrado. Si Cpk >Cp, aunque el proceso no está centrado, solo una cantidad muy pequeña estará fuera de las especificaciones.

RESULTADOS Implementados y validados los modelos con respecto a los datos generados en la corrida 19 de la línea 4. Seguidamente se muestra gráficamente el comportamiento de los valores obtenidos por laboratorio de la malla 1/4”, 10 mesh y PPC y los valores obtenidos según la RNA, en las Figuras 4, 5 y 6 respectivamente.

Mineral al reactor 40

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91

Muestras

%

[1/4] Predicción [1/4] Figura 4.-Predicción de la granulometría > 1/4” vs Laboratorio.



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10

20

30

40

50

60

70

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91

Muestras

%

[10_mesh] Predicción [10_mesh]

Figura 5.- Predicción de la granulometría > 10 mesh vs. Laboratorio.


3

4

4

5

5

6

6

7

7

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91

Muestras

%

[PPC] Predicción [PPC]

Figura 6.- Predicción de la Pérdida por Calcinación vs Laboratorio.

A continuación se muestran en las Tablas 4 y 5 los resultados estadísticos de la diferencia entre los valores obtenidos por laboratorio de la granulometría y la PPC y los valores obtenidos según la RNA.

Error Mín.

(%)

Media

(%)

Máx.

(%)

DesSt.

(%) Cp Cpk

3/8” -0,9535 0,0144 3,0965 0,2549 2,6481 1,2657

1/4” -1,5670 0,0047 4,4988 0,6447 1,5682 0,8126

10mesh -22,7506 -0,0097 19,9725 5,4605 1,3040 1,2198

16mesh -6,9553 0,0228 12,7618 1,0847 1,8209 1,2889

60mesh -11,4699 -0,0627 10,8536 3,5104 1,0599 1,0366

100mesh -9,3225 -0,0428 10,4975 2,7641 1,1951 1,1191

<100mesh -7,6608 -0,0813 8,0736 2,6623 0,9850 0,9490

Tabla 4.- Evaluación del error puntual en el cálculo de la granulometría.

La media del error (valor real - estimado) se mantiene

entorno de cero. E, en la población se consiguen algunas muestras de comportamiento aleatorio, que son el resultado de situaciones anormales del proceso, las cuales son absorbidas por la población de las muestras del proceso en condiciones normales. La magnitud del error puntual mostrado en la Tabla 4, se encuentra entre -22,75% a +19,9% y la media centrada en cero. Estadísticamente, la capacidad de obtener resultados confiables del modelado de la granulometría es viable, por ser el Cp aproximadamente 1 y el Cpk es menor al Cp.

Error Mín.

(%)

Media

(%)

Máx.

(%)

DesSt.

(%) Cp Cpk

PPC -1,1265 -0,0030 1,2118 0,3063 1,2724 1,2228

Tabla 5.- Evaluación del error puntual en el cálculo de la PPC.



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Para el caso de la PPC, la magnitud del error puntual mostrado en la Tabla 5, se encuentra entre -1,1265% a -0,0030% y la media centrada en cero. Estadísticamente, la capacidad de obtener resultados confiables del modelado del PPC es viable, por ser el Cp aproximadamente 1 y el Cpk es menor al Cp, es lo esperado por estar modelando un proceso controlable. Los resultados obtenidos se compararon con investigaciones similares[6] y [7].

CONCLUSIONES Se detectó que el comportamiento del proceso del reactor 40 en este tema de investigación, es diferente para las cuatro líneas de reducción que no permiten obtener un modelo único del proceso de FINMET, por ser un proceso real contiene variables ocultas. Esta es una investigación que fortalece la visualización de la viabilidad y necesidad de implementación de una herramienta que permita predecir los indicadores de calidad y estandarizar según los datos históricos de los puntos de control del proceso. Es posible predecir los indicadores de calidad granulometría y PPC, características del mineral no medibles por instrumentos en línea en tiempo real, partiendo del sistema de medición de variables y relacionando con los análisis realizados en el laboratorio, usando herramientas de inteligencia artificial. Con las limitaciones para implementar estrategias complejas en el sistema de control distribuido de Orinoco Iron, es beneficioso implementar estrategias en ambiente Web de acceso multiusuario a través de la red. RECOMENDACIONES Aprovechar los avances tecnológicos, en el desarrollo de análisis virtuales o sistemas de gestión de procesos en tiempo real con mínimo costo de desarrollo e implementación, integrando a los usuarios de información del proceso productivo y generando conocimiento en casa.

Queda abierto el tema de investigación para calcular de forma óptima y predecir los indicadores del proceso FINMET® en forma dinámica. RECONOCIMIENTOS Los autores están especialmente agradecidos por la asistencia recibida del personal de la gerencia técnica, producción y a la empresa Orinoco Iron, S.C.S. en general por la oportunidad de desarrollar esta investigación y a los organizadores de las “IV Jornada de Investigación SIDOR 2014” por permitirnos mostrar este trabajo de investigación.

REFERENCIAS 1. Albarran W. (2007), “Proceso FINMET®”, Orinoco Iron S.C.S., Superintendencia de Ingeniería de Proceso, Puerto Ordaz, Venezuela. 2. Honeywell, “Configuration of the PHD“, Manual del Participante, UniformancemR200 PHD Administration 5747R200, 2006. 3. García M., “Desarrollo de una aplicación de control para un proceso en un S.C.D“, Escuela Técnica Superior Enginyfria-Universitat Rovira/Virgili, Departamento de Ingeniería Electrónica y Automatización, Diciembre 2009. pp 1-3. 4. Castro J. A. y Echeverría F. R., “Introducción a las técnicas de computación inteligente”, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela, junio 2001. pp 4-12. 5. Grant, E. y Leavenworth, R. (2009). Control Estadístico de Calidad. Editorial CECSA. 6. X. Lv, C. Bai, X. Huang and G. Qiu. (2011). “Prediction of size distribution of iron ore granules and permeability of its bed”. J. Min. Metall. Sect. B-Metall. (47 (2) B 2011). 113 – 123 7. Lobo E., Calderón E. y Díaz I., “Sistema Integral de Control Automático de Procesos”, X jornadas de Investigación – UNEXPO, Puerto Ordaz, 2012.



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DESARROLLO DE UN SIMULADOR QUE PERMITA PRONOSTICAR VARIABLES DE CALIDAD DE LOS PRODUCTOS DE PLANTA DE PELLAS EN FUNCIÓN DE LA CONDICIÓN DE MATERIA PRIMA Autores: Morales, Esnardo., Castro, Magaly., Prado, Olga., Rojas, Marlon. Correspondencia: Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (SIDOR) Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales (IIMM) Av. Guayana, Zona Industrial Matanzas, Puerto Ordaz, Estado Bolívar – Venezuela


_________________________________________

RESUMEN Este trabajo tiene como finalidad desarrollar un sistema que permita pronosticar el comportamiento de las variables y su impacto en la de calidad de los productos en las diversas etapas de Planta de Pellas en función de la condición de la materia prima y de algunas variables de proceso (determinadas en estudios anteriores), con el fin de tener un conocimiento de lo que será el comportamiento del mineral en las respectivas etapas. Se predijeron variables de calidad de: Mineral molido (fineza de 45 µm y 90 µm), pella verde (número de caídas) y de pella quemada (resistencia a la compresión, índice de tambor, índice de abrasión, porosidad, reducibilidad e hinchamiento) considerando variables como: Mineralogía, química del mineral fresco, química del mineral molido, humedad del mineral a la salida del secador, tonelajes procesados en los molinos, % de antracita, % humedad de mezcla en los discos peletizadores y temperatura de la caja de viento 15 en el horno de piroconsolidación. Dicha predicción se realizó utilizando la Tecnología de Redes Neuronales Artificiales las cuales fueron desarrolladas en Matlab y cuya data fue almacenada en una Base de

Datos centralizada que alimentaba al sistema elaborado también en Matlab. Los resultados de las redes durante la etapa de validación arrojaron un error absoluto máximo de: 0,9% para la predicción de fineza 45 µm, 1,9 % para la predicción de fineza 90 µm, 2 % para la predicción de número de caídas, 14 kgf para la predicción de resistencia a la compresión, 0,7 % para la predicción del índice de tambor e índice de abrasión, 1,7 % para la predicción de la porosidad, 1,51 % para el pronóstico de reducibilidad y 2,21 % para el pronóstico del hinchamiento, mostrando buena predicción bajo las condiciones actuales del proceso.

INTRODUCCIÓN La fabricación de pellas es el proceso mediante el cual a partir de mineral de hierro, aditivos y aglomerantes, se producen aglomerados de forma esférica (pellas) con características físicas, químicas y metalúrgicas apropiadas para su posterior reducción [1]. En Sidor, el mineral recibido proviene de CVG Ferrominera Orinoco, y el proceso de Planta de Pellas se resume a continuación: Es importante resaltar que cuando Ferrominera está armando la pila de mineral va tomando una muestra acumulativa hasta que la pila lleva el 75% de construida, dicha muestra llamada del 75% es enviada a Sidor antes que la pila llegue a procesarse para hacer los respectivos análisis. Una vez que la pila de mineral llega a Sidor, pasa a la etapa de preparación (primera etapa), que comprende su combinación con aditivos y ciertos subproductos, cuya mezcla se envía a un proceso de secado. La molienda es la segunda etapa del proceso de fabricación de pellas. Su función principal es pulverizar el mineral preparado seco para lograr un producto con ciertas características granulométricas y niveles de superficie específica (Índice de Blaine), que lo hagan apto para el proceso siguiente. La variable que mide la calidad de la molienda se llama fineza, la cual no es más que el porcentaje de material que se encuentra por debajo de un tamaño determinado. Las más utilizadas en la Planta de Sidor son fineza 45 μm y 90 μm. La siguiente etapa es el proceso de peletización del mineral molido, pero previamente debe pasar por un mezclado en el cual se le otorga la humedad requerida



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(entre 8% - 9%) para una buena formación de pellas verdes. En los discos peletizadores se elaboran las pellas verdes o crudas a partir de la mezcla húmeda. Algunas variables son utilizadas como indicadoras de la calidad de las pellas verdes, entre ellas tenemos: número de caídas (refleja el número de caídas que soportan las pellas antes de deformarse) y la granulometría, que oscila entre -5/8” y +3/8” (9 y 16mm). Finalmente, las pellas verdes con la granulometría mencionada son enviadas a un horno tipo túnel de parrilla móvil, para la piroconsolidación (última etapa), es decir, el endurecimiento por cocción de las pellas, en el que se someten los aglomerados a procesos de calentamiento hasta alcanzar los 1350°C aproximadamente, en una atmósfera oxidante controlada produciéndose la calcinación de las materias primas y el posterior endurecimiento con formación de puentes de escoria, de hierro, y de hierro-escoria. En esta última etapa se determinan variables de calidad a la pella quemada dentro de las cuales se tienen: resistencia a la compresión (RC), porosidad, índice de tambor (IT), índice de abrasión (IA), reducibilidad e hinchamiento. En los últimos años Sidor, ha estado recibiendo pilas de mineral de hierro provenientes de yacimientos heterogéneos y con características muy diferentes entre sí, y aunque las pilas durante su formación y previo despacho a Sidor son sujetas a procesos de homogenización, los valores de los atributos del mineral de trenes correspondientes a un mismo lote presentan variabilidad, lo que ha originado fluctuaciones en la calidad de las pellas obtenidas. Esta variabilidad en las características del mineral ha obligado a adecuar periódicamente los parámetros operativos de las diversas etapas del proceso (molienda, peletización y quemado), para tratar de disminuir el efecto de dichas fluctuaciones, sin embargo en ocasiones se hace difícil saber a ciencia cierta el comportamiento de una determinada pila en la planta. En vista de la variabilidad y el detrimento de la calidad del mineral procesado y del impacto negativo que esto genera en las condiciones de operación de la planta y en las variables de calidad de pella quemada, es

necesario contar con un sistema que permita simular y pronosticar las variables de calidad en los productos de Planta de Pellas como efecto de las condiciones del mineral de hierro y de ciertas variables operativas. De esta manera se podrá tener una idea del comportamiento de dicho mineral en el proceso, pudiendo realizar los ajustes correspondientes que permitan garantizar la calidad del producto.

METODOLOGÍA PRONÓSTICO DE VARIABLES DE CALIDAD Consideraciones generales: El pronóstico de las variables de calidad se realizó por etapas del proceso de fabricación de pellas, dividiéndolo en molienda, peletización y piroconsolidación. En cada etapa, dicho pronóstico comprendía la utilización de una Técnica Inteligente (Redes Neuronales), utilizando variables de materia prima, de proceso y de equipo, como parámetros de entrada tal como se muestra en la Figura 1.

Figura 1.- Esquema general de predicción de variables de calidad.

Las variables de entrada utilizadas para la predicción con las redes se determinaron en trabajos anteriores las cuales se muestran a continuación[2][3][4][5]: Molienda: Se pronosticó la fineza de 45 μm y 90 μm por turno (8 horas) para los cuatro molinos, considerando como variables de entrada las siguientes: Materia prima, mineralogía de la muestra del 75% (Hematita Monocristalina “HmM”, Hematita Policristalina “HmP”, Hematita Granular Rugosa “HGR”, Martita, Magnetita “Mag”, Goetita “Goe”, Cuarzo) en tamaños por debajo de mesh 100 y por encima de mesh 100, química de la muestra del 75% (pérdidas por calcinación PPC) y humedad del mineral a la salida del secador.



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Proceso: Tonelaje procesado en el molino en el turno y horas de trabajo efectivo del molino en el turno. Peletización y Piroconsolidación: En estas dos etapas se pronosticaron las variables de calidad cada 4 horas como: número de caídas (pellas verdes), resistencia a la compresión (RC), porosidad, índice de tambor (IT) e índice de abrasión (IA). Estas últimas 4 variables se determinaron a las pellas quemadas. Las variables de entrada usadas para el pronóstico se muestran en la Tabla I.

Variables de materia prima y proceso

Nº de Caídas

(%)

RC (kgf)

Porosidad (%)

IT (%)

IA (%)

Goetita total (%) X

Fineza 45 µm (%) X X X

Fineza 90 µm (%) X X X

Al2O3 mineral molido (%)

X X X

CaO mineral molido (%) X X

SiO2 mineral molido (%) X

Antracita (%) X X

Humedad de mezcla

(%) X

TCV15 (%) X X X X

Tabla I.- Variables de entrada usadas para el pronóstico de variables de calidad de pella verde y pella quemada.

Se pronosticaron también propiedades metalúrgicas a las pellas quemadas como la reducibilidad e hinchamiento por turno (8 horas), cuyas variables de entrada usadas para la predicción se muestran en la Tabla II. Recolección y procesamiento de la data: La data se recolectó a partir de enero del 2012, y comprendió su depuración, desfasaje (considerando los tiempos de subproceso)[6][7], selección de los datos de entrenamiento (80%) y validación (20%) para el diseño de la red.

Variables de materia prima y proceso

Reducibilidad (%)

Hinchamiento (KgF)

Goetita total (%) X

Fineza 45 µm (%) X X

Martita porosa (%) X

FeT Tren A tren X

CaO mineral molido (%) X

MgO mineral molido (%) X

TCV15 (%) X

Tabla II.- Variables de entrada usadas para el pronóstico de propiedades metalúrgicas de pella quemada.

Diseño de la Red Neuronal[8]: Implicó definir el tipo de red neuronal, las capas de la red, cantidad de neuronas y funciones en cada capa, que se ajustaran a un mejor pronóstico. Finalmente se entrenaron y validaron las redes, cuyos resultados fueron analizados estadísticamente usando el paquete Statgraphics Centurion. DESARROLLO DE ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE SIMULACIÓN Abarcó el desarrollo de pantallas y bases de datos del sistema considerando los tres tipos de simulaciones a manejar: Simulación de pila actual: Se considera una pila actual aquella que no ha sido procesada en planta, y de la cual se conoce la química y mineralogía de la muestra del 75%. Simulación de pila proceso: Es aquella pila que ya ha comenzado a procesarse, pero cuyo procesamiento no ha terminado. Para la simulación de esta pila se tienen datos reales de fineza y de química de mineral molido. Simulación de pila histórica: Es aquella pila que ya ha sido procesada completamente por todas las etapas de Planta de Pellas. De esta pila se conoce el valor real de los atributos a predecir y de las variables de proceso.



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RESULTADOS Y DISCUSIÓN PRONÓSTICO DE VARIABLES DE CALIDAD Las características de las redes que mejores se ajustaron al pronóstico de las variables de calidad en las diversas etapas de la planta se muestran a continuación: Para el caso de las redes de predicción de fineza 45 μm y 90 μm en los 4 molinos, se tienen: Red en cascada alimentada hacia adelante con 2 capas intermedias de 40 neuronas cada una (para el caso de las redes de fineza de 90 μm para los molinos AB2021 y AB2022 se utilizaron 55 y 50 neuronas en las capas) y con funciones “logsig” y “tansig” respectivamente. Además la capa de salida con una neurona y función “purelin”.

Las redes para el pronóstico de las variables restantes tenían el siguiente diseño: Red en cascada alimentada hacia adelante con 3 capas intermedias de 40 neuronas cada una y con funciones “logsig”,“tansig” y “tansig” respectivamente, excepto para la red de porosidad, en donde el orden de las funciones fue de tansig-logsig-logsig. Además la capa de salida con una neurona y función purelin. La Figura 2 muestra una comparación entre los valores de fineza 45μm reales (curva roja) y los valores predichos por la red (azul) durante la etapa de validación para el molino AB2021, notándose una buena correspondencia entre ambas curvas siguiendo la misma tendencia. Obteniéndose un error absoluto máximo del 0,9% (ver Figura 3), no sobrepasando el 1,0% de error adoptado como máximo permisible.

Figura 2.- Comparación entre los valores reales de proceso y los valores predicho

por el modelo durante el período de validación (molino AB2021).



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Figura 3.- Gráfico del error de la Red (real-predicho) durante la etapa de validación (molino AB2021).

Los resultados obtenidos para las otras redes se resumen en la Tabla III. Dicha tabla contiene los límites de error máximos permitidos y el máximo obtenido para cada red, así como el porcentaje de datos fuera de la especificación de error aceptada en la muestra y el porcentaje de datos que se espera esté fuera de esta especificación en la población.

En esta Tabla III, además se evidencia que las redes de fineza fueron las que mejores resultados arrojaron, pues el error obtenido nunca llegó a sobrepasar el máximo permitido, situación que no ocurrió para las otras redes en donde el error máximo obtenido sí sobrepasó el error permitido, sin embargo el porcentaje de datos por encima de la especificación en la mayoría de las redes no superó el 20% exceptuando la red de número de caídas, en donde el porcentaje de datos fuera de especificación alcanzó el 25,51%.

Etapa Atributos de

Calidad Cantidad de

Redes LSE LIE

Error Absoluto Máximo

Datos Fuera de

Especificación LSE

Datos Fuera de

Especificación LIE

Total Datos

Fuera de Especificación

Molienda Fineza < 45 m (%) 4

(1 por Molino) 1 -1 0,9

0 (0,47)

0 (2,53)

0 (3,00)

Peletización Fineza < 90 m (%) 4

(1 por Molino) 2 -2 1,9

0 (0,47)

0 (7,78)

0 (8,25)

Piroconsolidación

Número de Caídas 2

(1 por línea) 1 -1 2

14,29 (12,91)

14,29 (8,12)

14,29 (21,03)

Resistencia a la Compresión (kgf)

1 10 -10 14 11,34

(11,32) 11,34 (4,69)

11,34 (16,01)

Porosidad (%)

1 1 -1 1,7 3,25

(6,87) 3,25

(2,84) 3,25

(9,71) Índice de Tambor

(%) 1 0.5 -0.5 0,7

0,81 (3,34)

0,81 (2,34)

0,81 (5,68)

Índice de Abrasión (%)

1 0.5 -0.5 0,7 6,98

(4,01) 6,98

(3,12) 6,98

(7,13) Reducibilidad

(%) 1 1 -1 1,51

13,73 (12,88)

13,73 (3,53)

13,73 (16,41)

Hinchamiento (%)

1 1 -1 2,21 6,12

(5,71) 6,12

(10,44) 6,12

(16,16)

Tabla III.- Pronóstico de variables de calidad en las diversas etapas del proceso (Valores estimados para la población)



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Desarrollo de Arquitectura del Sistema de Simulación. Una vez culminado el desarrollo de base de datos y pantallas se inicia la simulación en el sistema desarrollado en Matlab bajo los distintos tipos de simulaciones. En la Figura 4 se muestra la pantalla del modo de simulación de pila actual. Debido a que esta pila no ha sido procesada en planta, no posee datos reales de las variables de proceso, razón por la cual se tiene una tabla llamada Datos Proceso (Figura 5) en donde se reflejan unos datos por defecto (editables) de las

variables operativas necesarias para el cálculo de las redes. Las Figuras 6 y 7 se corresponden a las pantallas del modo de simulación de pila en proceso mostrando valores reales de química de mineral molido y aditivos . La Figura 8 se corresponde a la pantalla del modo de simulación de pila histórica mostrando valores reales tanto de las variables de proceso como de calidad.

Figura 4.- Sistema de Simulación / Pila Actual.



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Figura 5.- Pantalla de Datos Proceso/ Pila Actual.

Figura 6.- Sistema de Simulación / Pila en Proceso.



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Figura 7.- Química mineral molido y Aditivos / Pila en Proceso.

Figura 8.- Sistema de Simulación / Pila Histórica.



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CONCLUSIONES Fineza de 45 micrones, 90 micrones y número de caídas con errores máximos del 0,9%, 1,9% y 2% respectivamente. Resistencia a la compresión, porosidad, índice de tambor e índice de abrasión con errores máximos de 14kgf, 1,7%, 0,7% y 0,7% respectivamente. Reducibilidad e hinchamiento con errores máximos de 1,51% y 2,21% respectivamente. Debido a que es un proyecto que todavía está en desarrollo es conveniente resaltar los siguientes aspectos:

Colocar en período de prueba el sistema para ver su estabilidad en el tiempo.

Incorporar al sistema el Modelo de cálculo de granulometría de pella quemada en función de la granulometría de Pella Verde.[6][7]

Incorporar al sistema el pronóstico de los atributos por rango.[2]

Incorporar un Sistema Experto que en función de la predicción de las redes y de la calidad requerida que establezca la mejor ruta para conseguirla.

Una vez validada la estabilidad del sistema, colocar su funcionamiento en línea.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]- Ternium “Introducción a los procesos productivos

de SIDOR”, Puerto Ordaz, 2002. [2]- Y. Cedeño, “Propuesta de una metodología de

comparación para la predicción de los atributos de las pellas producidas en planta a partir de las pellas de laboratorio”, Práctica profesional, Depto. Ing. Metalúrgica, UNEXPO, Puerto Ordaz, 2009.

[3]- Y. Cedeño, “Metodología para determinar el impacto de la variabilidad del mineral de hierro de un mismo lote sobre las propiedades de las pellas producidas en SIDOR, C.A”, Trabajo de Grado, Depto. Ing. Metalúrgica, UNEXPO, Puerto Ordaz, 2010.

[4]- E. Medina, “Establecimiento de reglas de estimación para el control de la calidad de las pellas verdes y quemadas en los procesos de

peletización y piroconsolidación (Planta de Pellas SIDOR, C.A.)”, Trabajo de Grado, Dpto. Ing. Metalúrgica, UNEXPO, Puerto Ordaz, 2012.

[5]- N. Ruiz, “Validación del modelo de simulación de molienda considerando características químicas, físicas y mineralógicas de pilas de mineral de hierro con diferente rendimiento en planta de Pellas de SIDOR, C.A.”, Trabajo de Grado, Depto. Ing. Metalúrgica, UNEXPO, Puerto Ordaz, 2011.

[6]- I. Torrez, “Propuesta de mejoras a la metodología de evaluación de la distribución granulométrica de las pellas verdes y quemadas producidas en SIDOR,C.A. y su relación con el número de caídas”, Practica Profesional, Depto. Ing. Metalúrgica, UNEXPO, Puerto Ordaz, 2009.

[7]- I. Torrez, “Influencia de las variables operativas del proceso de peletización sobre las propiedades granulométricas y físicas de las pellas verdes a escala industrial”, Trabajo de Grado, Depto. Ing. Metalúrgica, UNEXPO, Puerto Ordaz, 2010.

[8]- J. Aguilar, F. Rivas, “Introducción a las técnicas de Computación Inteligente”, pp. 105-164, universidad de los Andes, Mérida-Venezuela, Junio 2001.

Autores: Morales, Esnardo., Castro, Magaly., Prado, Olga., Rojas, Marlon.

Correspondencia:

Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (SIDOR)

Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales (IIMM)

Ciudad Guayana. Estado Bolívar - Venezuela



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INFLUENCIA DE LAS VARIABLES DE PROCESO EN LA APARICIÓN DE GRIETAS SUPERFICIALES EN UN ACERO PERITÉCTICO MICROALEADO CON VANADIO Autores: Pacheco, Leccy., Carrero, Julio., Basanta, Ramón., Maíta, José., Cabrera, Zuleyma., Mejías, Oscar.

Correspondencia: Correspondencia: Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (SIDOR) Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales (IIMM) Av. Guayana, Zona Industrial Matanzas, Puerto Ordaz, Estado Bolívar – Venezuela

Recibido: Mayo 2014 Aceptado: Mayo 2014

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RESUMEN En el proceso de fabricación de aceros en las máquinas de colada continua, los aceros conocidos en Sidor como “medios carbono” son aquellos cuyos porcentaje de carbono varía entre 0,08 y 0,16%, los cuales son comúnmente afectados por defectos superficiales, tales como grietas longitudinales en la piel del semielaborado (Plánchon), encontrándose el acero peritéctico microaleado con vanadio como uno de los más susceptibles a esta defectología. En el estudio que se presenta a continuación, fueron analizadas un total de 63 coladas de aceros peritécticos microaleados con vanadio afectadas con defectos de tipo grietas longitudinales en las caras anchas de los planchones. A las coladas afectadas por esta defectología les fue estudiada la influencia de la composición química, así como los parámetros de colado, tales como velocidad, sobrecalentamiento y enfriamiento primario en las caras anchas. Los resultados obtenidos luego del análisis realizado, indican que básicamente la influencia del porcentaje del carbono, en un rango de 0,10% - 0,11% y un enfriamiento poco controlado, afectan de manera significativa en la aparición de grietas

longitudinales en las caras anchas de los planchones, puesto que luego de un incremento en el porcentaje de carbono y un mejor control de los parámetros de colado se logró disminuir en un 98,6% el porcentaje de agrietamiento con respecto a los planchones de las coladas de seguimiento, por lo que es factible extender el estudio a los demás aceros peritécticos fabricados en Sidor, de tal manera de disminuir esta defectología.

INTRODUCCIÓN En la actualidad, la colada continua desempeña un importante papel en relación con la creciente exigencia de calidad en los productos, la competitividad de los precios y la flexibilidad en la determinación de los costos de producción. A través de este proceso, se fabrica una importante proporción de los aceros peritécticos utilizados en el mercado nacional e internacional. Dichos aceros, son aquellos cuyos porcentajes de carbono se encuentran entre 0,10%C y 0,50%C y dependiendo de este porcentaje, pueden ser clasificados como Hipo-peritécticos o Hiper-peritécticos. Algunos elementos microaleantes en los aceros peritécticos pueden tanto favorecer como desfavorecer la calidad superficial de los planchones obtenidos a través de las máquinas de colada(1), sin embargo, en términos generales, la aparición de grietas se genera por el cambio volumétrico que experimenta el acero durante la solidificación, al pasar de una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC) a una cúbica centrada en las caras (FCC) a un porcentaje de carbono determinado (0,08-0,11%C). En este sentido, una de las mejores maneras de controlar y/o disminuir esta defectología, es realizar un riguroso control en la extracción de calor de los semielaborados, mediante el uso de un adecuado polvo de colada durante la solidificación, así como mantener una velocidad de colada a lo largo del proceso de extracción lo más constante posible. Para la elaboración de la presente investigación, se evaluó la influencia de la composición química de un acero peritéctico microaleado con vanadio, así como los parámetros de colado, tales como velocidad, sobrecalentamiento y enfriamiento primario en las caras anchas del molde durante el procesamiento de 63



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coladas y para la realización de las comparaciones, fue necesario elaborar un seguimiento a 40 coladas en donde le fue modificado básicamente el porcentaje de carbono y manganeso apuntado en la especificación del acero microaleado con vanadio. Todo esto con la finalidad de disminuir el porcentaje de agrietamiento y mejorar la calidad superficial del producto semielaborado fabricado en las máquinas de colada continua de la Siderúrgica del Orinoco “SIDOR”. INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACERO En la clasificación química de los aceros, el porcentaje de carbono (%C) que contiene la aleación, es la que primordialmente define el tipo de acero que se va a elaborar, posteriormente, el resto de los elementos de aleación, además de conferirle propiedades especiales al acero, actúan sobre la concentración del carbono derivando un carbono equivalente para que ocurra una reacción peritéctica, en el caso de aquellos aceros cuyo contenido de carbono se encuentra entre 0,10 - 0,50%C. Los aceros peritécticos poseen una pluralidad de características metalúrgicas derivadas de su composición, lo cual hace que el proceso de colada resulte delicado, si se desea tener buenos resultados cualitativos (calidad superficial), especialmente en aquellos aceros que posean un contenido de carbono comprendido entre 0,10 a 0,13%C. La sensibilidad al agrietamiento de los aceros peritécticos, es el resultado de una estructura de primera solidificación con granos auténticos irregulares de grandes dimensiones y por consiguiente una reducción de la ductilidad en el estado caliente. Para el caso del acero en estudio (Aceros Peritécticos Microaleado con vanadio), en la Tabla 1 se observa que la composición elemental de este acero, además del porcentaje de carbono, se resalta el contenido de manganeso, silicio y vanadio.

Composición Química

Elemento Min. Máx.

%Carbono 0,09 0,14

%Manganeso 0,90 1,15

%Silicio 0,15 0,25

%Vanadio 0,04 0,08

%Fósforo - 0,02

%Azufre - 0,015 Tabla 1.- Composición química del acero peritéctico microaleado con vanadio evaluado.

CONDICIONES DE PROCESAMIENTO DE LAS COLADAS ESTUDIADAS Este estudio fue realizado tomando como punto de partida o foco inicial, una población de 63 coladas de aceros peritécticos microaleados con vanadio fabricadas entre los meses de octubre - diciembre del año 2012. Dichas coladas presentaron un alto nivel de planchones agrietados por ambas líneas de colada de las máquinas de colada continua de planchones. A nivel de hornos, las coladas fueron fabricadas con la química y tratamientos típicos según las prácticas de trabajo, posteriormente, fueron procesadas en forma aleatoria entre las máquinas 1, 2 y 3 de la Acería de Planchones de SIDOR, dichas máquinas poseen 2 líneas de coladas (una línea par y otra impar) según lo que se muestra en la Figura 1. - Máquina 1: Líneas 1 y 2. - Máquina 2: Líneas 3 y 4. - Maquina 3: Líneas 5 y 6. A nivel del patio de manejo y acondicionado de planchones, se realizó la inspección al 100% de los planchones de seguimiento de tal manera de verificar la calidad superficial del semielaborado obtenido.



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Figura 1.- Representación esquemática de agrietamiento en caras anchas de planchones luego del proceso de colada continua.

INFLUENCIA DEL PORCENTAJE DE CARBONO EN EL EFECTO DE AGRIETAMIENTO

Gráfica 1.- Porcentaje de agrietamiento de planchones en coladas de aceros peritécticos en función al porcentaje de carbono



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De la Gráfica 1, se observa que cada punto representa el porcentaje de agrietamiento que presentó una colada con un porcentaje de carbono determinado. En ella se observa que la mayor cantidad de coladas con porcentajes elevados de agrietamiento, contienen un porcentaje de carbono que varía entre 0,10 y 0,11%, por otro lado, se observa que a medida que aumenta el porcentaje de carbono (mayor a 0,11%) el porcentaje

de agrietamiento en las coladas tiene una tendencia a disminuir. Es importante destacar, que si bien el porcentaje de agrietamiento disminuye al incrementarse el porcentaje de carbono, el rango de carbono de las coladas en estudio, corresponden a aceros de tipo hipo- peritécticos (entre 0,075 y 0,16%), los cuales son más susceptibles al agrietamiento que los Hiper-peritécticos.

INFLUENCIA DEL PORCENTAJE DE MANGANESO EN EL EFECTO DE AGRIETAMIENTO

Gráfica 2.- Porcentaje de agrietamiento de planchones en coladas de aceros peritécticos en función al porcentaje de manganeso

El porcentaje (%) de manganeso es un elemento que contribuye en la dureza del acero, favorece el crecimiento de la zona austenítica y minimiza el contenido de FeS el cual es causante de la fragilidad en caliente del acero(2).

En la Gráfica 2, se observa que de las 63 coladas estudiadas, el mayor porcentaje de planchones agrietados se encontró en aquellas coladas cuyo porcentaje de manganeso es inferior a 0,95% y que a medida que se incrementa el porcentaje de manganeso, disminuye el porcentaje de agrietamiento en las coladas.



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INFLUENCIA DEL PORCENTAJE DE FÓSFORO EN EL EFECTO DE AGRIETAMIENTO

Gráfica 3.- Porcentaje de agrietamiento de planchones en coladas de aceros peritécticos en función al porcentaje de fósforo.

En la Gráfica 3, se muestra la influencia del contenido de fósforo en el porcentaje de agrietamiento de los planchones de aceros peritécticos. En ella se observa que debido al bajo contenido de fósforo presente en las coladas (<0,018%), no existe relación directa con la aparición de grietas longitudinales en las caras anchas de los planchones. Es importante destacar, que debido a la calidad del mineral que tenemos, y a los controles en el Horno Eléctrico, los niveles de fósforo en el acero fabricado en Sidor no superan porcentajes de 0,03%, por tal motivo la ductibilidad en caliente de los aceros no se ve comprometida por la presencia de este elemento. (1)(4)

INFLUENCIA DEL PORCENTAJE DE VANADIO EN EL EFECTO DE AGRIETAMIENTO. En la Gráfica 4, se muestra el porcentaje de agrietamiento de las coladas analizadas en función del contenido de vanadio de cada una. En ella no se observa una tendencia que relacione en forma directa porcentaje de este elemento de aleación con la aparición de esta defectología. Es importante considerar que el vanadio por sí solo no es perjudicial para el acero, para que la fragilización del acero ocurra por una disminución en la ductilidad, es necesario la presencia de nitrógeno en una proporción superior a 120ppm disueltos en el baño de acero líquido, para que el acero se susceptible al agrietamiento.(1)(4)



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Gráfica 4.- Porcentaje de agrietamiento de planchones en coladas de aceros peritécticos en función al porcentaje de vanadio

INFLUENCIA DE LA RELACIÓN MANGANESO/AZUFRE EN EL EFECTO DE AGRIETAMIENTO. La pérdida de ductilidad del acero a altas temperaturas (1000°C a 1200°C) está estrechamente vinculada con la relación Mn/S, ya que si dicha relación en baja (>30) se pudiera generar predominantemente el sulfuro de hierro (FeS), el cual fragiliza el acero y origina grietas en el semielaborado.(1)(2)(5) Como se observa en la Gráfica 5, la relación Mn/S encontrada en las 63 coladas tomadas como base del estudio tenían una buena relación de manganeso y azufre, con valores superiores a 100, esto debido al bajo porcentaje de azufre y/o buena desulfuración de las coladas a nivel del horno cuchara. Por otro lado, es de hacer notar que tanto las coladas con alto porcentaje de planchones agrietados, así como en aquellas cuyo porcentaje de agrietamiento fue nulo, se mantuvo una relación Mn/S superior a lo establecido por algunos autores(2).

INFLUENCIA DE LA RELACIÓN FÓSFORO MÁS AZUFRE EN EL EFECTO DE AGRIETAMIENTO. El fósforo y el azufre son elementos fragilizadores del acero ya que forman compuestos que segregan en los bordes de grano(1)(4), sin embargo, debido a la baja concentración de ambos elementos en el acero estudiado, se evidencia que el defecto de agrietamiento para el caso de estudio no está relacionado con la presencia de estos elementos en la aleación (Figura 6). Los aceros peritécticos, si bien son susceptibles al agrietamiento por la composición química que los caracteriza, un factor importante a tomar en consideración son las condiciones de procesamiento a nivel de las máquinas de colada continua, debido a que a la temperatura de transformación peritéctica (1493°C), ocurre un cambio volumétrico en la estructura del acero, por lo que dicha transformación debe estar acompañada de mínimas perturbaciones a nivel de enfriamiento y velocidades de colada.



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Gráfica 5.- Porcentaje de agrietamiento de planchones en coladas de aceros peritécticos en función a su relación Mn/S

Gráfica 6. Porcentaje de agrietamiento de planchones en coladas de aceros peritécticos en función a su relación P+S



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INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE COLADA Y SOBRECALENTAMIENTO EN LA APARICIÓN DE GRIETAS LONGITUDINALES- LÍNEAS PARES E IMPARES. En las Gráficas 7 y 8 se observa la influencia de la velocidad de colada y el sobrecalentamiento en las líneas pares e impares en la aparición de grietas superficiales de los planchones de aceros peritécticos. Las barras verdes indican el porcentaje de agrietamiento de los planchones de las líneas impares, las rojas el sobrecalentamiento mínimo y máximo permitido para el acero evaluado y la línea azul la velocidad promedio de las líneas impares de las máquinas en el transcurso de las coladas de las tandas.

Se observa que en la MCC3 (línea 5), el porcentaje de agrietamiento fue superior que en las líneas 1 y 3 de las MCC 1 y 2 respectivamente. También se observa que en las tandas 3 y 4 hubo una reducción en el porcentaje de planchones agrietados de las coladas evaluadas. En este caso, se observa que en aquellas coladas con mayor porcentaje de agrietamiento, el sobrecalentamiento y la velocidad de colada se encontraban en el rango óptimo. Posteriormente, en las coladas siguientes fabricadas por la línea 5, se observa que aun cuando en algunos puntos el sobrecalentamiento estuvo por encima de lo estándar (15 -30°C) a una velocidad promedio de 1,1m/min, hubo una disminución en el porcentaje de agrietamiento de las coladas.

Gráfica 7. Influencia de la velocidad de colada y sobrecalentamiento en la aparición de grietas

longitudinales en planchones peritécticos microaleados con vanadio - líneas impares.



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En la Gráfica 8, se muestra el comportamiento de las líneas pares(2)(4)(6) de las máquinas de colada, en donde se observa que hubo menos porcentaje de agrietamiento en los planchones de las coladas de aceros peritécticos, en donde la mayor diferencia se encuentra en aquellas coladas procesadas por la MCC3. En la Gráfica 8, además se observa que en iguales condiciones de sobrecalentamiento de las coladas y velocidades comprendidas entre 0,9 y 1,2 m/min, en las líneas pares la aparición de grietas longitudinales en el semielaborado no presenta una tendencia definida o

que relacione en forma directamente una condición con la otra. Es importante resaltar, que si bien no se observa una tendencia definida, el adecuado control de las variables de enfriamiento en el molde conjuntamente con una velocidad óptima de colada, permite disminuir los esfuerzos termomecánicos en la piel del semielaborado, garantizando de esta manera una piel con mayor resistencia a las presiones ferrostáticas a la salida del molde de colada.

Gráfica 8. Influencia de la velocidad de colada y sobrecalentamiento en la aparición de grietas

longitudinales en planchones peritécticos microaleados con vanadio - líneas pares.



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INFLUENCIA DEL ENFRIAMIENTO PRIMARIO EN LA APARICIÓN DE GRIETAS LONGITUDINALES- LÍNEAS PARES E IMPARES. En las Gráficas 9 y 10, se muestra el efecto del enfriamiento primario (caras anchas del molde) de las líneas pares e impares de las máquinas de colada continua durante el procesamiento de las coladas estudiadas. En la Gráfica 9,, se observa que para el caso de la línea impar de la MCC3 (Línea 5), el enfriamiento estuvo fuera del set point de trabajo (>3100 l/min) y en su gran mayoría por encima del rango óptimo para el tipo de acero (2835 l/min.), mientras que en la Gráfica 10 se observa que en todas las líneas pares, el enfriamiento primario estuvo controlado en las caras anchas del

molde. De acuerdo a lo anterior, se puede decir que un enfriamiento desviado según práctica, tomó un importante papel en la generación de grietas superficiales en planchones peritécticos microaleados con vanadio, observándose que el enfriamiento primario de los planchones en la MCC3 - línea 5 (línea impar) no fue el más adecuado, ya que hubo coladas en las que los caudales de agua de molde en uno de los lazos, superaron el set point de la máquina para el tipo de acero fabricado (3565 l/min vs 2835 l/min), con lo que se confirma lo expuesto por algunos autores, los cuales indican que existe una relación entre el control de extracción de calor del molde con la calidad superficial del semielaborado, ya que se reduce el esfuerzo térmico(6)(7).

Gráfica 9. Influencia del enfriamiento primario (caras anchas del molde) - Líneas impares.



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Gráfica 10. Influencia del enfriamiento primario (Caras anchas del molde) - Líneas pares.

CONDICIONES EXPERIMENTALES DE COLADAS DE SEGUIMIENTO. Para la elaboración de las 40 coladas de seguimiento en las máquinas de colada continua de la acería de Planchones entre los meses de marzo - abril de 2013, fue necesaria la fabricación de coladas en el rango químico de porcentaje de carbono hacia el lado superior de la especificación del acero peritéctico, partiendo de un porcentaje mínimo de 0,11%C. Posteriormente, durante el procesamiento de las coladas en las máquinas de colada, fueron verificados los parámetros óptimos de colado tales como enfriamiento, sobrecalentamiento y velocidad de colada. Finalmente, a nivel del patio de manejo y acondicionado de planchones, se realizó la inspección al 100% de los planchones de seguimiento de tal manera de verificar la calidad superficial del semielaborado obtenido. En la Tabla 2 se muestra la composición química promedio de las 40 coladas realizadas bajo seguimiento luego del análisis de las 63 coladas de partida. Se observa que el cambio

fundamental en la química, fue en el porcentaje de carbono y Manganeso, ya que en promedio las coladas salieron con un %C = 0,12% y %Mn = 0,97%. La composición del resto de los elementos se mantuvo igual.

Elemento Promedio

(%)

Valor máximo

obtenido

(%)

Valor máximo

obtenido

(%)

Desviación Estándar

%C 0,12 0,11 0,13 0,01 %Mn 0,97 0,91 1,02 0,08

%P 0,01 0,007 0,015 0,006 %V 0,044 0,04 0,05 0,01

Tabla 2. Composición química de las coladas de aceros peritécticos realizadas bajo seguimiento.

A nivel de máquinas fue garantizado el cumplimiento del set point del caudal de enfriamiento primario para el tipo de acero (2835 +/-27 l/min.), así como velocidades óptimas de trabajo (0.9-1.1 m/min.) según el sobrecalentamiento de las coladas el cual no fue superior a 30°C.



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En la Tabla 3 se presenta el cuadro resumen de las 40 coladas de seguimiento una vez realizadas las modificaciones a nivel de química. Se observa que de 511 planchones inspeccionados, solo 1 (0,20% de los planchones inspeccionados), fue afectado por una grieta superficial en la cara ancha. Esta disminución en relación con la condición inicial representa una disminución de 8,6% en la aparición de grietas longitudinales en aceros peritécticos microaleados con vanadio.

Cuadro Resumen

Composición del acero Antes del cambio Después del

cambio

Coladas de seguimiento 63 40

Cantidad de Planchones inspeccionados

824 511

Cantidad de Planchones agrietados

114 1

% Agrietamiento 13,83% 0,20%

Tabla 3. Cuadro resumen de las Coladas de seguimiento de aceros peritecticos fabricadas antes y después del cambio en

el %C mínimo. Finalmente, en la Gráfica 11 se observa que luego de realizada la modificación en la química del acero y mantenimiento de las condiciones óptimas de operación, para el año 2013 se obtuvo una disminución de 64,7% en la aparición de grietas longitudinales en el producto semielaborado de aceros peritécticos.

Gráfica 11. Evolución del defecto de agrietamiento en aceros peritécticos microaleados con vanadio hasta el año 2013.

CONCLUSIONES Con respecto a las coladas del seguimiento, se logró disminuir en un 98,6% el porcentaje de agrietamiento en los aceros peritécticos microaleados con Vanadio, mediante la modificación del rango químico del %Carbono en un rango de 0,11 – 0,13%C y %Mn > 0,96% siempre y cuando se mantengan condiciones óptimas de temperatura, enfriamiento y lubricación del molde. En términos generales, en el año 2013 comparado con el año 2011, se logró una disminución del 46,8% en la aparición de grietas longitudinales en planchones peritécticos microaleados con vanadio, mientras que en relación al año 2012 se logró una disminución de 64,7%en la aparición de esta defectología. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. J. Maíta. Curso de Colada Continua de Productos Largos. Solidificación, transferencia de calor y fragilidad de aceros. SIDOR, Puerto Ordaz, Venezuela. 2013. Pág. 34- 102-113. 2. Laboratory Bending Tests. Mannesmann, Germany, 1993. 3. REDUCA (Recursos Educativos). María Concepción Merino. C. Diagrama y Transformaciones de fase. Solidificación. Madrid 2012, Pág. 213. 4. D. N. Crowther. The effects of microalloying elements on cracking during continuous casting. Corus Group, Swinden Technology centre, Noorgate Rotherdam, S60 3AQ, UK. Pag 6. 5. B. Mintz and J.M. Arrowsmith. Hot ductility behavior of C- Mn - Nb - Al steels and its relationship to crack propagation during the straightening of continuously cast strand. Met. Technol, 6 (1979). Pags 24 - 32. 6. J. Ruiz, M. Herrera, M. Castro, A. Castella y J. Maita. Solidificación de un acero Hipo- Peritéctico en condiciones de enfriamiento continuo y su susceptibilidad al agrietamiento. 16th Steelmaking Conference, 2007, Rosario, Argentina. Pág. 374 y 375. 7. S, Mazumdar and S. K. Ray Solidification control in continuous casting of steel. Sadhana Vol. 26, parts 1 & 2, February - April 2001, India Pags 192 y 193.



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PERFILES TUBULARES ESTRUCTURALES ECO-HSS Autores: 1González, Freddy Correspondencia: 1Ing. Freddy González. Consultor Técnico de Industrias Unicon, C.A Industrias Unicon C.A. Vicepresidencia Comercial Puerto Ordaz, Estado Bolívar – Venezuela. Correo electrónico: www.unicon.com.ve

Recibido: Mayo 2014 Aceptado: Mayo 2014

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RESUMEN Se refiere a la exposición de la serie de productos tubulares con aceros microaleados que fabrica Industrias Unicon, C.A., para el mercado de sector de la construcción y metalmecánica del país, haciendo énfasis en la aplicación de los perfiles tubulares estructurales ECO, denominados HSS internacionalmente, en las construcciones de edificaciones en general, así como recomendaciones para el cálculo, diseño, conexiones y mejores prácticas en fabricación, abarcando la normativa de fabricación y aplicación. En este sentido, se hará reseña del primer manual para el Diseño de Estructuras de Acero con Perfiles Tubulares, publicado por Unicon en el 2011, las aplicaciones en proyectos gubernamentales y privados ya ejecutados y en proceso, breve explicación del sistema de gestión de calidad de la empresa, proceso productivo, otros aspectos de interés.

INTRODUCCIÓN Industrias Unicon C.A es una empresa con más de 55 años de experiencia en la fabricación y comercialización de tuberías y perfiles tubulares con costura longitudinal, entre otros productos de acero, para los sectores de la Industria de la construcción, metalmecánica, automotriz y de energía. Es importante mencionar que la materia prima para la fabricación de los productos señalados proviene principalmente de la Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro" Sidor C.A, además se resalta que

UNICON y SIDOR han tenido una relación de intercambio técnico en la elaboración de productos de acero por más de 30 años, en ese período de tiempo SIDOR ha suministrado más de 7.000.000 de toneladas de acero en bobinas a Unicon, lo cual ha permitido la fabricación de una gama de productos destinados al sector construcción, entre ellos se destacan los perfiles tubulares estructurales fabricados bajo la norma ASTM A 500 en grado C, los cuales tienen aplicación directa en los planes de viviendas que se están ejecutando en todo el país. Éstos productos estructurales han ido evolucionando con los años, en este sentido se denota que el pasado año la ASTM ha publicado una nueva norma de fabricación de perfiles tubulares estructuras para aplicaciones específicas (ASTM 1085) para lo cual se requiere una evaluación, con la finalidad de determinar la posibilidad de fabricación en Venezuela con Acero de SIDOR. LOS PERFILES TUBULARES ECO La construcción de edificaciones con estructuras de acero ha aumentado significativamente en los últimos años en nuestro país, esto viene dado por las innumerables ventajas que este tipo de estructura presenta: seguridad estructural, velocidad de construcción, estructuras más livianas, estética y libertad en el diseño arquitectónico; así como el desarrollo de la capacidad instalada de producción nacional y la disponibilidad de información técnica actualizada sobre la aplicación de los perfiles de acero. Entre los productos más destacados para la construcción de edificaciones a nivel nacional, tenemos los Perfiles Tubulares Estructurales ECO de acero conformados en frío y con costura longitudinal mediante soldadura por resistencia eléctrica ERW (Electrical-Resistance-Weld) fabricados por Industrias Unicon, C.A. de acuerdo a la norma ASTM A-500, regularmente en grado “C” el cual posee una resistencia a la cedencia del material de Fy = 3515 Kgf/cm2 (50.000 psi). Los mismos gozan de una gran aceptación en el mercado, gracias a los innumerables beneficios que otorgan al diseñador, constructores, patrocinador y finalmente a los usuarios de la estructura. Como prueba de ello hemos visto la aplicación de los perfiles tubulares en los diferentes tipos de estructuras de nuestro país. Habitacionales: viviendas unifamiliares,



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bifamiliares y multifamiliares. Comerciales: techos de centros comerciales, mercados, mezaninas, escaleras. De salud: hospitales, consultorios, ambulatorios. Deportivas y de servicios: techos para canchas deportivas, estadios, gimnasios. Galpones: industriales, agroindustriales y comerciales. Torres de telecomunicaciones. Soporte para antenas. Aplicaciones automotrices. Puentes peatonales y vehiculares. Defensas viales. Postes: de transmisión eléctrica, de iluminación, para semáforos, banderas. Estaciones de transporte masivo: terminales, ferrocarriles, metro, metrocables. Vallas comerciales. Señalización vial, entre otros múltiples usos. Figura 1.- Edificio residencial de 13 niveles construido con columnas y arriostramientos diagonales tubulares de acero. Se nota que el sistema resistente a sismo está compuesto primordialmente por columnas y arriostramientos tubulares.

Ubicación: Ciudad Caribea, Caracas.

Los perfiles tubulares se comercializan en el mercado venezolano, a través de una amplia red de distribuidores de reconocida solvencia y seriedad a nivel nacional, en tres presentaciones: circulares, rectangulares y cuadrados, de diferentes tamaños, cada una de ellas presenta características favorables para ser usados como miembros estructurales.

Figura 2.- Secciones tubulares de acero comercializados en Venezuela

Se destaca, como punto informativo, que los perfiles tubulares de acero se designan internacionalmente como HSS (Hollow Structural Sections), esto fue oficialmente adoptado a partir de 1990 por la industria de los perfiles tubulares estructurales. La designación que se da en nuestra nación varia, sin embargo las más comunes son: ECO (Estructural Conduven: producto de Industrias Unicon C.A antes llamada Conduven) más ASTM A500 debido a la norma internacional de fabricación del producto, o en algunos casos solo aparece ASTM A500, también tenemos la más antigua que es cuando ingresa en el mercado los productos tubulares estructurales: ECO Conduven. Nuestra recomendación para la identificación de los productos tubulares estructurales de Unicon, en las especificaciones de un proyecto: memoria descriptiva, planos (de ingeniería básica, de taller, montaje), entre otros documentos técnicos, es la siguiente: ECO ASTM A500 más el Grado del acero. Por ejemplo: ECO ASTM A500 Gr. C. 260x260x11 o ECO260x260x11 ASTM A500 Gr. C La identificación de los perfiles es muy importante tanto en los planos como en la obra, ya que de este manera se puede certificar que el producto cumple con todos los requisitos de calidad exigidos por la norma de fabricación: en donde se establecen los diversos ensayos destructivos y no destructivos que permiten la correcta certificación del producto para uso estructural.



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Por ese motivo, instamos a los profesionales encargados de las labores de inspección a verificar, a través de los certificados de calidad, que el producto sea apropiado para el uso estructural. Específicamente los perfiles tubulares de acero se utilizan en las edificaciones como columnas (todo miembro vertical que soporta principalmente carga axial), vigas: sísmicas, de carga, de piso, de techo (miembros dispuestos horizontalmente o con inclinación, que resisten principalmente momentos flectores) y arriostramientos diagonales miembros que resisten fuerzas axiales. Estos miembros son los que conforman la estructura metálica, y ellos deben estar conectados eficientemente mediante soldaduras y/o pernos, con el propósito de integrar el sistema estructural, el cual debe transmitir las cargas al sistema de fundación y éste al suelo.

Figura 3.-Pasarela construida con perfiles tubulares circulares en el Edo Monagas. Se puede observar las diferentes conexiones entre perfiles tubulares sin planchas de refuerzo en la configuración de miembros compuestos por celosías tridimensionales.

Cabe resaltar, que la selección de las conexiones y medios de unión es de vital importancia y dependerá de la naturaleza de la obra (sistema estructural, uso de obra, zona sísmica, entre otras variables), ya que son los que garantizan la estabilidad de la estructura de acero y por ende la integridad de la edificación. Es por ello que se tiene que tener especial cuidado en la clasificación, cálculo, diseño y construcción de las conexiones de cualquier estructura metálica.

Figura 4.- Conexión de plancha base de columna: interfase entre la estructura de acero y el sistema de fundación de concreto armado. Se puede notar que la conexión de la columna recibe una cartela (gusset plate) la cual funge como elemento de conexión para un arriostramiento diagonal tubular cuadrado. Se resalta que la plancha atraviesa las dos caras del perfil tubular.

Otro aspecto a considerar en la utilización de los perfiles tubulares, es su uso como sección mixta, es decir se pueden rellenar con concreto estructural sin o con acero de refuerzo, lo cual permite el aumento de la resistencia y rigidez del miembro estructural, así como, la resistencia al fuego y a la corrosión, reduce labores de encofrado y el tiempo de ensamblaje. Figura 5.- Secciones tubulares rellenas con concreto estructural. Se puede apreciar que los tubulares pueden ser

rellenos sin acero de refuerzo (barras o cabillas con resaltes).

Por otra parte, queremos destacar que Industrias Unicon, C.A. en el año 2011 publicó el Primer Manual de Diseño de Estructuras de Acero con Perfiles Tubulares en el país, el cual contiene la información necesaria para el correcto diseño de estructuras de acero para edificaciones y otras estructuras con los



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productos tubulares de acero fabricados bajo la norma ASTM A 500 en diferentes grados. Recomendamos ampliamente su consulta, si se pretende incursionar en el diseño de estructuras con perfiles tubulares o cuando se esté relacionado a un proyecto donde se estime su utilización, ya que el mismo posee el estado de arte del diseño para edificaciones con estos perfiles.

Figura 6.- Portada del primer manual de Diseño de Estructuras de Acero con perfiles tubulares en Venezuela.

DESARROLLOS DE ACERO SIDOR- UNICON Otro aspecto a tratar en el desarrollo de este tema se refiere a los desarrollos de productos de acero (bobinas laminadas en caliente) de Sidor de cara a las necesidades de los productos Unicon y por ende a los de la población venezolana. En la siguiente tabla se muestran por períodos, muchos de los acero desarrollados a través de la cooperación UNICON-SIDOR destinados a diferentes aplicaciones, tanto para el mercado nacional como internacional.

EL FUTURO DE LOS PERFILES TUBULARES ESTRUCTURALES EN VENEZUELA Las necesidades de los consumidores de los productos tubulares estructurales de acero son cada vez son más exigentes y especializadas, es por ello que la ASTM "American Society for Testing and Materials" (Sociedad Americana de Ensayos y Materiales) publicó en abril de 2013 una nueva marca de producto denominada ASTM A1085, la cual ofrece una variedad de perfiles tubulares estructurales circulares, cuadrados y rectangulares de mayor eficiencia ante cargas dinámicas y otorga una mejor aplicación en; sistemas resistentes a sismos para edificaciones, puentes, torres, grúas, soporte de señales, postes, plataformas de producción y perforación, protección para la caída de objetos, parques de atracciones, entre otras aplicaciones.

El reto que se presenta es poder fabricar los perfiles tubulares bajo la norma señalada en UNICON con

acero proveniente de SIDOR. Para ello se requiere el

intercambio técnico y comercial acostumbrado entre las dos empresas para lograr ofrecer a los consumidores, clientes y usuarios de los perfiles tubulares de acero un producto de la más alta calidad, orientado a ofrecer soluciones para los sectores de la construcción, metalmecánica, entre otros.



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EL ACERO EN VIVIENDAS Ya es práctica común ver desarrollos de viviendas con estructuras de acero desde un nivel a cuatro niveles, incluso hasta 13 niveles. Esto se debe a las razones antes expuestas y a la confianza que ha generado este sistema constructivo a la población venezolana. A continuación se muestran datos generales referenciales de la utilización de acero en viviendas por superficie y números de niveles. La tabla y la gráfica muestran que a medida que aumentan los niveles de la edificación mayor es el consumo de acero y mejor es el aprovechamiento del terreno. También se evidencia la necesidad de productos planos laminados en caliente para la construcción de las estructuras para las viviendas, para ello podemos decir que para construir 360 mil viviendas en un año; entre apartamentos, viviendas pareadas y aisladas, se requieren por lo menos, solo para los perfiles tubulares estructurales, 620 mil toneladas año de acero en bobinas laminadas en caliente. Esto demuestra de forma clara la importancia de UNICON y SIDOR para el logro de las metas de construcción de viviendas.

CONCLUSIONES Definitivamente los productos tubulares estructurales fabricados por Unicon con el acero (productos planos laminado en caliente) proveniente de la Siderúrgica del Orinoco "Alfredo Maneiro" Sidor C.A, tienen un papel preponderante en la construcción de edificaciones en el país, especialmente en viviendas, debido a las múltiples ventajas que conceden; por tal motivo no dudamos en sugerirlos para la construcción de estructuras diversas. Igualmente instamos a que el diseño, fabricación y construcción de la estructura de acero sea realizado por personas con competencia en el área, con la finalidad de generar estructuras de alto desempeño; seguras, duraderas y económicas. Les recordamos que UNICON está a la orden para el asesoramiento o soporte técnico a cualquier persona que necesite conocer un poco más sobre la aplicación de los perfiles tubulares de acero ECO ASTM A500. Finalmente, se señala que los productos tubulares estructurales son de fabricación nacional con la más alta calidad, gracias al compromiso de los trabajadores de las diversas áreas involucrados en la confección de los mismos.

BIBLIOGRAFÍA 1. AISC (2010). Specifications for Structural Steel Building, ANSI/AISC 360-10. American Institute of Steel Construction, Inc. Chicago, Illinois, USA. 2010. 2. AISC (2010a). Seismic Provisions for Structural Steel Building, ANSI/AISC 341-10. American Institute of Steel Construction, Inc. Chicago, Illinois, USA. 2005. 3. ASTM (2013). Standard Specification for Cold-Formed Welded and Seamless Carbon Steel Structural Tubing in Rounds and Shapes. ASTM A500-13. 4. ASTM (2013). Standard Specification for Cold-Formed Welded and Seamless Carbon Steel Structural Tubing in Rounds and Shapes. ASTM A1085-13. 5. ASTM (2013). Standard Specification for Cold-Formed Welded Carbon Steel Hollow Structural Sections (HSS) ASTM A1085-13



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6. COVENIN (1998). Estructuras de Acero para Edificaciones. Método de los estados límites. COVENIN 1618:1998. Ministerio de Desarrollo Urbano. Fondonorma. Caracas. 1998. 7. Kurobane. Y., Packer. J.A., Wardenier. J., and Yeomans. N.(2004). Design Guide for Structural Hollow Section Column Connections. Edited by Comité International pour le Devéloppement et l’Etude de la Construction Tubulaire – CIDECT. Design Guide No. 9. 2004. 8. Packer, J.A., Wardenier. J., Kurobane. Y., Dutta. D. and Yeomans. N. (1996). Guía de Diseño para Nudos de Perfiles Tubulares Rectangulares (RHS) bajo cargas predominantemente estáticas. Editado por Comité Internacional para el estudio y Desarrollo de Estructuras Tubulares – CIDECT. Guía de Diseño No. 3. 1996. 9. Roldan. J., Wurker. G., Dutta. D., Wardenier. J., and Yeomans. N. (1996). Estabilidad Estructural de Perfiles Tubulares. Editado por Comité Internacional para el estudio y Desarrollo de Estructuras Tubulares – CIDECT. Guía de Diseño No. 2. 1996. 10. UNICON (2011) Safina, Salvador. González, Freddy. Diseño de Estructuras de Acero con Perfiles Tubulares. 2011 11. Wardenier. J., Kurobane. Y., Packer. J.A., Dutta. D. and Yeomans. N. (1996). Guía de Diseño para Nudos de Perfiles Tubulares Circulares (CHS) bajo cargas predominantemente estáticas. Editado por Comité Internacional para el estudio y Desarrollo de Estructuras Tubulares – CIDECT. Guía de Diseño No. 1. 1996

Autor: González, Freddy

Correspondencia:

Industrias Unicon C.A. Vicepresidencia Comercial

Ciudad Guayana. Estado Bolívar - Venezuela

www.unicon.com.ve

Por: Lcda. Cinthia Meza Lcdo. Jesús Briceño Lcda. María E. Muñoz Departamento Gestión del Conocimiento Comité Gestión Informativa de la Revista Gerencia del Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento CVG Ferrominera Orinoco CA

Eventos sobre Ciencia,

Tecnología e Innovación (CTI)

A continuación la Revista Mundo Ferrosiderúrgico

listará una serie de Eventos, Seminarios, Simposios, Congresos, Jornadas y

Charlas Técnicas que se realizarán a Nivel Regional,

Nacional e Internacional

Se les recuerda que esta sección es informativa, la Revista Mundo

Ferrosideúrgico y el CIGC, no gestiona ninguna de estas actividades.

Sí Ud. Tiene información sobre un evento relevante que desee compartir. Comunicarse

por el correo:

[email protected]

REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO •ISSN: 2343-5569 (Internet) •AÑO III • NÚMERO 13• JULIO 2014




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Coherencia Modelado Pirometalúrgico, Del 5 al 6 Agosto 2014, Muldersdrift, Sudáfrica

19 º Congreso Mundial de la Federación Internacional de Control Automático (IFAC 2014)

Del 11 al 12 de Agosto 2014. Ciudad del Cabo, Sudáfrica

Relaves 2014- 2° Seminario Internacional en Gestión de Relaves. Del 20 al 22 de Agosto 2014, Antofagasta, Chile

3 ª Reunión Internacional de Metalurgia "1er Congreso Internacional de mineral de flotación" Del 21 al 22 de Agosto 2014. Lima, Perú

9° Encuentro Internacional de Mantenedores de

Equipos Mina.- Mantemin 2014. Del 3 al 5 de Septiembre 2014. Santiago, Chile

Reunión 21a General de la Asociación Mineralógica Internacional: IMA 2014 Del 1 al 5 de Septiembre 2014, Provincia de Gauteng, Sudáfrica.

Expomina 2014 Del 10 al 12 de Septiembre 2014. Lima, Perú.

ANKIROS 2014 - 12 ª Internacional De Hierro-Acero Y De Fundición Del 11 al 13 de Septiembre 2014. , Büyükçekmece, Estambul, Turquía

http://www.saimm.co.za/saimm-events/upcoming-events?page=shop.product_details&category_id=2&flypage=flypage_events.tpl&product_id=69

http://www.ifac2014.org/

http://www.ifac2014.org/

http://www.gecamin.com/tailings

http://www.encuentrometalurgia.com/en/home.html

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http://gecamin.com/mantemin/espanol/

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http://www.ima2014.co.za/

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REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO •ISSN: 2343-5569 (Internet) •AÑO III • NÚMERO 13• JULIO 2014




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Simposio Internacional sobre Mezcla de Procesos Industriales VIII Del 14 al 17 de Septiembre 2014, Melbourmr, Australia

Conferencia y Exposición de Minería, Materiales y Metalúrgica de la Educación Internacional Del 16 al 17 de Septiembre 2014. Québec, Canadá

14 Simposio Internacional de Procesamiento de Minerales Del 15 al 17 de Octubre 2014, Kusadasi, Turquía

Internacional Mineral Processing Congreso Del 20 al 24 de Octubre 2014. Santiago. Chile

Minería para el ÉxitoII - Desafíos Sociales de la Minería en el Siglo 21 Del 23 al 24 de octubre del 2014. Cdad. de Panamá. Panamá

IX Congreso Latinoamericano de Corrosión- LATINCOO 2014 Del 28 al 31 de Octubre de 2014. Medellín, Colombia.

Conferencia Internacional de Intercambio Iónico 2014 , Del 9 al 12 de Noviembre 2014, Okinawa, Japón

IV Seminario De Gestión Tecnológica. ALTEC Venezuela 2014. Del 11 al 13 de Noviembre 2014. Maracaibo, Venezuela

http://www.ismip8.com/

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http://iaemm.com/ICMM2014/

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http://www.imps2014.org/

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http://www.impc2014.org/english/

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http://www.kokopelli.ca/miningforsuccess/es/mining-for-success-ii/

http://www.kokopelli.ca/miningforsuccess/es/mining-for-success-ii/

http://latincorr2014.org/

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http://www.jaie.gr.jp/

http://www.altec2014.com.ve/

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Por: Ing. Reynaldo León Departamento Gestión del Conocimiento Comité Gestión Informativa de la Revista Gerencia del Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento CVG Ferrominera Orinoco CA

Efemérides sobre Ciencia, Tecnología e

Innovación (CTI)

A continuación la Revista

Mundo Ferrosiderúrgico les presenta los

acontecimientos científicos

más importantes de la Historia entre los meses

julio y agosto.



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JULIO 1 de julio de 1831 Descubrimiento del polo magnético septentrional. 1 de julio de 1751 Aparece en París el primer tomo de la Enciclopedia de las Ciencias, las Artes y los Oficios. 1 de julio de 1900 Primeras pruebas del dirigible Zeppelín. 1 de julio de 1897 Guglielmo Marconi patenta la radio. Fue un ingeniero eléctrico, empresario e inventor italiano, conocido como uno de los más destacados impulsores de la radio transmisión a larga distancia, por el establecimiento de la Ley de Marconi así como por el desarrollo de un sistema de telegrafía sin hilos (T.S.H.) o radiotelegrafía. Ganó el Premio Nobel de Física en 1909 1 de julio de 1966 Francia realiza su primer experimento atómico en el atolón de Mururoa. 4 de julio de 1997 La sonda espacial Mars Pathfinder de la NASA, toma contacto con la superficie de Marte. 5 DE JULIO DE 1951 William Shockley inventa el transistor de unión. 6 de julio de 1687 Aparecen publicadas las leyes de la Gravitación Universal de Isaac Newton. 6 de julio de 1687 Aparecen publicadas las leyes de la Gravitación Universal de Isaac Newton. se observaron una serie de eclipses mutuos entre ambos cuerpos. En base a las observaciones previas se calcularon unas órbitas y se realizaron unas mediciones cuyo cumplimiento demostraba la existencia de esta luna. 7 de julio de 1950 Primera emisión de la televisión en color en Estados Unidos. 8 de Julio de 1838 Nace Ferdinand von Zeppelin, inventor alemán (f. 1917). 11 de julio de 1986 Un eclipse de siete horas de duración es contemplado por 3.000 millones de personas. 11 de julio de 1811 El científico italiano Amedeo Avogadro publica su ensayo sobre el contenido molecular de los gases. Formuló la llamada Ley de Avogadro, que dice que volúmenes iguales de gases distintos bajo las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas. Avanzó en el estudio y desarrollo de la teoría atómica, y en su honor se le dio el nombre al Número de Avogadro. El 12 de agosto de 1981 se presenta en el mercado la computadora IBM PC, que desplazaría del mercado al resto de computadoras personales que en esas fechas intentaban colocarse. Su precio base era de mil 600 dólares de aquel año, que equivalen a más de 3 mil dólares de la actualidad. Tenía el procesador Intel 8080, con velocidad de 4.77 Mhz y trabaja con memoria RAM de 16K y de

640K. En la actualidad, una computadora de mil 300 dólares tiene un procesador de 2.3 Ghz, es decir, casi 512 veces más rápido. Para la grabación de datos se usaba disquetes de 5 pulgadas y un cuarto de anchos, que fueron inventados en 1976. Estos dejaron de ser usados en la década de los años 1980 para ser sustituidos por otros 3 pulgadas y media, los cuales también ya están desapareciendo. Sus memorias eran de 360 y 720 Kilobytes respectivamente. El 14 de julio de 1963 .Nace James Walter Christy, astrónomo estadounidense. Descubrió en 1978 el primero y más grande de los satélites de Plutón, denominado Caronte. Para confirmar el descubrimiento 15 de julio de 1864 Alfred Nobel patenta la nitroglicerina como explosivo. (La nitroglicerina, cuyo nombre IUPAC es 1,2,3-trinitroxipropano, es un compuesto orgánico, que se obtiene mezclando ácido nítrico concentrado, ácido sulfúrico y glicerina. Su fórmula molecular es C3H5N3O9. El resultado es altamente explosivo 16 de julio de 1867 Se patenta el cemento armado. 16 de Julio de 1913. Frits Zernike, neerlandés Reconocido por su invención del microscopio de contraste de fases, que permite observar células sin colorear y resulta especialmente útil para células vivas. Por este invento fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1953. 16 de julio de 1945 Se realiza la Prueba Trinity, el primer test exitoso de una bomba nuclear de fisión. Empieza así la era atómica. 16 de julio de 1969 El Apollo XI despega de Cabo Kennedy con el objetivo de ser la primera misión en llevar un hombre a la Luna. la misión está considerada como uno de los momentos más significativos de la historia de la Humanidad y la Tecnología. 18 de julio de 1898 Marie y Pierre Curie descubren un nuevo elemento químico, el polonio. 20 de julio de 1969 la nave espacial Apolo XI, con los astronautas estadounidenses Aldrin, Armstrong y Collins a bordo, se pone en órbita alrededor de la Luna. Alunizará mañana, 20 de julio. 21 de Julio de 1969 La cápsula espacial estadounidense Gemini 10 vuelve a la Tierra, después de 3 días de vuelo. 24 de julio de 1969 La cápsula espacial estadounidense Gemini 10 vuelve a la Tierra, después de 3 días de vuelo. 25 de julio de 1978 Nace el primer niño probeta, Louis Brown, en un hospital de Inglaterra. Desde que un 25 de julio de 1977 fue engendrada en el exterior de la matriz de su madre y dentro de un tubo de ensayo, se estima que un millón de niños de todo el mundo han nacido mediante ese mismo método.

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

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

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

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

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

http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Premio_Nobel_de_F%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/1909

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

http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Avogadro

https://es.wikipedia.org/wiki/Ser_humano

https://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADa



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26 de Julio Publicación del modelo de estructura de los átomos de Niels Bohr . 28 de julio de 1858 Se usa por primera vez la huella digital como método de identificación. 28 de julio de 2005 Presentación en público del avión Honda HA-420 Honda jet.1858 el primer HondaJet aprobado por la FAA (Federal Aviation Administration) alcanzó una velocidad máxima de 489 MPH a una altura de 30,000 pies. Próximo a su producción en serie, esta marca supera la meta original de velocidad máxima para este avión. 30 de Julio de 1863 .Nace Henry Ford, industrial y fabricante de automóviles estadounidense.

AGOSTO 13 de Agosto de 1913. Harry Brearley inventa el acero inoxidable. Aquella aleación de acero, compuesta de un 0,24% de carbono y un 12,8% de cromo, había sido fabricada por primera vez el 13 de Agosto de 1913, y al día de hoy está considerada como la primera aleación de acero inoxidable. Leer más: http://recuerdosdepandora.com/ingenieria/acero-inoxidable-una-aleacion-descubierta-por-accidente/#ixzz2Xp2FCy26 Under Creative Commons License: Attribution Non-Commercial Share Alike 16 de Agosto de 1913. La firma automovilística Ford Motor Company realiza los primeros ensayos para instalar una cadena de montaje que permitirá multiplicar por cuatro la producción. EL 17 de agosto de 1601 nace Pierre de Fermat, matemático francés que fundó la teoría de números y se anticipó al desarrollo del cálculo diferencial con un método que consistía en estudiar una curva mediante la búsqueda de otras curvas más sencillas que pasaban por arriba y por debajo de la curva bajo estudio. Su fama actual se debe a un comentario que dejó escrito en el margen de un libro que leía. En una página que presentaba una relación matemática planteada por Diofantes (un matemático de la Grecia Antigua), Fermat escribió: “he descubierto una demostración de esta relación, pero no cabe en el margen de esta página. Pasó a la historia como el nombre de “la conjetura de Fermat”, para pasar a ser reconocido como “el último teorema de Fermat”. Fue demostrado hace menos de 15 años por el matemático inglés Andrew Wiles y se publicó en 1995, dando fin a 357 años de pruebas incorrectas publicadas. El 19 de agosto de 1839 Louis Daguerre anuncia la invención del proceso de fotografía que se le llama daguerrotipo, siendo el primer proceso capaz de fijar una imagen en una superficie por medios químicos distintos a la paleta y el pincel de los pintores. Los descubrimientos habían sido hechos el 7 de enero anterior, pero su anuncio se retrasó siete meses. El gobierno francés le otorgó a él los derechos del proceso, pero luego se demostró que cinco días antes, el 14 de agosto de 1839, había sido patentado ese mismo proceso en Inglaterra.

El 20 de agosto de 1908 nace Valentín Petrovich Glushko, desarrollador de motores para cohetes desde 1946 hasta 1974. Desde 1929 trabajó en el Laboratorio de Dinámica de Gases en la ciudad de Leningrado, hoy San Petersburgo. Trabajó con Sergey Korolev, de quien se distanciaría en los años 1960. A su equipo de trabajo se le atribuye el lanzamiento, en 1957, del primer misil balístico intercontinental, que ponía a cualquier ciudad de los Estados Unidos y de Europa al alcance de las bombas nucleares soviéticas. Participó en el diseño del motor de cohete del primer Sputnik y de los utilizados para poner en órbita la estación espacial MIR. El 22 de agosto de 1920 nace Dentón Cooley, cirujano estadounidense pionero en el trasplante de corazones artificiales en seres humanos. En 1960 desarrolló delicadas operaciones en niños con problemas congénitos del corazón. En 1968 llevó a cabo el primer trasplante de corazón en un ser humano y el 4 de abril de 1969, cuando un enfermo estaba a punto de morir por la falta de un donador, le implantó un corazón mecánico como medida temporal, que funcionó durante 65 horas, hasta que apareció una donación de corazón. El 29 de agosto de 1831 Michael Faraday encuentra que al conectar la corriente en un circuito se registra un salto en la aguja de su galvanómetro. Es el primer paso hacia lo que pasaría a ser la ley de inducción de Faraday, que es la base para el funcionamiento de los motores y los generadores de corriente eléctrica. El 24 de agosto de 1888 muere Rudolf Clausius, físico y matemático alemán quien formuló la segunda ley de la termodinámica, la cual establece que el calor siempre pasa espontáneamente de los cuerpos más calientes a los más fríos. Reformuló el principio de eficiencia de las máquinas térmicas, de Carnot, y contribuyó a que la termodinámica se estableciera como una rama importante dentro de la física. El 25 de agosto de 1867 muere Michael Faraday físico y químico francés cuyos experimentos permitieron establecer las leyes de la electricidad y el magnetismo. En esencia era un autodidacta, pues la pobreza de su familia no le permitió el financiamiento de una carrera universitaria. Descubrió el benceno en 1825, la ley de la electrólisis y la ley de inducción electromagnética, que lleva su nombre y es la que nos permite construir motores y generadores eléctricos. El 28 de agosto de 1919 nace Sir Godfrey Newbold Hounsfield, ingeniero eléctrico inglés, quien compartió el premio Nobel de Medicina con Allan Cormack por el desarrollo de la técnica de tomografía computarizada axial, que se usó primero para obtener imágenes del cerebro y posteriormente para el resto del cuerpo. El 30 de agosto de 1831 M. Faraday presenta el primer transformador, invento suyo cuya acción consiste en cambiar el voltaje y la intensidad de corriente en los circuitos, tal que cuando aumenta el voltaje disminuye la intensidad de corriente y viceversa. Este dispositivo se usa ahora en casi todos los aparatos eléctricos

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

http://autos.aollatino.com/search/?q=hondajet

http://recuerdosdepandora.com/ingenieria/acero-inoxidable-una-aleacion-descubierta-por-accidente/#ixzz2Xp2FCy26

http://recuerdosdepandora.com/ingenieria/acero-inoxidable-una-aleacion-descubierta-por-accidente/#ixzz2Xp2FCy26

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0

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comerciales y pueden ser vistos en los postes de las calles del servicio eléctrico de las ciudades. El 30 de agosto de 1871 nace en Nueva Zelanda el físico Ernest Rutherford, famoso porque descubrió el núcleo atómico y dio los primeros pasos para el desarrollo de los modelos atómicos de Bohr, primero, y de la mecánica cuántica después. Se destacó también por el desarrollo de una enorme cantidad de experimentos en radiactividad y el grupo formado por el fue la punta del conocimiento en ese ramo durante más de tres décadas. Ganó el premio Nobel de Química en 1908. 30 de Agosto de 1912 Nace Edward Purcell, físico estadounidense. Se doctoró en Física por la Universidad de Harvard donde obtuvo la cátedra de Física. Trabajó en el laboratorio de radiación del Massachussets Institute of Technology, realizando investigaciones sobre el radar de ondas muy cortas. Sus investigaciones realizadas durante la guerra sobre osciladores estables, generadores o detectores de microondas, tuvieron una aplicación directa en la detección del magnetismo atómico. Gracias a su descubrimiento, junto a Félix Bloch, se extendió el estudio del magnetismo nuclear a materiales de todo tipo y en 1961, se realizaron las primeras observaciones de radioastronomía. El 30 de agosto de 1940 muere J. J. Thomson, físico inglés que revolucionó el conocimiento de la estructura atómica al descubrir el electrón en 1897. Recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Su trabajo contribuyó al desarrollo de experimentos en tubos de vidrio con vacío en su interior, lo cual sirvió para el desarrollo de la televisión. El 31 de agosto de 1821 nace Hermann von Helmholtz, científico alemán quien contribuyó a las matemáticas, la electrodinámica, la óptica, la fisiología y la meteorología. Ayudó al establecimiento de la ley de la conservación de la energía en 1850 e inventó conceptos de utilidad en la termodinámica.

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bimestral, de corte técnico científico, que tiene como

obtivo principal la divulgación de los estudios y desarrollos

existentes en el sector ferrosiderúrgico.

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Promover la investigación para la generación, aplicación y divulgación de conocimientos, técnicas y tecnologías, con base en las necesidades de la organización en materia de ciencia, tecnología e innovación, mediante el fortalecimiento de las actividades de desarrollo tecnológico, vigilancia y resguardo de la información, transferencia y consolidación de redes de conocimiento y de apoyo en la ejecución y seguimiento de proyectos conjuntos de investigación, desarrollo e innovación; a los fines de incrementar el capital intelectual y aumentar su valor dentro del entorno organizacional, mejorar continuamente los procesos y la competitividad; así como fortalecer las relaciones entre los actores regionales, nacionales e internacionales, asociados a la gestión tecnológica. http://www.ferrominera.gob.ve/ http://www.ferrominera.gob.ve/cigc http://issuu.com/mundoferrosiderurgico

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