Optimización del Proceso de Fabricación de Ánodos Verdes (página 2)

• Aumento de la producción

• Menores precios unitarios

El primer beneficio observado es el rápido
aumento de la producción. La calidad puede incorporarse al
producto. Para lograrlo con la máxima eficacia hay que
emplear el mejor método. Cuando este mejor método
ha sido estudiado y hallado a fin de alcanzar la mejor calidad
posible del producto, se encontrará que dicho
método es también el mejor para lograr la
máxima producción. Además, como los
descartes se reducen al mínimo y todos los productos
satisfacen las normas de calidad, los planes de producción
previstos se cumplen en su plenitud.

Otro beneficio del control de calidad estriba en los
menores costos unitarios de fabricación. Estos costos
menores son debido al empleo del mejor método posible y a
la reducción de los descartes. Con mucha frecuencia, el
control de calidad de una operación hace posible suprimir
otra operación subsiguiente.

Cuando los descartes son muy numerosos, el costo de lo
que solo es chatarra y del trabajo de reparación de las
unidades aprovechables puede constituir un porcentaje apreciable
en los costos de fabricación. Esto es particularmente
cierto cuando los productos son de material caro y escaso en el
mercado, o cuando el contenido de mano de obra en el producto es
muy elevado. El costo de las piezas descartadas puede significar
la diferencia entre perder dinero o ganarlo, cuando, debido a la
competencia, dicho costo no puede cargarse a la clientela en
aumento de precio.

Existen varias herramientas para el análisis de
procesos, de las cuales, para efecto de esta investigación
serán utilizadas dos (2) de ellas, el Diagrama de espina
de pescado (causa-efecto) y el Diagrama de Pareto. A
continuación se presenta un resumen que explica en que
consiste cada una de ellas.

3.1 DIAGRAMA DE PARETO

Es un gráfico de barras que jerarquiza los
problemas, condiciones o causas de estos por su importancia o
impacto, siguiendo un orden descendente de izquierda a derecha.
Este diagrama se utiliza, cuando se necesita determinar el orden
de importancia de los problemas o condiciones a fin de
seleccionar el punto de inicio para solución de estos o la
identificación de la causa fundamental de un
problema.

3.1.1 Aspectos que determinan el uso del
Diagrama de Pareto

•  Al identificar un producto o servicio para el
  análisis para mejorar la calidad.

•  Cuando existe la necesidad de llamar la
  atención a los problema o causas de una forma
  sistemática.

•  Al identificar oportunidades para
  mejorar

•  Al analizar las diferentes agrupaciones de
  datos (ej: por producto, por segmento, del mercado,
  área geográfica, etc.)

•  Al buscar las causas principales de los
  problemas y establecer la prioridad de las
  soluciones

•  Al evaluar los resultados de los cambios
  efectuados a un proceso (antes y después)

•  Cuando los datos puedan clasificarse en
  categorías

•  Cuando el rango de cada categoría es
  importante

  El Diagrama de Pareto es una herramienta de
análisis de datos ampliamente utilizada y es por lo tanto
útil en la determinación de la causa principal
durante un esfuerzo de resolución de problemas. Este
permite ver cuáles son los problemas más grandes,
permitiéndoles a los grupos establecer prioridades. En
casos típicos, los pocos (pasos, servicios, ítems,
problemas, causas) son responsables por la mayor parte el impacto
negativo sobre la calidad. Si enfocamos nuestra atención
en estos pocos vitales, podemos obtener la mayor ganancia
potencial de nuestros esfuerzos por mejorar la
calidad.

  Un equipo puede utilizar la Gráfica de
Pareto para varios propósitos durante un proyecto para
lograr mejoras:

• Para analizar las causas

• Para estudiar los resultados

• Para planear una mejora continua

• Las Gráficas de Pareto son especialmente
  valiosas como fotos de "antes y después" para
  demostrar qué progreso se ha logrado. Como tal, la
  Gráfica de Pareto es una herramienta sencilla pero
  poderosa.

3.1.2 Procedimiento para la
elaboración de un Diagrama de Pareto

• a. Seleccionar categorías lógicas
  para el tópico de análisis identificado
  (incluir el periodo de tiempo).

• b. Reunir datos. La utilización de un
  Check List puede ser de mucha ayuda en este paso.

• c. Ordenar los datos de la mayor
  categoría a la menor

• d. Totalizar los datos para todas las
  categorías

• e. Calcular el porcentaje del total que cada
  categoría representa

• f. Trazar los ejes horizontales (x) y
  verticales (y primario – y secundario)

• g. Trazar la escala del eje vertical izquierdo
  para frecuencia (de 0 al total, según se
  calculó anteriormente)

• h. De izquierda a derecha trazar las barras
  para cada categoría en orden descendente. Si existe
  una categoría "otros", debe ser colocada al final, sin
  importar su valor. Es decir, que no debe tenerse en cuenta al
  momento de ordenar de mayor a menor la frecuencia de las
  categorías.

• i. Trazar la escala del eje vertical derecho
  para el porcentaje acumulativo, comenzando por el 0 y hasta
  el 100%

• j. Trazar el gráfico lineal para el
  porcentaje acumulado, comenzando en la parte superior de la
  barra de la primera categoría (la mas alta)

• k. Dar un título al gráfico,
  agregar las fechas de cuando los datos fueron reunidos y
  citar la fuente de los datos.

• l. Analizar la gráfica para determinar
  los "pocos vitales"

3.1.3 Consejos para la elaboración e
interpretación de un Diagrama de Pareto

Como hemos visto, un Diagrama de Pareto es un
gráfico de barras que enumera las categorías en
orden descendente de izquierda a derecha, el cual puede ser
utilizado por un equipo para analizar causas, estudiar resultados
y planear una mejora continua. (Ver figura 11)

Dentro de las dificultades que se pueden presentar al
tratar de interpretar el Diagrama de Pareto es que algunas veces
los datos no indican una clara distinción entre las
categorías. Esto puede verse en el gráfico cuando
todas las barras son más o menos de la misma
altura.

Otra dificultad es que se necesita más de la
mitad de las categorías para sumar más del 60% del
efecto de calidad, por lo que un buen análisis e
interpretación depende en su gran mayoría de un
buen análisis previo de las causas y posterior recogida de
datos.

En cualquiera de los casos, parece que el principio de
Pareto no aplica. Debido a que el mismo se ha demostrado como
válido en literalmente miles de situaciones, es muy poco
probable que se haya encontrado una excepción. Es mucho
más probable que simplemente no se haya seleccionado un
desglose apropiado de las categorías. Se deberá
tratar de estratificar los datos de una manera diferente y
repetir el Análisis de Pareto.

Esto lleva a la conclusión que para llevar a cabo
un proceso de Resolución de Problemas /Toma de Decisiones
(RP/TD) es necesario manejar cada una de las herramientas
básicas de la calidad, tanto desde el punto de vista
teórico como desde su aplicación.

La interpretación de un Diagrama de Pareto se
puede definir completando las siguientes oraciones de
ejemplo:

"Existen (número de categorías)
contribuyentes relacionados con (efecto). Pero estos
(número de pocos vitales) corresponden al (número)
% del total (efecto). Se debe procurar estas (número)
categorías pocos vitales, ya que representan la mayor
ganancia potencial para nuestros esfuerzos."

Figura 11. Diagrama de Pareto

3.2 DIAGRAMA CAUSA- EFECTO

Cuando se ha identificado el problema a estudiar, es
necesario buscar las causas que producen la situación
anormal. Cualquier problema por complejo que sea, es producido
por factores que pueden contribuir en una mayor o menor
proporción. Estos factores pueden estar relacionados entre
sí y con el efecto que se estudia. El Diagrama de Causa y
Efecto es un instrumento eficaz para el análisis de las
diferentes causas que ocasionan el problema. Su ventaja consiste
en poder visualizar las diferentes cadenas Causa y Efecto, que
pueden estar presentes en un problema, facilitando los estudios
posteriores de evaluación del grado de aporte de cada una
de estas causas.

Cuando se estudian problemas de fallos en equipos, estas
pueden ser atribuidos a múltiples factores. Cada uno de
ellos puede contribuir positiva o negativamente al resultado. Sin
embargo, algún de estos factores pueden contribuir en
mayor proporción, siendo necesario recoger la mayor
cantidad de causas para comprobar el grado de aporte de cada uno
e identificar los que afectan en mayor proporción. Para
resolver esta clase de problemas, es necesario disponer de un
mecanismo que permita observar la totalidad de relaciones
causa-efecto.

Un Diagrama de Causa y Efecto facilita recoger las
numerosas opiniones expresadas por el equipo sobre las posibles
causas que generan el problema Se trata de una técnica que
estimula la participación e incrementa el conocimiento de
los participantes sobre el proceso que se estudia.

3.2.1 Construcción del Diagrama de
Causa – Efecto

Esta técnica fue desarrollada por el Doctor Kaoru
Ishikawa en 1953 cuando se encontraba trabajando con un grupo de
ingenieros de la firma Kawasaki Steel Works. El resumen del
trabajo lo presentó en un primer diagrama, al que le dio
el nombre de Diagrama de Causa y Efecto. Su aplicación se
incrementó y Ilegó a ser muy popular a
través de la revista Gemba To QC (Control de Calidad para
Supervisores) publicada por la Unión de Científicos
e Ingenieros Japoneses (JUSE). Debido a su forma se le conoce
como el diagrama de Espina de Pescado. El reconocido experto en
calidad Dr. J.M. Juran publicó en su conocido Manual de
Control de Calidad esta técnica, dándole el nombre
de Diagrama de Ishikawa.

El Diagrama de Causa y Efecto es un gráfico con
la siguiente información:

• El problema que se pretende diagnosticar

• Las causas que posiblemente producen la
  situación que se estudia.

• Un eje horizontal conocido como espina central o
  línea principal.

• El tema central que se estudia se ubica en uno de
  los extremos del eje horizontal. Este tema se sugiere
  encerrase con un rectángulo. Es frecuente que este
  rectángulo se dibuje en el extremo derecho de la
  espina central.

• Líneas o flechas inclinadas que llegan al eje
  principal. Estas representan los grupos de causas primarias
  en que se clasifican las posibles causas del problema en
  estudio.

• A las flechas inclinadas o de causas primarias
  llegan otras de menor tamaño que representan las
  causas que afectan a cada una de las causas primarias. Estas
  se conocen como causas secundarias.

• El Diagrama de Causa y Efecto debe llevar
  información complementaria que lo identifique. La
  información que se registra con mayor frecuencia es la
  siguiente: título, fecha de realización,
  área de la empresa, integrantes del equipo de estudio,
  etc.

3.2.2 Estructura de un Diagrama de Causa –
Efecto

Buena parte del éxito en la solución de un
problema está en la correcta elaboración del
Diagrama de Causa y Efecto. Cuando un equipo trabaja en el
diagnóstico de un problema y se encuentra en la fase de
búsqueda de las causas, seguramente ya cuenta con un
Diagrama de Pareto. Este diagrama ha sido construido por el
equipo para identificar las diferentes características
prioritarias que se van a considerar en el estudio de
causa-efecto. Este es el punto de partida en la
construcción del diagrama de Causa y Efecto.

Para una correcta construcción del Diagrama de
Causa y Efecto se recomienda seguir un proceso ordenado, con la
participación del mayor número de personas
involucradas en el tema de estudio.

El Doctor Kaoru Ishikawa sugiere la siguiente
clasificación para las causas primarias. Esta
clasificación es la más ampliamente difundida y se
emplea preferiblemente para analizar problemas de procesos y
averías de equipos; pero pueden existir otras alternativas
para clasificar las causas principales, dependiendo de las
características del problema que se estudia. (Ver figura
12)

Causas debidas a la materia
prima

Se tienen en cuenta las causas que generan el problema
desde el punto de vista de las materias primas empleadas para la
elaboración de un producto. Por ejemplo: causas debidas a
la variación del contenido mineral, pH, tipo de materia
prima, proveedor, empaque, transporte etc. Estos factores
causales pueden hacer que se presente con mayor severidad una
falla en un equipo.

Causas debidas a los equipos

En esta clase de causas se agrupan aquellas relacionadas
con el proceso de transformación de las materias primas
como las máquinas y herramientas empleadas, efecto de las
acciones de mantenimiento, obsolescencia de los equipos, cantidad
de herramientas, distribución física de estos,
problemas de operación, eficiencia, etc.

Causas debidas al método

Se registran en esta espina las causas relacionadas con
la forma de operar el equipo y el método de trabajo. Son
numerosas las averías producidas por estrelladas de los
equipos, deficiente operación y falta de respeto de los
estándares de capacidades máximas.

Causas debidas al factor humano

En este grupo se incluyen los factores que pueden
generar el problema desde el punto de vista del factor humano.
Por ejemplo, falta de experiencia del personal, salario, grado de
entrenamiento, creatividad, motivación, pericia,
habilidad, estado de ánimo, etc.

Debido a que no en todos los problemas se pueden aplicar
las anteriores clases, se sugiere buscar otras alternativas para
identificar los grupos de causas principales. De la experiencia
se ha visto frecuentemente la necesidad de adicionar las
siguientes causas primarias:

Causas debidas al entorno.

Se incluyen en este grupo aquellas causas que pueden
venir de factores externos como contaminación, temperatura
del medio ambiente, altura de la ciudad, humedad, ambiente
laboral, etc.

Causas debidas a las mediciones y
metrología.

Frecuentemente en los procesos industriales los
problemas de los sistemas de medición pueden ocasionar
pérdidas importantes en la eficiencia de una planta. Es
recomendable crear un nuevo grupo de causas primarias para poder
recoger las causas relacionadas con este campo de la
técnica. Por ejemplo: descalibraciones en equipos, fallas
en instrumentos de medida, errores en lecturas, deficiencias en
los sistemas de comunicación de los sensores, fallas en
los circuitos amplificadores, etc.

El animador de la reunión es el encargado de
registrar las ideas aportadas por los participantes. Es
importante que el equipo defina la espina primaria en que se debe
registrar la idea aportada. Si se presenta discusión, es
necesario llegar a un acuerdo sobre donde registrar la idea. En
situaciones en las que es difícil llegar a un acuerdo y
para mejorar la comprensión del problema, se pueden
registrar una misma idea en dos espinas principales. Sin embargo,
se debe dejar esta posibilidad solamente para casos
extremos.

Figura Nº 12. Diagrama Causa –
Efecto

3.2.3 Interpretación del Diagrama de
Causa – Efecto

En este paso se debe leer y obtener las conclusiones de
la información recogida. Para una correcta
utilización es necesario asignar el grado de importancia a
cada factor y marcar los factores de particular importancia que
tienen un gran efecto sobre el problema. Este paso es fundamental
dentro de la metodología de la calidad, ya que se trata de
un verdadero diagnóstico del problema o tema en estudio.
Para identificar las causas más importantes se pueden
emplear los siguientes métodos:

Diagnóstico con información
cualitativa

Cuando se dispone en un Diagrama de Causa y Efecto
numerosa información cualitativa, opiniones o frases, es
el caso de causas relacionadas con la motivación del
personal, falta de capacitación, sentido de pertenencia y
otras causas difícilmente cuantificables, es necesario
procesar esta información a través de
técnicas especiales como el Diagrama de Afinidad y
Diagrama de Relaciones. Esta clase de técnicas facilita el
proceso información verbal y su priorización
basándose en la búsqueda de relaciones Causa y
Efecto. Se recomienda consultar estas técnicas en un
manual especializado.

Diagnóstico cuantitativo

Cuando el Diagrama de Causa y Efecto contiene causas que
son cuantificables y para las cuales podemos tener facilidad de
recolección de datos, se recomienda realizar una
evaluación del grado de contribución de cada una de
las posibles causas al efecto. Esta clase de estudios se realiza
empleando procedimientos estadísticos simples como el
Diagrama de Dispersión y empleando el Papel Binomial como
complemento.

Estas técnicas permiten evaluar en una forma
fácil el grado en de contribución de cada causa al
efecto. Con cada uno de los grados de contribución
obtenidos a través del Papel Binomial y expresados en
porcentaje (%), se podrá construir un Diagrama de Pareto e
identificar la causa que más aporta al
problema.

CAPÍTULO IV

• Marco
  metodológico

1. TIPO DE ESTUDIO

La investigación desarrollada estuvo enmarcada
dentro del enfoque de una investigación por muestras con
diseño no experimental de tipo descriptiva- evaluativa y
de campo. Es descriptiva, de acuerdo al nivel de profundidad y
amplitud de las variables, debido a que se describen e
interpretan sus características principales,
evaluándolas en una población o muestra definida.
Se dice de campo, debido a la estrategia seleccionada para la
recolección de los datos y realización de la
investigación, la cual se basa en la observación
directa de las diferentes actividades y fenómenos
ocurridos en su ambiente natural (proceso productivo de carbones
verdes), lo cual permite conocer a fondo el proceso en
estudio.

2. POBLACIÓN Y MUESTRA

Para el desarrollo de la investigación se
considera como población las distintas operaciones y
etapas enmarcadas en el Proceso de Fabricación de Carbones
Verdes, que se lleva a cabo en el área de Molienda y
Compactación de Planta Carbón de la empresa C.V.G
ALCASA, a las cuales se le realizó un seguimiento durante
el turno de 7:00 a.m.- 3:00 p.m. para su posterior
análisis.

En el presente estudio, también fueron
cuantificados los tiempos a cada una de las etapas (8 etapas) del
Proceso de Fabricación de Carbones Verdes, tomando una
serie de observaciones (entre 15 y 20 por etapa) por tres meses
consecutivos de forma aleatoria, recolectadas en formatos
diseñados para cada una de las etapas del proceso,
estableciéndose previamente un nivel de confianza (N.C.)
del 95% y un margen de error del 5%, para obtener posteriormente
la media (X) y las desviaciones estándar (S)
correspondientes, utilizando las fórmulas que se presentan
a continuación.

a. Media Muestral

El tamaño de la muestra, se definió
sometiendo a la muestra representativa al criterio de
decisión que contribuye a la confiabilidad de la muestra
seleccionada. Esto es, calculando el intervalo de la muestra (Im)
y el intervalo de confianza (I) y luego comparándolos de
la siguiente manera:

Es importante destacar, que los tiempos de
duración de las actividades cronometradas cumplieron con
el criterio de decisión para verificar la confiabilidad de
la muestra, por lo que no se hizo necesario el cálculo de
observaciones adicionales.

En cuanto al estudio de pérdida de materia prima,
se realizó un análisis cualitativo al respecto,
realizando una serie de inspecciones a los distintos equipos y
sistemas de transporte con que cuenta la planta y de esta forma
se presenta un diagnóstico sobre el estado físico y
los distintos casos de fuga de material para finalmente presentar
alternativas que mejoren tal situación.

Con respecto al análisis de la cantidad de
carbones rechazados durante el estudio, se tomaron en
consideración los rechazos ocurridos en el turno de
estudio (7:00 a.m.- 3:00 p.m.), de los meses Abril, Mayo, Junio y
Julio realizando el análisis por cantidad y tipos de
defectos.

Para complementar el estudio, se realiza un
análisis de demoras observadas durante el proceso,
cuantificando el tiempo y la frecuencia de ocurrencia de cada
una, para luego representar los valores gráficamente con
la finalidad de proponer mejoras que disminuyan el número
de factores que afecten el buen desarrollo de las actividades del
Proceso de Fabricación de ánodos.

3. INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE
DATOS

Para conocer el desarrollo de los trabajos de
mantenimiento y los factores que influyen en su desenvolvimiento,
se utilizaron los siguientes recursos:

• h. Técnicas de observación
  directa y toma de notas en el área de
  trabajo.

• i. Entrevistas no estructuradas.

• j. Cronómetro

Observación directa

La observación directa es una de las
técnicas de recolección de datos más
importante, debido que permite obtener la información tal
cual es, sin que se pueda presentar alguna distorsión; a
través de ella se logra obtener el mayor número de
detalles involucrados en el fenómeno, ahora bien en
función del problema en la investigación que se
lleva a cabo, la observación directa permite captar de una
manera objetiva donde y cuando el proceso se ve afectado por
algún atraso o demora, es decir, con la observación
directa el proceso se estudia paso a paso, cuyo estudio arroja un
resultado, el cual mostrará un sistema comparativo entre
el deber ser y el ser del proceso desarrollado en el área
de Molienda y Compactación de Planta Carbón de
C.V.G ALCASA.

Entrevistas no estructuradas

La entrevista no estructurada, tiene como objetivo
conocer todo lo que se ve a simple vista y viene siendo un
producto de la observación directa, permitiendo formular
interrogantes, las cuales surgen de forma inmediata y
espontánea al momento en que se efectúa la
observación; ofreciendo de ésta manera una
aclaratoria confiable a dichas interrogantes, de manera que la
distorsión que se pueda presentar por parte del informante
se disminuya en un gran porcentaje, puesto que lo
espontáneo de las interrogantes, obvia el sentido de
evaluación que pueda percibir el informante en el momento
en que se le aplica la técnica. De manera que, la
entrevista no estructurada es una herramienta necesaria y
confiable para aclarar si las fallas, alteraciones o cualquier
fenómeno observado durante el estudio, son o no propias
del proceso.

El cronómetro

En la investigación que se lleva a cabo, el uso
del cronómetro es determinante, ya que por medio de
éste aparato se realizó las mediciones de todas las
etapas del proceso de fabricación de carbones, para el
presente estudio se utilizó un cronómetro digital,
marca casio, el cual tiene capacidad de medir hora, minutos,
segundos, microsegundo, ofreciendo la mayor exactitud
posible.

Por otra parte, para dar inicio al desarrollo del
informe se necesitaron algunos conocimientos previos, los cuales
se obtuvieron de la revisión de investigaciones anteriores
vinculadas con el tema a investigar, textos de diseños de
investigación, bibliografía variada,
etc.

4. PROCEDIMIENTO UTILIZADO PARA PROCESAR LOS DATOS
RECOLECTADOS

El procedimiento que se utilizará para la
realización de esta investigación se presenta a
continuación:

• Conocer el proceso de fabricación de carbones
  verdes.

• Definir y formular el problema objeto de la
  investigación.

• Recolectar los datos e información,
  mediante:

• Revisión de material bibliográfico,
  reportes, manuales, etc.

• Visitas e inspecciones al área de molienda y
  compactación.

• Entrevistas no estructuradas, realizadas al personal
  y operadores de equipos que labora en esa
  área.

• Observación directa.

• 4. Determinar el flujo de recorrido de la
  materia prima.

• 5. Cuantificar los tiempos de las distintas
  etapas del proceso.

• 6. Determinar las desviaciones del
  proceso.

• 7. Determinar cuantificar las demoras en el
  proceso, así como las causas que las
  originan.

• 8. Analizar los resultados
  obtenidos.

• 9. Elaborar el informe final de la
  investigación realizada.

CAPÍTULO V

• Análisis y
  resultados

• DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DONDE SE
  REALIZA EL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN. PLANTA
  CARBÓN C.V.G ALCASA.

La Planta de Carbón es la responsable de
suministrar los ánodos y la pasta catódica a las
áreas de Envarillado y Reacondicionamiento de Celdas,
respectivamente, para ser utilizados en las celdas de las
Líneas de Reducción.

Los ánodos son los electrodos positivos en el
proceso electrolítico, se componen de coque de
petróleo calcinado, brea de alquitrán, desechos
verdes y cabos, que se mezclan y se compactan en una
máquina vibratoria a 145 Cº, este proceso se lleva a
cabo en el área de Trituración y
Compactación. La etapa siguiente comprende el proceso de
horneado continuo aproximadamente de 21 a 25 días, en
dependencia de los ciclos de cocción, en las áreas
de Hornos I y Hornos II. Finalmente los ánodos son
llevados a la sección de envarillado y de allí a
las celdas eléctrolíticas.

La Planta de carbón de C.V.G ALCASA utiliza
tecnología tipo batch con 10 mezcladoras (de las cuales,
actualmente sólo se encuentran funcionando 9 de ellas). La
planta posee una vibrocompactadora para transformar la pasta
anódica en bloques de ánodos y un sistema de
enfriamiento para disminuir la temperatura de los ánodos
después de ser vibrocompactados a 145 Cº hasta una
temperatura de 100 Cº, en esta parte del proceso se obtienen
ánodos verdes 1400 mm.

Posteriormente, los ánodos se someten a un
proceso de cocción, con el propósito de mejorar las
propiedades físicas y mecánicas del ánodo,
para lo cual existen dos tipos de hornos en la empresa, un horno
tipo abierto (Hornos I) de 56 secciones y otro tipo cerrado
(Hornos II) con 48 secciones.

• PROCESO DE FABRICACIÓN DE ÁNODOS
  VERDES

MATERIAS PRIMAS

En la fabricación de bloque anódico
(carbón verde), uno de los factores importantes para la
producción de un buen ánodo, es la calidad de las
materias primas (ver Anexo 1), por lo cual a continuación
se presentan las características generales de las materias
que intervienen en su elaboración.

Coque de Petróleo
Calcinado

Se obtiene como producto de la calcinación del
residuo resultante de la destilación del petróleo
calcinado esta constituido principalmente por el elemento carbono
y pequeñas cantidades de los elementos silicio, hierro,
manganeso, azufre, titanio, vanadio y níquel. Todos estos
elementos provienen del petróleo utilizado y su contenido
depende entonces de la calidad del petróleo.

El coque verde es calcinado en Hornos Rotatorios a altas
temperaturas, 1200 a 1350°C, con el propósito de
eliminar las materias volátiles e incrementar la densidad
de la estructura del coque, y la conductividad térmica del
material. El resultado es una masa de carbón dura de bajo
contenido de hidrogeno y una buena conductividad eléctrica
que unido al bajo contenido de ceniza y elementos
metálicos hacen que el coque de petróleo calcinado
sea el mejor material disponible, por ahora, para la
fabricación de ánodos de carbón para la
industria del aluminio.

Brea de Alquitrán

Se obtiene de la destilación de los componentes
volátiles que se desprenden por tratamiento del mineral,
son recogidos en diferentes fracciones de las cuales la
denominada brea de alquitrán contiene dos fases
principales, la sólida a temperatura ambiente es la
apropiada para la fabricación de ánodos,
denominadas brea de alquitrán de alto punto de
ablandamiento y la liquida a temperatura ambiente denominada brea
de alquitrán de bajo punto de ablandamiento.

Cabos

Son los ánodos cocidos rechazados en Hornos de
Cocción y residuos de los ánodos retirados en las
líneas de reducción. Estos deben estar limpios de
residuos de baños electrolitos y hierro
metálicos.

Desechos Verdes

Ánodos verdes rechazados en el proceso de
fabricación por mala compactación, exceso de
alquitrán, segregación de orificios y otros
defectos.

ETAPAS DEL PROCESO DE FABRICACION DE ANODOS
VERDES

La Planta de Carbón de la empresa C.V.G ALCASA
cuenta con seis sistemas operativos para la fabricación de
ánodos verdes, los cuales son:

• a. Sistema de clasificación y
  almacenamiento de alquitrán.

• b. Sistema de trituración y
  clasificación de coque.

• c. Sistema de trituración,
  clasificación y almacenamiento de cabos.

• d. Sistema de molienda y clasificación
  de desechos verdes.

• e. Sistema de dosificación y
  mezclado.

• f. Sistema de conformación del bloque
  anódico.

A continuación se presenta una descripción
detallada de cada uno de los sistemas nombrados
anteriormente

A. Sistema de Clasificación y
Almacenamiento de Alquitrán

En este sistema de la planta el alquitrán
suministrado por el proveedor NALON, ALLEID o VFT es tamizado a
través de una cernidora de rejillas de malla ¾ de
pulgada (S-22).

El material sobremedida que resulta del tamizado es
apilado para ser procesado por el sistema de desechos verdes y el
que pasa a través de la malla es transportado al silo
(S-16) por medio de la correa transportadora (M3-20), el elevador
(M1-1) y el tornillo (M2-16).

Al final del elevador (M1-1) esta colocado un separador
magnético (SM-5) cuyo objetivo es extraer las
partículas metálicas que pueda contener el
alquitrán. (Ver Figura 13)

Figura 13. Clasificación y
almacenamiento del alquitrán

B. Sistema de Trituración y
Clasificación de Coque

En esta etapa se disminuye el tamaño de grano del
coque mediante un molino de martillo (T-5), y se clasifica el
producto obtenido en diferentes granulometrías. El
material clasificado cuya granulometría se encuentra en un
rango de 84 a 89 % entre las mallas –4 y +20 se denomina
fracción mediana, y aquel que pasa la
malla 200 en un rango de 56 a 61 %, fracción
fina.

El coque que proviene del muelle es depositado en las
tolvas (S-23) y (S-24), este material cae en la correa (M3-16)
después de pasar a través de los tornillos (AV-1) y
(AV-2), posteriormente es llevado mediante el elevador de
cangilones (M1-13) al silo (S-8), de donde es extraído por
un alimentador vibratorio (AV-3), y depositado en el tornillo
(M2-45), que lo transporta hasta la correa (M3-17) para ser
colocado en una fosa. El material de la fosa es conducido a
través de una cinta transportadora (M4-5) al molino de
martillo (T-5), donde una vez que es molido es descargado en el
elevador (M1-3), para su traslado a las cernidoras (CV-1) y
(CV-2). (Ver Figura 14)

Figura 2.8 Trituración y
clasificación de coque IF

Figura 14. Sistema de trituración
y clasificación de coque

La fracción sobremedida de estas cernidoras es
devuelta al molino de martillo (T-5) a través del tornillo
(M2-2). Durante el recorrido del material por la cinta
transportadora (M4-5) se extrae una muestra del material, y el
inspector de control de calidad de manera visual, determina si el
tamaño de grano es el requerido o si necesita ser molido.
Mediante una válvula (VD-6) ubicada al final esta cinta se
desvía el material hacia el elevador (M1-3) cuando no se
requiere de la molienda. (Ver Figura 14.1)

Figura 14.1 Trituración y
clasificación de coque II

La fracción mediana se deposita en el tornillo
(M2-17) y luego en el tornillo (M2-3) o (M2-46) los cuales lo
trasladan a los silos de mediano (S-2) o (S-3) respectivamente.
Cuando se presenta escasez de fracción fina o demasiada
fracción mediana, el material enviado al tornillo (M2-3)
es desviado al silo de mediano (S-4) para ser utilizado en el
proceso de obtención de polvo. El material depositado en
los silos (S-2) y (S-3) se transporta a través de los
tornillos (M2-8) y (M2-47) respectivamente hasta el elevador
(M1-7), y posteriormente al tornillo (M2-13), el cual lo
conducirá al silo de mediano de la balanza
(S-13).

La fracción fina es enviada al silo (S-5), para
ser descargada al molino de bolas (T-6), o desviada por los
tornillos (M2-37) y (M2-38) a los silos (S-6) y (S-7) donde se
almacena y utiliza en el caso de escasez de fino. Esta
fracción que proviene del silo (S-5) o del silo de mediano
(S-4) se alimenta al molino mediante un alimentador rotativo
(AR-1). La descarga del material molido se deposita en el
tornillo (M2-7) y este a su vez sobre el elevador (M1-4) para ser
transportado al silo de polvo (S-1). (Ver Figura 15)

Figura 15. Molienda de fracción
fina de coque

Paralelamente la fracción ultrafina proveniente
de los colectores de polvo de la sección de finos se
deposita en el tornillo (M2-24) el cual traslada dicho material a
la tolva (S-26) y luego al tornillo (M2-7) donde se combina con
el fino proveniente del molino. La mezcla de ambas fracciones es
transportada a través del elevador de cangilones (M1-4) al
silo de polvo (S-1). Posteriormente el material es transportado
por el tornillo (M2-10) al elevador (M1-5) y este a su vez lo
lleva al tornillo (M2-11) el cual entrega el material al silo de
polvo de la balanza (S-12).

C. Sistema de trituración,
clasificación y almacenamiento de cabos.

En esta etapa se efectúa la trituración de
los cabos o residuos anódicos que ya han cumplido su
tiempo de vida útil en las celdas. A través de la
trituradora de mandíbulas (T-1) y de cono (T-2) se
disminuye el tamaño de partículas de los mismos a
rangos menores de 1 y de ¾ pulgada
respectivamente.

Figura 16. Trituración,
clasificación y almacenamiento de los cabos

El cabo llega a la trituradora de mandíbulas por
medio de la cinta transportadora (M4-6) (Ver Anexo 1.b). Luego de
ser triturado se transporta a la tolva (S-11) mediante la cinta
transportadora (M3-12), y el elevador (M1-10). El material
depositado en la tolva S-11 se traslada mediante la cinta
transportadora (M3-18) hasta la trituradora de cono (T-2),
descargándose luego en el tornillo (M2-30), que lo lleva a
la cernidora (CV-3) por medio del elevador (M1-11).

La fracción sobremedida de la cernidora es
devuelta a la trituradora de cono (T-2), por medio del tornillo
(M2-31). La fracción gruesa cuya granulometría debe
encontrarse en un rango de 88 a 94 % entre las mallas –3/4
y +4, es transportada al silo de cabos gruesos (S-10) a
través del tornillo (M2-32) y luego llevada al silo de
cabos gruesos de la balanza (S-14) por medio de los tornillos
(M2-33) y (M2-35), el elevador (M1-8) y el tornillo (M2-15). (Ver
Figura 16)

La fracción de granulometría menor a la
malla 4, es llevada al silo (S-9) donde se descarga a
través de los tornillos (M2-51) y (M2-52) a un
camión. Dicho material por no usarse en el proceso es
vendido a empresas foráneas.

D. Sistema de Molienda y
Clasificación de Desechos Verdes

Esta parte del proceso consiste en la molienda de los
desechos de mezcla verde y del material contenido en el tanque de
almacenamiento de desechos verdes (S-19), empleando el molino de
doble rodillo (T-4). El tamaño de partícula
obtenido es menor a 19 mm. (Ver Figura 17)

Figura 17. Clasificación y
almacenamiento de desechos verdes

E. Sistema de Dosificación y
Mezclado

Los materiales mediano, cabos gruesos, desechos y
alquitrán son dosificados mediante un microprocesador que
contiene en su memoria las recetas de proceso. Cada uno de los
materiales, es extraído independientemente de los silos de
la balanza S-13, S-14, S-15 y S-16 en proporciones prefijadas
pasando por los vibradores AV-4, AV-5, AV-6 y AV-7
respectivamente y depositados en la balanza (S-17). A diferencia
de estos materiales el polvo es extraído del silo (S-12)
por gravedad y transportado a la balanza (S-17) por el tornillo
(M2-43). La proporción de las cantidades adicionadas a la
balanza de dichos materiales la dicta la receta utilizada, que
estará relacionada con la calidad de los insumos y la
disponibilidad de los mismos. (Ver Figura 18)

Figura 18. Pesaje, distribución,
mezclado y formación de los ánodos en
verde

La cantidad total de material dispuesto para la balanza
(S-17) dependerá de la capacidad de la mezcladora a la
cual será transportado el mismo.

Existen 10 mezcladoras de las cuales 5 son de marca
PATTERSON y 5 de marca KHD, la capacidad de las mismas son de
3100 Kg y 2200 Kg respectivamente. Ambos tipos de mezcladoras
poseen un sistema de calentamiento por transferencia de calor con
el aceite Terminol 66 y presentan diferencias entre sí en
cuanto al recorrido del aceite por el interior de las paredes de
las mezcladoras, lo que ocasiona que las mezcladoras PATTERSON
alcancen la temperatura óptima de mezclado en menor tiempo
que las mezcladoras KHD.

La distribución del material se realiza una vez
que este a sido pesado en la balanza (S-17), mediante la abertura
de una válvula (VM-1) la cual permite el deposito del
mismo en la tolva (S-18). En forma manual el operador de cuarto
de control selecciona la mezcladora a ser llenada mediante un
selector de 10 pasos ubicado en el panel de control.
Posteriormente el material es vaciado en la mezcladora escogida a
través del distribuidor de salidas (DR-1).

El transporte de material desde el distribuidor a la
mezcladora 5 y 6 se realiza a través de los tornillos
(M2-49) y (M2-50), respectivamente. El vaciado del material sobre
los tornillos es regulado por un temporizador de 15 segundos con
el propósito de evitar una sobrecarga de material en los
tornillos.

El tiempo de mezclado no debe ser menor de 40 minutos y
la temperatura de la mezcla debe oscilar alrededor de los 160
ºC. La abertura de la compuerta de las mezcladoras KHD y
PATTERSON se realiza manualmente desde el cuarto de
control.

F. Sistema de Conformación del
Bloque Anódico

La mezcla es transportada desde las mezcladoras hacia la
vibrocompactadora KHD (F2) a través de las correas (M3-5),
(M3-8) y (M3-9), y la cinta transportadora (M4-7) (Ver Anexo 3).
Esta cinta presenta dos velocidades de operación
controladas automáticamente por la balanza de la
vibrocompactadora (F2). El material es descargado sobre el molde,
el cual se desplaza automáticamente y se coloca en la
posición de vibrado, baja la mesa de vibrado y baja la
tapa del molde, la cual es rociada con aceite. La duración
del vibrado es de 56 a 57 segundos aproximadamente, al culminar
este tiempo se separan las grapas, se levanta la tapa
compactadora y seguidamente el molde, dejando el carbón al
descubierto (Ver Anexo 4), posteriormente se levanta la mesa de
vibrado y sale un empujador que desplaza al carbón a una
mesa móvil (Ver Anexo 5) donde es transportado por
vía aérea (Ver Anexo 6), hacia la piscina de
enfriamiento donde el carbón pasará aproximadamente
de 55 a 60 minutos sumergido.

Luego del proceso de enfriamiento, los carbones son
extraídos y posteriormente almacenados por medio de
grúa y montacargas.

• ANÁLISIS CUALITATIVO DE LA MATERIA PRIMA
  QUE SE PIERDE POR MAL MANEJO Y POR RECHAZO DURANTE EL PROCESO
  DE FABRICACIÓN DE ÁNODOS VERDES

En el proceso de fabricación de ánodos
verdes, son utilizados cuatro (4) tipos de materiales como
materia prima, tal como se explica al principio de este
capítulo. Estos materiales son; Coque, Alquitrán,
Cabo y Desechos Verdes, de los cuales, los dos últimos son
generados en planta, uno del proceso de celdas y el otro del
mismo proceso de fabricación de ánodos.

Para realizar un análisis cualitativo de la
materia prima que se puede estar perdiendo antes, durante y
después del proceso en estudio, es necesario determinar
las áreas donde se esté presentando tal
situación. Por tal razón, durante el presente
estudio, se realizaron una serie de inspecciones a los distintos
almacenes de materia prima y sistemas de manejo de materiales,
para constatar si existía o no algún foco de
pérdida de materiales y poder precisar cuales son las
causas que la generan y en función de esto dar respuestas
y posibles soluciones.

• 3.1 ÁREAS DONDE SE PRESENTA PÉRDIDA
  DE MATERIA PRIMA

Por medio de inspecciones realizadas a las distintas
áreas de almacenamiento y sistemas de manejo de materiales
con los cuales cuenta la Planta de Molienda y
Compactación, se pudo constatar que existen fugas grandes
y moderadas de materia prima a través de las estructuras
de algunos equipos, tales como correas, elevadores, tornillos sin
fin, tolvas, bajantes y otros.

Los resultados obtenidos, son expuestos a
continuación en tablas 2- 3- 4- 5- 6, donde se especifica
el área, los equipos que presentan las fugas de material
por cada sistema de manejo de materiales y las observaciones al
respecto.

• Sistema de Trituración y
  Clasificación de Coque

Tabla Nº 2

Áreas y equipos que presentan
fugas de material, en el Sistema de clasificación y
trituración de coque.

• Sistema de Clasificación y Almacenamiento
  de Alquitrán

Tabla Nº 3

Áreas y equipos que presentan
fugas de material, en el Sistema de clasificación y
almacenamiento de alquitrán

• Sistema de Trituración y Almacenamiento de
  Cabos

Tabla Nº 4

Áreas y equipos que presentan
fugas de material, en el Sistema de trituración,
clasificación y almacenamiento de cabos

• Sistema de Molienda y Clasificación de
  Desechos Verdes

Tabla Nº 5

Áreas y equipos que presentan
fugas de material, en el Sistema de molienda y
clasificación de desechos verdes

• Sistema de Dosificación y
  Mezclado

Tabla Nº 6

Áreas y equipos que presentan
fugas de material, en el Sistema de dosificación y
mezclado

Es importante mencionar que la mayor parte del material
que se fuga durante el proceso, tales como: Coque en sus
distintas granulometrías, Alquitrán y Desechos
Verdes son recuperados y nuevamente devueltos a cada uno de sus
sistemas, garantizando de esta manera el mayor aprovechamiento de
la materia prima que entra al proceso de Fabricación de
Ánodos.

Por otra parte se puede afirmar, que existen dos casos
donde realmente se puede hablar de pérdida de materia
prima.

• El primero se refiere al Fino de Cabo que se obtiene
  del proceso de selección de la granulometría
  del cabo, que se lleva a cabo en la Cernidora CV5 luego del
  proceso de trituración y molienda. Este, es un polvo
  que por su alto contenido de sodio, se hace necesario
  desecharlo totalmente, ya que afecta negativamente la calidad
  del producto terminado.

Por turno, la cantidad estimada de fino de cabo que se
produce, es de cinco (5) a seis (6) sacas, cada saca llena tiene
un peso aproximado de 1 tonelada, es decir, que se desechan
aproximadamente seis (6) toneladas de este material por
turno.

• El segundo caso, es la cantidad de mezcla que se
  adhiere a las paredes de cada una de las mezcladoras, la cual
  no se puede utilizar como desecho verde, por que luego de
  estar sometida por largo tiempo a altas temperaturas durante
  el mezclado, pierde características físicas y
  químicas necesarias para garantizar la calidad del
  producto. Por lo tanto, esta mezcla es desechada
  completamente cada vez que se realiza la parada general de
  mantenimiento de Planta Carbón (cada 3 ó 4
  semanas).

• PRINCIPALES CAUSAS QUE OCASIONAN LAS DISTINTAS
  FUGAS DE MATERIA PRIMA EN LOS DIFERENTES SISTEMAS DE MANEJO
  DE MATERIALES DEL PROCESO

Dentro del proceso de fabricación de
ánodos verdes, la causa principal por el cual se presentan
todos los casos de fugas y descarte de materia prima, es el tipo
de material que se maneja en el mismo. Tanto el Coque como el
Cabo, son materiales altamente abrasivos, lo cual ocasiona el
desgaste constante de las estructuras y piezas de los diferentes
equipos, así como también de los bajantes y
conductos que trasladan material de un lugar a otro y de un
equipo a otro.

También existen otras causas que afectan el
manejo adecuado de la materia prima, las cuales se mencionan a
continuación:

• a. Utilizar los equipos por encima de su
  capacidad, tal es el caso del elevador M1-13 (Sistema de
  Coque), que por daños en los cangilones y en la correa
  motriz se producen trancas en el equipo, por tal
  razón, existe la necesidad de desviar el material por
  la tolva de transferencia de la correa M3-16 a la M3-17,
  ocasionando derrames de material, debido a que el flujo del
  mismo supera su capacidad. (Ver Anexo 7)

• b. Variaciones en el diseño original del
  sistema de manejo de materiales, tales como:

• Anteriormente las tolvas S-23 y S-24 (Sistema de
  coque), contaban con un alimentador vibratorio, el cual
  permitía la descarga moderada del coque a la correa
  M3-16 sin ocasionar derrames por los laterales. Actualmente,
  debido a que el alimentador vibratorio cumplió con su
  vida útil, se adaptaron dos (2) tornillos sin fin, uno
  para cada tolva, los cuales bajan el material al mismo
  tiempo, sobrecargando la correa y ocasionando fuga de
  material constante en la descarga.

• El sistema de descarga del Molino Doble Rodillo
  (Sistema de Desechos Verdes), era de tipo zigzag, el cual
  tenía la función de regular el flujo de
  descarga del material al tornillo M2-1. Actualmente, este
  equipo no funciona con ese sistema, por lo que ahora la
  descarga del material al tornillo es directa, ocasionando
  fugas de material debido al impacto que se genera en la
  salida del mismo.

• c. Ausencia de protectores laterales en las
  descargas de las correas, que impida el derrame de
  material.

• d. Ausencia de compuertas o válvulas que
  regulen el flujo de salida del material en la descarga de los
  silos, lo cual genera derrames y sobrecarga en los equipos
  donde es depositado.

• e. El espacio de descarga del coque en el
  almacén, no esta delimitado, tal situación
  permite que los camiones descarguen e cualquier espacio fuera
  del mismo, sin tomar en cuenta la presencia de alcantarillas
  por donde se pierde parte del material.

• PROPUESTAS DE MEJORAS PARA EL SISTEMA DE MANEJO
  DE MATERIALES

A continuación se mencionan una serie de
alternativas viables, cuya implementación ayudaría
a disminuir la fuga de material en el manejo, durante los
procesos de trituración, molienda y clasificación
que se llevan a cabo en el Proceso de Fabricación de
Ánodos Verdes.

• 10. Elaborar un plan de inspección para
  cada uno de los sistemas de manejo de materiales, que
  garantice el funcionamiento adecuado de los mismos y se
  eviten paradas imprevistas por intervenciones de tipo
  correctivas a estructuras y equipos.

• 11. Realizar reparaciones mayores al Elevador
  M1-13 (cambio de cangilones y correa motriz), ya que
  actualmente se encuentran en un estado avanzado de
  deterioro.

• 12. Considerar nuevamente, la
  instalación del sistema de descarga tipo "zigzag" en
  el Molino Doble Rodillo.

• 13. Considerar, la instalación de un
  Alimentador Vibratorio en las tolvas S-23 y S-24 del Sistema
  de Coque. Son instalados comúnmente debajo de silos,
  depósitos o tolvas, dirigiendo la masa de materiales a
  granel sobre correas, roscas transportadoras, etc. Estos
  equipos cumplen la función de dosificadores y
  además reemplazan las roscas helicoidales con
  simplicidad y menor desgaste, por no tener piezas giratorias
  en contacto con el material. (Ver anexo 14)

• 14. Considerar, la instalación de Camas
  de Impacto en la correa M3-9, específicamente en las
  áreas donde descargan las mezclas las correas M3-8 y
  M3-5. Este sistema, es un nuevo concepto para el soporte de
  correas transportadoras en áreas de transición,
  convirtiéndose en una solución para el impacto
  y desgaste a los cuales están sometidas. (Ver anexo
  15)

• 15. Colocar Guarderas Laterales (protectores
  laterales) resistentes al desgaste, en las zonas de carga y
  descarga de las correas transportadoras. La goma para
  Guarderas laterales evita daños en la cubierta y
  bordes de la correa, aumentando así su vida
  útil. El material transportado, se mantiene dentro de
  las ranuras, y de esta forma se evita el derrame del mismo.
  (Ver anexos 16)

• 16. Los bajantes, conductos y protectores
  laterales que se instalen en planta, deben estar elaborados
  de materiales resistentes al desgaste y a impactos, tales
  como: Acero al carbono (resistentes al desgaste por impacto)
  y Hierros Blancos al Cromo-Níquel (con elevada
  aleación de cromo), los cuales tienen una gran
  importancia industrial, ya que han sido utilizados por
  más de 50 años con resultados eficientes y a
  bajo costo, en procesos donde existe molienda y
  trituración de materiales abrasivos.

• 17. Desincorporar conductos con avanzado estado
  de desgaste en su estructura e instalar nuevos, tal es el
  caso del tubo que transporta la sobremedida del Cabo de la
  Cernidora CV3 a la Trituradora de Cono, el cual presenta
  numerosa intervenciones en su estructura (láminas
  soldadas).

• 18. Instalar Compuertas o Válvulas tipo
  cortina en la descarga de los silos, que regulen el flujo de
  la salida del material, evitando sobrecarga e impactos de
  descarga que deterioren constantemente la estructura y
  condiciones físicas de los equipos. Estas
  válvulas pueden ser operadas con activadores manuales
  (cremayeras) y neumáticos, además son de
  fácil instalación. (Ver anexos 17–
  18)

• CUANTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE
  LOS CARBONES RECHAZADOS

En el presente estudio, por medio de las observaciones
realizadas a las distintas etapas del proceso de
Fabricación de Ánodos, se pudo constatar la
existencia de factores que producen desviaciones en las
características físicas del producto terminado,
ocasionando una serie de defectos por atributos que obligan a
descartar el ánodo que al final del proceso presente
dichos defectos, debido a que su presencia en ellos
causaría efectos negativos durante el proceso de
electrólisis llevado a cabo en las celdas. (Ver Anexo
19)

Durante el tiempo de estudio en los meses de Abril,
Mayo, Junio y Julio, se tomaron como muestra los descartes
realizados en el turno de 7:00 a.m.-3:00 p.m. de lunes a viernes
(Ver sección de Apéndices), encontrándose de
esta manera un total de cinco (5) tipos de defectos (Porosos,
Laminados, Rotos, Altos y Alquitranados) en todo el universo de
la muestra estudiada. Los datos obtenidos en cuanto a la cantidad
y porcentajes de rechazos, se muestran en la tabla nº 7 y
son representados gráficamente por los gráficos 1 y
2, para su respectivo análisis.

Tabla Nº 7

Total Defectos por Atributos presentes en
los ánodos por los cuales son descartados

Gráfico 1. Total de Ánodos
descartados

Gráfico 2. Porcentaje de
Ánodos rechazados durante el estudio, por tipo de
defecto

Los resultados que se presentan en los gráficos 1
y 2, evidencian que del total de ánodos rechazados el 48%
presenta defecto por alta porosidad (porosos) en la superficie
del ánodo, seguido por un 22% de ánodos con
superficie laminada (laminados), e igualmente para ánodos
rotos. Finalmente el menor porcentaje de descarte se obtuvo en
ánodos con alto contenido de alquitrán
(alquitranados) en la mezcla y otros que sobrepasan la altura
establecida (altos), representando un 5 y 3%
respectivamente.

Es importante mencionar, que actualmente sólo
existe un parámetro guía por el cual los operadores
descartan los ánodos con defectos. Este tiene que ver con
las características físicas superficiales de los
ánodos, por lo que el porcentaje de descarte varía
según la carga de subjetividad y experiencia del operador
de turno al momento de realizar la inspección de los
mismos.

5.1 CAUSAS QUE PRODUCEN LOS DEFECTOS EN LOS
ÁNODOS

La aparición de los distintos tipos de defectos,
obedece a una serie de factores presentes en el proceso de
fabricación de ánodos, tales como, la materia
prima, equipos, manejo de materiales, mano de obra, etapas del
proceso, etc.

Luego de realizar un seguimiento al proceso, entrevistas
a técnicos de control de calidad, ingenieros de proceso y
supervisores de área, se logró sintetizar las
posibles causas que puedan estar originando la aparición
de los distintos defectos en los ánodos, las cuales se
presentan a continuación.

Ánodos Porosos: Este tipo de defecto
ocurre, cuando la granulometría del cabo se encuentra por
encima del rango (88 -94), creando espacios vacíos en la
mezcla, si la temperatura de mezcla es mayor de 160 ºC, al
ser vibrado crea un carbón poroso y de baja densidad,
así como también producto de alguna fuga a nivel de
conductos u otros equipos del sistema de alguna otra materia
prima del agregado seco de la receta, no pudiendo obtener de esta
manera una mezcla homogénea. (Ver Anexo 20)

Ánodos Laminados: Este tipo de defecto
ocurre, específicamente por dos razones, una por contar
con dos tipos de tecnologías de mezclado (KHD y
Patterson), una menos eficiente que la otra para alcanzar los 160
ºC de temperatura, trayendo como consecuencia descargas de
mezclas de forma intermitente y otra producto de las demoras en
el proceso a causa de las diferentes fallas que presenten los
equipos del sistema. Estas variaciones de temperaturas, traen
como consecuencia un ánodo con dos tipos mezclas de
temperaturas distintas, esta diferencia de temperatura no permite
que en el momento de vibrado estas mezclas se compacten de forma
homogénea, creando un ánodo con dos capas. (Ver
Anexo 21)

Ánodos Alquitranados: Un ánodo
con alto contenido de alquitrán es producido, por
deficiencia de material fino en la receta, a causa de fugas de
material por los equipos y por un mal manejo de la receta por
parte del operador del cuarto de control de la planta (se limitan
a bajar y subir los niveles de alquitrán en la mezcla, sin
variar los otros componentes de la misma). También se debe
a la descarga de la mezcla sin haber alcanzado la temperatura
adecuada (160 ºC), esto debido a la desviación de
temperatura que presentan los medidores en el panel (indican
temperaturas erradas), los cuales deben ser calibrados
constantemente.

Ánodos Rotos: Existen dos razones
principales, por las cuales se producen ánodos rotos. Una
a causa del tiempo en piscina y de la temperatura del agua,
cuando la bomba de recirculación del agua se daña,
el sistema de enfriamiento no funciona eficientemente,
manteniendo el agua con temperaturas altas lo cual no permite que
el ánodo reduzca su temperatura de 145 ºC a 90
ºC en su etapa de enfriamiento necesaria para que el
ánodo se haga más sólido. Otra, a causa de
los golpes y forma de apilamiento, producto del mal manejo
realizado por parte de los operadores de montacargas y
grúas. (Ver anexo 22)

Ánodos Altos: (altura mayor de 57 cm)
Este defecto se presenta cuando las temperaturas de mezclado
superan los 160 ºC, produciendo una mezcla seca y poco
maleable al momento de vibrocompactarla. También el exceso
de kilogramos de mezcla en la tolva de la prensa produce
ánodos con mayor altura, esto, a causa de problemas de
calibración en la balanza de la
vibrocompactadora.

También existen otros factores que influyen en
las condiciones físicas adecuadas para que el ánodo
no sea descartado. Estos factores se presentan en el proceso de
vibrado, desde el momento en que se distribuye la mezcla en el
molde de la vibrocompactadora, hasta el proceso de
vibrocompactado, los cuales se explican a
continuación:

La forma en que cae la mezcla de la balanza al molde de
la vibrocompactadora no es la más idónea, ya que la
distribución de la mezcla en el molde no es uniforme, lo
cual ocasiona que en el mismo carbón se encuentren
resultados distintos en los estudios físicos (Densidad y
Granulometría principalmente) a los cuales son sometidos
en laboratorio.

El Proceso de vibrado, no se está realizando de
forma adecuada, esto se evidencia en la apariencia física
del carbón ya vibrado, ya que por un lado del mismo la
mezcla se nota bien compactada (apariencia lisa) y por el otro
lado se observa una superficie irregular (apariencia porosa),
indicando que el proceso de vibrocompactado no es uniforme en
todo el espacio del molde. (Ver Anexo 23)

Se observa que aproximadamente en el segundo 20 durante
el proceso de vibrado (el cual dura 57 segundos aproximadamente),
la vibrocompactadora comienza a realizar saltos, lo cual pudiera
estar produciendo daños que desmejoran la calidad del
ánodo ya formado en el molde, tales como fracturas
internas que no pueden ser detectadas visualmente y que
afectarían la eficiencia de éste en la
celda.

A continuación, son presentadas de forma
gráfica todas las causas expuestas anteriormente en el
diagrama Causa-Efecto que muestra la figura 19.

Figura 19. Causas que originan la
aparición de defectos en los ánodos

Cada uno de los defectos por los cuales se realiza el
descarte de los ánodos, puede ocasionar efectos negativos
desde el punto de vista del rendimiento del ánodo en las
celdas, así como también de daños a la
misma. Por tal razón, es importante conocer el porque del
descarte de dichos ánodos, lo cual se explican a
continuación:

Ánodos Porosos: la presencia de gran
cantidad de poros en la superficie del ánodo, trae como
consecuencia que luego de ser horneados se puedan desintegrar
parte de ellos ya que su estructura deja de ser estable, lo cual
produciría residuos en la celda o en el peor de los casos,
pudiera partirse el ánodo dentro de la misma.

Ánodos Laminados: el hecho de producir
un ánodo con dos capas producto de dos mezclas distintas,
podría ocasionar que en la celda una de estas capas se
desprenda, lo cual contaminaría el aluminio producido y
paralizaría el proceso, además de utilizar horas
hombre extra para la extracción del ánodo y la
limpieza de la celda.

Ánodos Alquitranados: cuando los
ánodos presentan gran cantidad de alquitrán, traen
problema a la hora de ser horneados, ya que el calor lo evapora,
y en esos espacios del ánodo donde se encuentre acumulado
se tienden formar huecos, produciendo un carbón tipo
esponja, el cual va a tener un bajo rendimiento en las
celdas.

Ánodos Rotos: el ánodo roto puede
presentar grietas internas, ocasionando desprendimientos durante
la manipulación en el horno y en las celdas.

Ánodos Altos: estos ánodos que
supera los 60 cm de altura son descartados como desechos verdes,
ya que las dimensiones de los hornos (específicamente las
fosas de Hornos II) están diseñadas para alojar
carbones entre 55.5 y 57 cm de altura aproximadamente.
Además un ánodo alto tiende a ser seco y de baja
densidad lo cual ocasiona bajo rendimiento en las
celdas.

• ANÁLISIS DE LOS TIEMPOS CUANTIFICADOS EN
  LAS ESTAPAS DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE
  ÁNODOS VERDES.

El Proceso de Fabricación de Ánodos
Verdes, cuenta con ocho (8) etapas principales, cada una con un
tiempo promedio, que puede variar debido a factores que afecten
el flujo del proceso, tales como, fallas en los equipos, falta de
materia prima para el proceso y otros. Estas etapas se mencionan
a continuación y posteriormente serán presentados
los resultados de los tiempos obtenidos con su respectivo
análisis para cada una de ellas.

• a. Traslado de la Materia Prima de los Silos
  (12, 13, 14, 15 y 16) a la Balanza S17.

• b. Traslado de la Materia Prima de la Balanza
  S17 a la Tolva de Retención.

• c. Traslado de la Materia Prima de la Tolva de
  Retención a las Mezcladoras KHD y
  Patterson.

• d. Mezclado de la materia Prima (Mezcladoras
  KHD y Patterson).

• e. Traslado de las Mezclas, desde las
  mezcladoras a la Balanza de la Vibrocompactadora
  KHD.

• f. Vibrado de la Mezcla (Conformación
  del bloque anódico, Vibrocompactadora KHD).

• g. Enfriamiento del Ánodo
  (Piscina).

• h. Traslado del Ánodo de la zona de
  enfriamiento a la zona de almacenaje.

Es importante mencionar, que cada una de estas etapas
son controladas por medio de un tablero de control (Ver Anexo 7),
donde un operador se encarga de realizar todas las acciones
necesarias para dar continuidad al proceso productivo (cargas y
descargas de materia prima, descarga de mezcla, encendido y
apagado de los equipos, así como también el control
de los diferentes sistemas de manejo de materiales y de los
niveles de material en los distintos Silos de la
planta).

Por tal razón, se puede decir que el proceso
está controlado automáticamente, y que los tiempos
obtenidos durante el estudio son netamente tiempos de
máquina donde la mano del hombre no se encuentra
involucrada.

Para la toma de las muestras de los tiempos de las
diferentes etapas, se utilizó la metodología que se
explica de forma detallada en el Capítulo IV (Marco
Metodológico) del presente informe.

• TIEMPO DE TRASLADO DE LA MATERIA PRIMA DE LOS
  SILOS A LA BALANZA S17. (CARGA DE LA BALANZA)

Para realizar este estudio, se llevó un registro
de los tiempos de carga de la Balanza (un total de 20 muestras
aleatorias para cada caso (ver anexo 24), uno para la carga de la
materia prima de las mezcladoras Patterson (tiempo de carga para
3100 Kg.) y otro para la carga de la materia prima de las
mezcladoras KHD (tiempo de carga para 2200 Kg.).

A continuación se presentan los resultados
obtenidos del estudio:

Según los resultados presentados en las tablas 8
y 9, el tiempo promedio para la carga de 2200 Kg. es de 3 minutos
y 22 segundos y para la carga de 3100 Kg. es de 5 minutos y 3
segundos. Estos tiempos, pueden ser afectados
específicamente por los siguientes factores:

• a. Falta de algún material en los Silos
  de Materia Prima (12, 13, 14, 15 y 16).

• b. Fallas en algunos equipos del sistema, que
  demoren la carga de alguno de los silos de materia prima,
  tales como: fallas en los motores y reductores de los
  tornillos y elevadores, etc.

• c. Obstrucción de bandejas y tolvas
  debido a material grueso que se acumula e impide el flujo
  adecuado, tales como: bandeja del M1-1 y tolva receptora del
  alquitrán.

• TIEMPO DE TRASLADO DE LA MATERIA PRIMA DE LA
  BALANZA S17 A LA TOLVA DE RETENCIÓN. (DESCARGA DE LA
  BALANZA)

Para realizar este estudio, se llevó un registro
de los tiempos de descarga de la Balanza (un total de 20 muestras
aleatorias para cada caso (ver anexo 25), uno para la descarga de
3100 Kg. y otro para la descarga de 2200 Kg..

A continuación se presentan los resultados
obtenidos para esta etapa en las tablas # 10 y 11:

Como se puede notar en la tabla 10 y 11 de los
resultados, el tiempo de descarga de la balanza tanto para 3100
Kg. como para 2200Kg. es considerablemente rápido, ya que
el traslado del material se da en caída libre y
sólo depende de cuanto material esté adherido a las
paredes del conducto de descarga, lo cual puede ocasionar
obstrucción en el paso.

• TIEMPO DE TRASLADO DE LA MATERIA PRIMA DE LA
  TOLVA DE RETENCIÓN A LAS. (CARGA DE LAS
  MEZCLADORAS)

Para realizar este estudio, se llevó un registro
de los tiempos de carga para cada una de las Mezcladoras
según su capacidad (3100 Kg. o 2200 Kg.), acumulando un
total de 20 muestras aleatorias para cada caso. (Ver anexo
26)

A continuación se presentan los resultados
obtenidos para esta etapa en la tabla 11:

Tabla Nº 12

Tiempo promedio de carga de las
Mezcladoras

En esta etapa, al momento de la descarga del material
depositado en la tolva de retención, el operador
selecciona en el panel de control la mezcladora que va a ser
cargada y a través de conductos y tornillos para el caso
de las mezcladoras 5 y 6 es trasladado el material a las
mismas.

El tiempo promedio de carga de las mezcladoras, tal como
se observa en la tabla 12, presenta variaciones, que dependen
específicamente de tres (3) factores, los cuales se
mencionan a continuación:

• a. Material adherido a los conductos por medio
  de los cuales son cargadas las mezcladoras, ocasionando la
  obstrucción del mismo.

• b. Debido a que las mezcladoras no se
  encuentran a una misma distancia de la tolva de
  retención, los tiempos de cargas varían de
  acuerda a la longitud del conducto que le distribuye el
  material.

• c. ** Para el caso de las mezcladoras 5 y 6 se
  utilizan dos tornillos sin fin, ya que la distancia de la
  tolva de retención a ellas es más larga en
  comparación con las demás, por tal
  razón, el tiempo de carga de estas mezcladoras es
  mayor.

• TIEMPO DE MEZCLADO PARA CADA UNA DE LAS
  MEZCLADORAS EN SERVICIO

Para realizar este análisis, fue necesario llevar
un registro de los tiempos de carga y descarga de las distintas
mezcladoras que durante el estudio estuvieron en servicio y que
hayan alcanzado la temperatura óptima de descarga de las
mezclas (160ºC), siendo éste el tiempo óptimo
de mezclado.

Este registro, se llevó a cabo por tres meses
seguidos (Abril, Mayo y Junio), tomando para cada mes, un total
de veinte (20) muestras aleatorias a cada mezcladora. (Ver anexos
27, 28 y 29)

Las mezcladoras realizan un trabajo continuo para
producir así la mezcla anódica, la mezcladora
empleará un tiempo de mezclado y alcanzará una
temperatura de mezclado, estos dos parámetros dependen de
la eficiencia de calentamiento del equipo y del buen control por
parte del operador de los tiempos de carga y descarga.

A continuación se presentan los resultados
obtenidos del estudio de tiempo óptimo de mezclado de las
diferentes mezcladoras, por medio de tablas y gráficos
para su respectivo análisis.

Tabla Nº 13

Resultados de los Tiempos promedios de
mezclado para cada mezcladora por los meses de Abril, Mayo y
Junio

Gráfico 3. Tiempo óptimo de
mezclado para las mezcladoras Patterson

El gráfico 3 presenta el tiempo promedio de cada
mezcladora Patterson por los tres meses de muestra (ver tabla
13), y se evidencia claramente que la mezcladora Patterson # 5
alcanza la temperatura óptima de mezclado en menor tiempo
(48 minutos) en comparación con las otras, pero esto se
debe a que la carga de esta mezcladora (2200 Kg.) es menor a las
otras, las cuales se cargan con 3100 Kg.

Por tal razón, la mezcladora Patterson # 1, es la
más eficiente en el calentamiento, ya que requiere menor
tiempo en alcanzar los 160ºC de temperatura. El tiempo
promedio de mezclado para esta mezcladora es de 50,37 min:seg
considerándose éste como el tiempo óptimo de
mezclado para las Patterson.

Gráfico 4. Tiempo óptimo de
mezclado para las mezcladoras KHD

Igualmente, para el caso de las mezcladoras KHD, el
gráfico 4 presenta el tiempo promedio de cada mezcladora
KHD por los tres meses de muestreo (ver tabla 12), y muestra
claramente que la mezcladora KHD # 9 alcanza la temperatura
óptima de mezclado en menor tiempo en comparación
con las otras.

Por tal razón, la mezcladora KHD # 9, es la
más eficiente en el calentamiento, ya que requiere menor
tiempo en alcanzar los 160ºC de temperatura, con una carga
mayor (3100 Kg.) que las demás. El tiempo promedio de
mezclado para esta mezcladora es de 64 minutos,
considerándose éste como el tiempo óptimo de
mezclado para las mezcladoras KHD.

A través del presente análisis se puede
constatar, que la eficiencia en el calentamiento de la mezcla
anódica de las mezcladoras Patterson es mayor con respecto
a la Mezcladoras KHD. Esta situación se debe al sistema de
calentamiento que posee cada mezcladora, las Patterson cuentan
con un sistema de calentamiento tipo Serpentín y las KHD
tipo Camisa, estos sistemas tienen que ver con la forma en que se
distribuye el aceite terminol que calienta la mezcla durante el
proceso de mezclado, siendo una más eficiente que el
otro.

Cabe destacar, que el tiempo de mezclado, también
es afectado por los distintos atrasos que se presentan durante el
proceso de fabricación, por lo que en oportunidades este
puede ser bastante alto, ya que dichos atrasos impiden la
descarga de las mezclas. Entre los atrasos más ocurrentes
podemos mencionar los siguientes:

• Fallas y reparaciones en la Vibrocompactadora
  KHD

• Problemas en el Conveyor Aéreo

• Falta de Formaletas

• Reparaciones en la correa M3-9

• TIEMPO DE TRASLADO DE LAS MEZCLAS DESDE LAS
  MEZLADORAS HASTA LA BALANZA DE LA VIBROCOMPACTADORA
  KHD

Esta etapa comienza, justo en el momento que cada
mezcladora es descargada. La mezcla se traslada a través
de las correas M3-8, M3-5 y M3-9 hasta la Tolva S25, donde se
almacena por corto tiempo mientras se traslada constantemente a
través de un transportador de bandeja (M4-7) hasta la
tolva de la balanza de la vibrocompactadora.

Para realizar este estudio, se registraron dos (2)
tiempos, el tiempo de traslado de las mezclas desde las
mezcladoras hasta la tolva S25 y el tiempo de traslado de la
tolva S25 a la tolva de la balanza de la vibrocompactadora. (Ver
anexo 30)

Los resultados de estos tiempos, son presentados a
continuación en la tabla 13, para su respectivo
análisis.

Tabla Nº 14

Resultados de los tiempos de traslado de
la mezcla desde las mezcladoras hasta la
vibrocompactadora

La tabla 14, muestra claramente que el tiempo promedio
que transcurre mientras la mezcla se traslada de la tolva S25
hasta la vibrocompactadora es de 10,14 minutos y que los
demás tiempos varían a causa de la distancia en que
se encuentra cada mezcladora de la correa M3-9.

Observando el croquis que muestra la figura 20, se puede
entender esta última afirmación, el cual presenta
la distribución y posición de cada mezcladora,
pudiendo notar que las mezcladoras que se encuentran más
alejadas de la correa M3-9 son, la 5 y la 6, por lo que las
mezclas de ambas tardan más tiempo en llegar a la tolva de
la vibrocompactadora, mientras que las demás presentan
tiempos muy aproximados. (ver valores en la tabla 14).

Figura 20. Vista de Planta.
Distribución y posición de las
mezcladoras

• TIEMPO DE VIBRADO DE LA MEZCLA
  ANÓDICA

El proceso de vibrado comienza cuando la balanza pesa
una cantidad aproximada de mezcla (960-980 Kg) y luego la
deposita en la caja molde de la vibrocompactadora, a partir de
ese momento la mezcla anódica es vibrocompactada hasta
formar bloques de carbón (ánodos).

Para realizar este estudio, se llevó un registro
del tiempo de vibrado y de fabricación del ánodo,
para un total de 15 observaciones, los cuales se muestran en el
anexo 31. El resultado del tiempo promedio de vibrado y
fabricación del ánodo, se muestran a
continuación en la tabla 15.

Tabla Nº 15

Tiempo promedio de vibrado y
fabricación del ánodo

El tiempo promedio de vibrado de la mezcla, según
muestra la tabla 15 es de 57,47 segundos y el tiempo de
fabricación es de 2,07 minutos, se podría decir que
estos tiempos se mantienen constantes, ya que la máquina
está programada para que el proceso de vibrado se realice
en ese tiempo y las variaciones que presenta son en
milésimas de segundos.

A continuación se presenta el gráfico 5,
en este se evidencian las variaciones de tiempo en el proceso de
vibrado de la mezcla anódica.

Gráfico 5. Tiempos de vibrado y
tiempo promedio

• TIEMPO DE ENFRIAMIENTO DEL
  ÁNODO

El proceso de enfriamiento del ánodo, se lleva
acabo en una piscina con capacidad actual de 27 ánodos,
donde permanecen sumergidos hasta que su temperatura varíe
de 145 ºC a 90 ºC aproximadamente (Ver Anexos 8 y 9).
Para el análisis de esta etapa, se realizaron un total de
15 observaciones aleatorias durante el estudio. (ver anexo
32)

En la tabla 16, se muestra el tiempo promedio de
enfriamiento del ánodo, el cual es de 61,40 minutos y
puede variar principalmente por tres razones que se mencionan a
continuación.

• a. Cantidad de Formaletas en
  servicio

• b.  Operador de turno y

Partes: 1, 2, 3