Hierro y Acero Edición 40 by AIST México

Octubre - Diciembre 2009

EDITORIAL • La dinámica económica actual del acero y las ferroaleaciones ACERÍA • Uso y limitaciones de grandes longitudes de arco en la operación de hornos eléctricos ENTORNO ACERERO • 2o Congreso del Mercado del Acero CANACERO • Aventaja siderurgia mexicana en acciones de mitigación de efectos del cambio climático • Desarrollo sustentable de la siderurgia • Canacero impulsa proyectos de arquitectura de estudiantes mexicanos SEMBLANZA • Minera Autlán una empresa siderúrgica LAMINACIÓN • Aplicación de los sistemas difusos tipo-2 para el modelado y control de la temperatura de la parte frontal de la cinta a la entrada del enrollador PROCESOS Y USOS DEL ACERO • Prototipo de automóvil usando una fuente alterna pro medio ambiente

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La dinámica económica de las ferroaleaciones y del acero siempre ha guardado una relación por demás estrecha, debido a su naturaleza siderúrgica y la innegable complementariedad de ambas familias de productos. Consecuentemente, el boom experimentado por el acero en el 2008 y la inevitable corrección que se ha vivido en gran parte del 2009, ha tenido un eco idéntico en las ferroaleaciones, tanto en su demanda como en sus insumos. Las dramáticas caídas registradas por la producción de acero en prácticamente todas las regiones del mundo -exceptuando a China-, restringieron la demanda global de ferroaleaciones en la misma medida. Sin embargo, la industria mundial respondió con gran disciplina ajustando la oferta de ferroaleaciones de acuerdo a las necesidades del mercado. En el terreno nacional, esta política no fue la excepción y la producción mexicana enfrentó con ﬂexibilidad la contracción del mercado, apegándose a la demanda de las acerías en el país. Afortunadamente, el entorno ha comenzado a reaccionar favorablemente desde mediados del tercer trimestre y vemos con satisfacción una recuperación constante tanto en los volúmenes de producción de acero como en sus precios en el mundo occidental. En México, la producción de ferroaleaciones nuevamente se ha alineado a esta cambiante dinámica, procurando siempre satisfacer la demanda nacional y extranjera con productos y servicio de calidad mundial No obstante lo anterior, consideramos que es necesario guardar una actitud de prudencia respecto al futuro. Las perspectivas en el corto plazo son indudable-

mente mejores que las observadas en el primer semestre del año; pero aún así es indispensable que la economía mundial manifieste un fortalecimiento mayor que impulse de una manera sostenida y real a los sectores consumidores de acero. De igual forma, no debemos dejar de considerar que los ciclos económicos son ahora mucho más cortos que en el pasado, por lo que esta variable debe tener un peso específico en todas las decisiones que se tomen. En el caso de las ferroaleaciones de manganeso, vemos el futuro con un optimismo prudente. La industria mexicana está preparada con la mejor tecnología, experiencia y flexibilidad operativa para atender la demanda nacional de acuerdo al ritmo que la economía actual impone. Con orgullo, en Minera Autlán ofrecemos una amplia variedad de productos de manganeso, desde los más básicos hasta los más sofisticados, dando, desde nuestros hornos eléctricos de arco sumergido, las mejores ferroaleaciones para las acerías mexicanas y del mundo.

editorial

La Dinámica Económica Actual del Acero y las Ferroaleaciones

César Augusto Reséndiz Silva Gerente de Análisis Económico Compañía Minera Autlán, S.A.B. de C.V.

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directorio Vol. X No. 40 iembre Octubre - Dic

CONSEJO DE ADMINISTRACIÓN Valente Delgado González, AHMSA Presidente Porﬁrio González Mier, GRUAS PMP Vicepresidente Ignacio Álvarez Elcoro, FIME, UANL Secretario Héctor Morales González, ACEROTECA Tesorero Félix Cárdenas Villarreal, Consejo Consultivo Rafael González de la Peña, Consejo Consultivo

2009

EDITORIAL ómica actual del acero y • La dinámica econ nes las ferroaleacio tudes ACERÍA s de grandes longi • Uso y limitacione ción de hornos de arco en la opera eléctricos ACERERO ENTORNO Mercado del Acero • 2o Congreso del CANACERO en acciones urgia mexicana • Aventaja sider efectos de mitigación de tico del cambio climá siderurgia la de e ntabl • Desarrollo suste lsa proyectos anos • Canacero impu de estudiantes mexic de arquitectura

CONSEJO EDITORIAL Ramiro A. García Fuentes, GRUPO CAPSA Miguel A. Muñoz Ramírez, UNIVERSIDAD TECMILENIO Ignacio Álvarez Elcoro, FIME UANL Gerardo Maximiliano Méndez, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE N.L. Myrna Molina Reyna, AIST MÉXICO

SEMBLANZA úrgica una empresa sider • Minera Autlán N LAMINACIÓ os los sistemas difus • Aplicación de lado y control tipo-2 para el mode l ra de la parte fronta de la temperatu da del enrollador de la cinta a la entra PROCESOS ACERO Y USOS DEL óvil usando • Prototipo de autom

índice

Minera Autlán. ferroaleación, la e d o ad ci Ollas de va

EDITORIAL • La dinámica económica actual del acero y las ferroaleaciones

5 ACERÍA • Uso y limitaciones de grandes longitudes de arco en la operación de hornos eléctricos

15 ENTORNO ACERERO • 2o Congreso del Mercado del Acero

18 CANACERO • Aventaja siderurgia mexicana en acciones de mitigación de efectos del cambio climático • Desarrollo sustentable de la siderurgia • Canacero impulsa proyectos de arquitectura de estudiantes mexicanos

24 SEMBLANZA • Minera Autlán, una empresa siderúrgica

28 LAMINACIÓN • Aplicación de los sistemas difusos tipo-2 para el modelado y control de la temperatura de la parte frontal de la cinta a la entrada del enrollador

32 PROCESOS Y USOS DEL ACERO • Prototipo de automóvil usando una fuente alterna del medio ambiente

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INTEGRANTES DE COMITÉS Industrial Acerías: Antonio Uribe, MELTER, Marco Herrera, TERNIUM Florentino Luna, TYPSSA Fernando Zapata, METALOIDES. Demetrio Velasco, AMI GE, Luis Jorge Vélez, AHMSA, Rubén Lule, ARCELOR MITTAL, Ramiro García, GRUPO CAPSA, Javier Sandoval, AHMSA Industrial Laminación: Emiliano Montoya, GRUPO CAPSA, Luis Leduc, TERNIUM, Homero Pérez, AHMSA, Enrique Lara, TERNIUM, Fernando Pruneda, AHMSA, Julio Muñoz SMS SIEMAG, Eliseo Gutiérrez, AHMSA, Rafael Colás, FIME UANL, Héctor Morales, ACEROTECA CONACYT, Programas Educativos y Becas: Rafael Colás FIME UANL, Alberto Pérez FIME UANL, Édgar García, FIME UANL. Museo del Acero: Alberto Pérez, UANL Comunicación Electrónica: Ovidio Molina, TERNIUM Relación AIST EU: Felipe Villarreal, MELTER, Relación CANACERO: Porfirio González, GRUAS PMP Octavio Rodríguez, AMI GE Promoción Membresía: Julio Muñoz SMS SIEMAG PUBLICAMOS TUS ARTÍCULOS Publica tus artículos e investigaciones sobre la industria del hierro y el acero en nuestra revista. Envía tu material escrito (máximo tres cuartillas) y las fotos e ilustraciones necesarias. Asegúrate de que tu escrito tenga enfoque práctico a la mejora de la calidad, la productividad o la solución de problemas específicos, así como una conclusión. Envía tus trabajos debidamente identificados y firmados a: info@aistmexico.org.mx rgarcia@capsagpo.com Revista Trimestral Octubre-Diciembre del 2009. Editor Responsable: Myrna Soledad Molina Reyna. Número de Certificado de Reserva otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor: 04-2004-073014323400-102. Número de Certificado de Licitud de Título: 13029 Número de Certificado de Licitud de Contenido: 10602. Domicilio de la Publicación: Tampico No. 218, Col. Las Brisas, Monterrey, N.L. C.P. 64780. Imprenta: Editora El Sol, S.A. de C.V. Washington No. 629 Ote. Monterrey, N.L. C.P. 64000. Distribuidor, AIST Capítulo México, A.C. Tampico No. 218, Col. Las Brisas , Monterrey, N.L. C.P. 64780. Tiraje: 1,500 ejemplares.

acería

USO Y LIMITACIONES de Grandes Longitudes de Arco

en la Operación de Hornos Eléctricos Resumen: Resum

Said Alameddine* - José Ignacio de la Peña* Wayne Adams** - Ben Bowman ** - Nicolás Lugo** * GrafTech International Inc, – Europe ** GrafTech International Inc., - USA

En la continua jornada para incrementar la productividad, los acereros siempre consideran el aumento de la potencia eléctrica como la primera opción. Una de las opciones para tal ﬁn consiste en el incremento de la corriente de operación. El incremento de la potencia a través de la corriente tiene sus limitaciones prácticas y de diseño, por ejemplo, los cables, los transformadores y los interruptores del horno tienen límites de capacidad de corriente que no se debe sobrepasar. El consumo de electrodos sería otra consideración importante antes de decidir el incremento de la corriente de operación, como medio para incrementar la potencia del horno. Por lo anterior, la tendencia de hoy día es la de incrementar el voltaje secundario. En la actualidad muchas acerías trabajan con voltajes del orden de los 1000 voltios (V), en tanto que el máximo voltaje registrado en operación normal de hornos es del orden de los 1400 V, en tanto que, de acuerdo a nuestra base de datos, el máximo voltaje instalado es de 1700 V. En cuanto al voltaje de arco, los valores máximos registrados en hornos de corriente alterna son de 650 V, mientras que en corriente directa éstos varían de 600 a 800 V, típicamente. El objetivo de este trabajo es la exploración de las oportunidades de incrementar el voltaje de arco en los hornos de corriente alterna, con el ﬁn de aumentar el nivel de productividad.

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acería 1- INTRODUCCIÓN Uno de los medios para incrementar la productividad es por medio de niveles más altos de potencia. Dado que la potencia es el producto de la corriente y voltaje, incrementando el valor de uno de los dos componentes conduce al aumento de potencia. Existen, sin embargo, ventajas en el uso de mayores voltajes de operación: • • •

Reducción de las pérdidas eléctricas Reducción del consumo de electrodos Reducción del ﬂicker, dado que la ruta para aumentar el voltaje es a través de incremento de la reactancia de operación.

Existen ciertas limitaciones, sin embargo, en cuanto a los niveles de voltaje de arco que se podrían obtener en cada caso en particular. En este trabajo se discuten los requerimientos de diseño y de operación, necesarios para solucionar ciertos problemas asociados con el uso de mayores voltajes en los hornos de arco eléctrico. 2- LA SITUACIÓN ACTUAL Enseguida se presentará un breve resumen de la situación actual. Las ﬁguras 1-a a la 1-c muestran los histogramas de voltajes disponibles en instalaciones alrededor del mundo, la ﬁgura 1-a muestra los voltajes más altos instalados

mientras que la figura 1-b despliega los máximos voltajes en operación y, finalmente, la figura 1-c que incluye el histograma de voltajes de arco en operación; para este mismo grupo de hornos. Las figuras 2 y 3, muestran la potencia de operación de estos hornos, en función del diámetro del horno y del voltaje máximo utilizado (respectivamente). Como se podrá ver en las gráficas, existe una gran dispersión. Por otro lado, es de notar también, el hecho de que existen muchas operaciones que alcanzan niveles de potencia superiores a los 100 MW. 3- FACTORES QUE LIMITAN EL USO DE ALTO VOLTAJE DE OPERACIÓN 3-a: Limitaciones debidas a la profundidad de la escoria espumante y pérdidas térmicas. Como es del conocimiento general, para evitar el desgaste de los refractarios, paneles refrigerados y pérdidas térmicas durante la operación del HEA, es imperativo que los arcos permanezcan cubiertos durante la etapa de baño plano en la colada. A medida que se incrementa la longitud de los arcos, se requiere una mayor profundidad o cantidad mayor de la escoria necesaria para proteger las paredes. Existe la posibilidad que este incremento de es-

Figuras 1-a, b, c: Máximo voltaje secundario disponible y utilizado en las instalaciones de HEA.

Figuras 2 y 3. Potencia de operación en función del diámetro del HEA (2) y de voltaje de operación (3). 6 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

acería coria en la operación haga disminuir la eﬁciencia térmica total del horno. ¿Sería posible incrementar el gradiente de voltaje (V/mm), de manera que pudiéramos obtener un voltaje mayor por milímetro? Si fuera posible incrementar el gradiente V/mm, entonces podríamos operar a valores de voltaje mayores, sin necesidad de mayores longitudes de arco ni escorias más profundas. Los constituyentes del plasma del arco determinan el gradiente de voltaje (V/mm). En el caso de los arcos cubiertos con escoria espumante, los constituyentes del plasma de estos arcos provienen de los elementos del medio que los rodean, en este caso, el calcio, proveniente de la escoria, el hierro del metal fundido y el carbono de los electrodos de graﬁto. De estos elementos, en particular el calcio y el hierro son fáciles de ionizar y juntos determinan las propiedades físicas del plasma del arco, incluido el gradiente de voltaje del mismo. Para incrementar el valor de voltaje por unidad de distancia, sería necesario sustituir estos elementos por otros de valores más altos de ionización, tales como oxígeno, nitrógeno, hidrógeno o carbón. Para lograr este propósito se han hecho experimentos inyectando gases tales como vapor de agua (H2O) y metano CH4(1). En principio el resultado de estos experimentos fue positivo, en cuanto a la obtención de mayores valores de voltaje por unidad de distancia (mm) pero los problemas técnicos y el costo

relacionados con este proceso no favorecieron su implementación. 3-b: Limitación debida a la incidencia de “arqueos” entre las mordazas arriba de la bóveda. Debido a que no siempre se puede evitar la presencia de ﬂama o gases calientes entre las mordazas del horno, existe siempre el riesgo de formación de cortocircuitos entre las mordazas a medida que el voltaje entre éstas se incremente. Arcos eléctricos de muy breve duración (evidentes por las ruidosas explosiones que los acompañan) ocasionan daños en las mordazas y demás componen-

Figura 4: Arreglo de mordazas en hornos modernos con círculo de electrodos reducido.

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acería tes del secundario del sistema de potencia. Estos arcos, cuando se presentan son de muy poca duración debido a que el arco es repelido por los campos magnéticos de la misma forma que sucede en los interruptores de circuitos eléctricos. En sí, estos eventos cuando suceden de manera aislada no causarían mucho daño a las mordazas, pero la repetición frecuente de estos fenómenos podría desarrollar efectos indeseados. Una tendencia relativamente reciente en el diseño de hornos consiste en arreglar el círculo de electrodos lo más estrecho posible (ver figura anexa). La práctica común de habilitar el levante automático de los electrodos cuando la protección contra demanda máxima actúa hace más grave aun la situación en algunos hornos, cuando esto sucede, el voltaje entre las mordazas es aun mayor que en condiciones normales de operación. La eficiencia del sistema de extracción de humos juega un papel importante durante estos eventos, entre mayor sea la presencia de flamas en los puertos de la bóveda, mayor será el riesgo de generación de arcos entre las mordazas. 3-c: Limitaciones debidas a la presencia de arcos eléctricos debajo de la bóveda. Un problema relativamente semejante ha sido observado con más frecuencia el flujo de corriente eléctrica en patrones alternos a la corriente del arco. El nivel de corriente alcanzado en algunos casos es tal que interfiere con la regulación de posición automática de los electrodos, la cual, en un intento de mantener el punto de operación en corriente, actúa elevando los electrodos. Colegas nuestros reportaron primeramente este fenómeno en la Conferencia de Horno Eléctrico de Venecia en el 2002 (2). En esa conferencia se usó el término de “arqueos inusuales” debido a que visto desde afuera, los electrodos se comportan de una manera “inusual” cuando este fenómeno se hacía presente. A partir de entonces, hemos obtenido evidencia concluyente de que al menos parte de esos efectos indeseables que llevan al levantamiento de electrodos, ocurren justo debajo de la bóveda. Ya sea debido a que la corriente fluye entre los electrodos debido a contacto físico entre éstos y los puertos de la bóveda, o bien que el flujo de corriente sea de una fase hacia la coraza metálica del horno, y de ahí al baño líquido; por el mismo efecto de conducción eléctrica. Todavía no se ha determinado con certeza cuáles son los parámetros de la operación que conducen a la presencia de estos fenómenos. Las condiciones de la fase caliente de la delta de refractario, ya por estar altamente impregnada de partículas metálicas o bien por las altas temperaturas debidas a la combustión de monóxido de carbono o de finos de carbón, parecen tener relevancia en el caso. Obviamente, la distancia entre los electrodos y el orificio de la delta deberán ser también muy importantes. 8 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

En cuanto a las mordazas, los gases calientes son conductores eléctricos. Cualquier cosa que los haga más conductores de lo normal (alta temperatura / finos de carbón, etc.), aumenta el riesgo de arqueos entre las mordazas. Todo esto se hace más crítico en presencia de voltajes secundarios mayores, hornos con círculo de electrodos muy reducido, así como en casos de sistemas de extracción de humos deficiente, etcétera. El tema de “arqueos” a través de los gases presentes en el HEA será tratado con más detalle posteriormente. Uno de los factores que se ha probado de utilidad en estos casos, sin embargo, es el uso de los sistemas de enfriamiento de electrodos por medio de anillos de aspersión de agua. La presencia de una capa uniforme de agua en la superficie de grafito del electrodo ayuda a mantenerlos fríos, inhibiendo el flujo de corriente de los electrodos hacia el medio gaseoso que lo rodea. 3-d: Limitaciones debido a erosión de la bóveda y delta debido a la radiación de calor. La radiación interceptada por la delta aumenta a medida que se incrementa la longitud del arco, especialmente durante el período inicial de la colada, en la etapa de profundización. Otro punto de vital interés en este aspecto, es la distancia entre la chatarra sólida y la parte interna de la bóveda después del recargue. 3-e: Limitaciones debido a la capacidad de los interruptores de circuito. La capacidad de interrupción de los interruptores de circuito se ha incrementado con el paso de los años. Hoy en día la máxima capacidad de interrupción típica para un circuito de 33 a 34.5 kV es del orden de los 3000 Amperios. Basado en lo anterior, la máxima capacidad eléctrica disponible para un HEA es de 171 a 190 MVA. Si bien la práctica convencional es la de interrumpir el flujo de corriente subiendo los electrodos antes de operar los interruptores, los fabricantes tienen que considerar las emergencias que en ocasiones conducen a interrupciones bajo carga, a la hora de diseñar los sistemas de relevación de los hornos Existe, sin embargo, la posibilidad de enlazar dos interruptores en paralelo, pero la ventaja de interrupción es relativamente pequeña. Así mismo, los interruptores pueden sufrir sobrecalentamiento durante etapas prolongadas de interrupción de altas corrientes, conduciendo así a la degradación de las placas de contacto. 3-f: Limitaciones debido a inestabilidad del circuito eléctrico. Esto está relacionado con la combinación de alto voltaje –

acería baja corriente – alto factor de potencia en la operación. La corriente máxima de operación de los transformadores de horno no se da en los “taps” de máximo voltaje secundario. Los transformadores generalmente se diseñan para operar a máxima potencia aparente (MVA) solamente en unos cuantos “taps” o derivaciones. Esta situación se debe en muchos casos a cuestiones de diseño. Para poder operar en niveles estables, un valor de factor de potencia suﬁcientemente bajo será necesario. En este punto cabe también mencionar la eliminación de los circuitos de conexión delta – estrella que anteriormente se usaban para reducir el voltaje del secundario. Lo anterior conlleva a la incapacidad de algunos hornos de operar a niveles adecuados de estabilidad eléctrica sin el uso de reactores.

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3-g: Limitaciones debido a inestabilidad del arco mismo. No tenemos conocimiento de las limitaciones en cuanto a longitud de arco, considerando que haya suﬁciente voltaje para mantenerlo. Se sabe sin embargo que los arcos demasiado largos van siempre acompañados con cierta inestabilidad de por sí. La estabilidad del jet de plasma gaseoso generado por el efecto magnético de arco pierde velocidad a medida que éste se aleja del punto de generación en el electrodo. Entonces, para un valor de intensidad de corriente dado, la estabilidad del arco disminuye a medida que se incrementa su longitud. Dicha inestabilidad podría también conducir a la extinción temporal del arco, durante la etapa crítica de inicio de fusión. Contrariamente, la estabilidad del arco se incrementa en función de la corriente de operación. Esto ha permitido que los hornos de corriente directa (CD) que generalmente operan a mayores niveles de corriente que los hornos de corriente alterna (CA), operen con arcos más largos. Cabe sin embargo mencionar que se ha determinado que las ﬂuctuaciones del arco son mayores en los hornos de corriente directa. 3-h: Limitaciones de aspecto legal en el voltaje de diseño. Por razones de seguridad existen limitaciones en cuanto al máximo voltaje secundario en los transformadores de horno. El máximo valor de voltaje secundario aprobado por la comunidad europea (IEC) es de 1500 V. No tenemos información acerca de los límites de diseño en otras regiones.

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Nuestra Política de Calidad 3-i: Limitaciones debido a sobrecalentamiento de los paneles del horno. La potencia de operación de los hornos se ha incrementado de una manera constante durante los últimos años,

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acería esta situación ha llevado a la sustitución de algunos de los paneles de acero del horno por paneles de cobre; debido a las limitaciones de conducción térmica del acero. Durante la etapa de fusión, algunos de los paneles del horno quedan expuestos a la radiación del arco, esta situación se agrava a medida que se incrementa el voltaje de operación. 3-j: Chatarra y regulación de electrodos. Por una variedad de razones los hornos son cargados frecuentemente con chatarra de alta densidad. Debido a limitaciones de estabilidad de arco asociada con chatarra pesada, este tipo de chatarra se convierte en una limitación para el uso de arcos largos, especialmente durante la etapa inicial de fusión. Esta situación se elimina una vez que se logra generar suﬁciente escoria para cubrir los arcos. Esta situación también se presenta cuando se tienen oscilaciones de corriente debidas al pobre rendimiento del sistema de regulación de los electrodos. 4: DISCUSIÓN: ¿CUÁL ES LA MÁXIMA LONGITUD DE ARCO POSIBLE?

El pico de voltaje entre las mordazas ocurre en el momento en que se levantan los electrodos para romper el arco. Si el voltaje nominal, por ejemplo, es de 1300 V, entonces el pico de voltaje entre las mordazas es del orden de los 2000 V (considerando un 5% de sobrevoltaje). La rigidez dieléctrica del aire está dada por la siguiente ecuación:

/cm =25.7 (300/T)

Donde T es la temperatura del gas en grados Kelvin (K)(3). Entonces, a 3000 °K el campo eléctrico será del orden de los 2.5 kV/cm. Si el gas alrededor de las mordazas fuera puro aire, no habría razón para que haya “arqueo” entre las mordazas, dado que la mínima separación entre éstas es de algunos centímetros (ver ﬁgura enseguida). Sin embargo, una publicación de Alexandrov y Bazelyan(4) enfatiza la importancia del papel que juega la densidad de electrones en este fenómeno. En aire a temperatura entre 1000 y 3000 °K la fuente principal de electrones es debido a ionización de moléculas de NO (con un potencial de ionización de 9.5 eV).

Resumiendo los diferentes conceptos enumerados en los incisos anteriores podríamos clasificarlos en dos grupos mayores, desde un punto de vista técnico –un grupo relacionado con el consumo de energía, y el otro relacionado con los patrones indeseados del arco, ya sea arriba de la bóveda o dentro del horno. Eficiencia eléctrica En cuanto al uso eficiente de la energía eléctrica en la operación se cuenta con evidencia de que los hornos están perdiendo eficiencia con operaciones con voltajes de arco de 550 a 650 V con longitudes de arco correspondientes a 600 mm. Incrementar la cantidad de escoria para cubrir estos arcos conlleva al incremento de las pérdidas térmicas (al vaciar la escoria caliente) así como la reducción de la eficiencia metálica (incremento de FeO total). La alternativa de incrementar la altura de la escoria (no la cantidad) no parece ser viable tampoco, especialmente para las operaciones basadas en carga de 100% chatarra. Las continuas variaciones en la composición química del material de carga y la escoria, probablemente interfieran con el control preciso de basicidad, viscosidad de la escoria y con lal generación de CO. Arqueo eléctrico debido a gases calientes Dado que la presencia de arcos eléctricos en ambientes de alta temperatura es importante para las operaciones con alto voltaje secundario hemos examinado con mayor detalle este punto. 10 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

Fig. 5: Rigidez dieléctrica del aire en función de la temperatura

Por ejemplo, a 2000 °K la chispa del arco se produce en cuestión de milisegundos cuando la densidad de electrones es 1010 por cm3. La ﬁgura 5 muestra los resultados de los cálculos para aire alrededor de las mordazas con una densidad de 1012 por cm3. Los gases saliendo por los puertos de la bóveda y entre los electrodos reciben calor proveniente de la combustión dentro del horno, por ejemplo la combustión de CO a CO2 etc. y acarrean consigo muchas partículas ionizadas metálicas, gaseosas y de polvos. Por lo anterior, la concentración de electrones será mas alta que en el caso del aire puro. En cálculos hechos para aire conteniendo partículas ionizadas de metal de hierro (con valor de ionización de 7.8eV) muestra que la concentración de electrones se incrementa de 1.3x1010 a 2000° K (1727°C) hasta 1.1x1012 por cm3 a 2500° K (2227° C). Es entonces fácil de suponer que habrá condiciones en las cuales el arco eléctri-

acería co se presente a valores inferiores a los 0.5 kV/cm. Dado que muchos hornos cuentan ya con voltajes secundarios que producen diferencia de voltaje entre mordazas del orden de los 2kV, existe entonces el riesgo grande de la presencia de arqueo entre mordazas. De esta manera se concluye que la presencia de arcos eléctricos es más fácil de presentarse bajo las siguientes condiciones: • Alto voltaje secundario • Hornos con círculo de electrodos estrechos • Alto flujo de gases de combustión (CO) entre las mordazas y los electrodos • Presencia de vapores metálicos fáciles de ionizar (bajo punto de ionización) • Sistemas deficientes de extracción de humos y polvos (flama arriba de la bóveda). Dado que la tendencia en el diseño de hornos apunta hacia el incremento de los primeros cuatro de los puntos anteriores, podríamos decir que este fenómeno será más común en el futuro. La importancia del círculo de electrodos El problema debido a la corriente del arco siguiendo patrones diferentes al normal en el HEA tanto arriba, como abajo de la bóveda, definitivamente adquiere más severidad cuando se incrementa el voltaje secundario y con el diseño del círculo de electrodos de diámetro reducido. Cabe mencionar que esta situación es relativamente nueva, ya que en los hornos de antaño nunca se veía esto, debido a que el voltaje de operación era mucho más bajo. La cuestión del diámetro óptimo del círculo de los electrodos hace necesaria una mayor consideración. La siguiente ta-

bla presenta una lista de ventajas y desventajas de tener un diámetro reducido en el círculo de electrodos:

PRO Y CONTRA DE CÍRCULOS DE ELECTRODOS DE DIÁMETRO REDUCIDO: Pro

Contra

Incremento de distancia entre arco y panel (reducción de carga térmica en paneles refrigerados)

Incremento de la fuerza de repulsión magnética del arco con la posibilidad de neutralizar el efecto de reducción del diámetro del círculo de electrodos

Generación de un solo oriﬁcio de profundización en la chatarra en lugar de tres más pequeños

Requiere un sistema mecánico en el secundario más rígido con el objeto de evitar el contacto entre las mordazas durante la fusión

Reducción del tamaño de la Mayor riesgo de arqueo delta (reducción de costo en en el área de la bóveda este rubro)

La tendencia actual de seguir incrementando el voltaje secundario, podría llevarnos a reconsiderar el diámetro óptimo del círculo de los electrodos.

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acería ¿Podrían los voltajes de CA alcanzar los niveles de CD? ¿Por qué los hornos de corriente directa pueden operar con arcos más largos que los de corriente alterna? Esto, más que nada es una cuestión de ubicación y orientación del arco. En los hornos de corriente directa el arco permanece vertical (y centrado en el horno) durante la mayor parte de la colada, permaneciendo, por lo tanto, retirado de las paredes y su potencia no estará dirigida hacia los paneles refrigerados. (Considerando un diseño correcto de HEA). La mayor corriente a que operan los hornos de corriente directa sirve, también para estabilizar el arco, como se ha mencionado anteriormente. Una vez que los arcos están cubiertos por la escoria las diferencias entre CA y CD son menos signiﬁcantes y se podría incluso pensar que bajo estas circunstancias los arcos de corriente alterna podrían alcanzar niveles semejantes a los de corriente directa. Esencialmente, la desventaja de los arcos de corriente alterna es debido al efecto de repulsión magnética entre los tres arcos. En este aspecto podríamos mencionar una patente(5) recientemente otorgada a GraftTech (UCAR) para la reducción de la deﬂexión de arco por medio de campos magnéticos de corriente alterna. Con esta tecnología sería posible incrementar el diámetro del círculo de los elec-

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trodos sin peligro de dañar las paredes del horno en los puntos calientes. Sin embargo, para incorporar esta idea, se necesitaría rediseñar el horno, para minimizar la generación de corrientes parásitas (corrientes de eddy). Referencias (1) D. Capodilupo, M. Paura, D. Neuschutz and D. Spirin, “New electrode for ecological and economical steelmaking”, 7th Eur. Electric Steelmaking Conf., Venice, 2002, p 2.301-311. (2) B. Bowman, P. Stafford and S. Alameddine, “Unusual arcing phenomena in modern arc furnaces”, 7th Eur. Electric Steelmaking Conf., Venice, 2002, p 1.203212. (3) N H.S. Uhm, “Properties of plasmas generated by electrical breakdown in ﬂames”, Physics of Plasma, Vol 6, No. 11, 1999, p 4366-4374. (4) .L. Alexandrov and E.M. Bazelyan, “The mechanism of re-breakdown within a post-arc channel in long non-uniform air gaps”, J. Phys. D: Appl. Phys., Vol 31, 1988, p 1343-1351. (5) US Patent no. 6,549,557 B1, “AC arc furnace with auxiliary electromagnetic coil system for control of arc deﬂection”. (2003)

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2 Congreso

del Mercado del Acero El 2o Congreso del Mercado del Acero en México se llevó a cabo en la ciudad de Monterrey, Nuevo León, y tuvo como propósito reunir, de nueva cuenta, a los líderes y especialistas de la industria del acero con el ﬁn de exponer las tendencias recientes en el mercado del acero, así como analizar lo que ha cambiado y qué podemos esperar para el próximo año en la industria del acero. El congreso reunió tanto a consumidores como a productores de la industria del acero, lo cual fue un excelente marco para establecer nuevas relaciones o reforzar las ya existentes. Los asistentes tuvieron la oportunidad de conocer sobre las perspectivas del precio y mercado tanto de los aceros planos como largos para el 2009 y 2010. Así también tuvieron acceso a perspectivas del entorno económico de México para el siguiente año. Además escucharon sobre las últimas tendencias en el costo de materias primas, el consumo del acero en México, y planes de inversión de la industria.

entorno acerero

Rodrigo Vázquez, Director del Departamento de Análisis del Mercado de Acero en HARBOR Intelligence, trató la situación actual y la perspectiva del precio de la varilla y el alambrón en México. Los precios de la varilla y el alambrón sufrieron los estragos de la crisis ﬁnanciera que comenzó a ﬁnales del 2008, lo cual ocasionó una severa contracción en la economía de México, ocasionando que los precios de la varilla y alambrón acumularan una caída de 46% en el periodo Junio 2008 – Junio 2009. Se analizaron los elementos que causaron el desplome en precios, desde una perspectiva general de entorno económico, hasta una perspectiva detallada de contracción en las diferentes ramas de la industria de la construcción. Así también, se analizó el reciente repunte en los precios de la varilla y alambrón dado un entorno económico más favorable, lo cual impactó directamente a la industria de la construcción, de donde proviene la demanda por dichos productos largos. Además, los precios internacionales de 15 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

entorno acerero varilla y alambrón han registrado aumentos y el precio de materias primas ha repuntado, lo cual ha ayudado a los productores a sustentar las alzas en precio. Rodrigo Vázquez mencionó que se espera que los precios de la varilla y alambrón continúen registrando aumentos, aunque cada vez más moderados y con la posibilidad de debilidad a ﬁnales del 2009. Aun así, se espera que los precios promedio de la varilla y alambrón registren un alza durante el 2010, especíﬁcamente durante la primera mitad del próximo año.

Jorge Vázquez, Director General de HARBOR intelligence, trató a fondo el impacto de la crisis y perspectivas para el 2010. Se analizó primero la economía de Estados Unidos, dada su estrecha relación con la dinámica económica de México. Las medidas implementadas por el gobierno de EUA hicieron que la economía de dicho país tocara fondo, y que se registren cada vez más señales de estabilización y recuperación. Así también, la economía mundial parece haber tocado fondo, liderada por China en Asia, y Alemania y Francia en la Zona Euro. Sin embargo, se puntualizó que dada la naturaleza temporal del estímulo otorgado por la política monetaria y fiscal, de no repuntar significativamente el gasto privado, lo más probable es que se experimente una recuperación tipo “W” en el corto plazo. Jorge Vázquez espera que la recuperación económica continúe a finales del 2009 y durante el 2010, pero dicha recuperación será muy modesta. El Ing. Octavio Rangel, Director de la Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero, analizó la industria siderúrgica mexicana en el contexto de la crisis económica global. En esta conferencia se dio un análisis de cómo la caída en el PIB de México incluyó la desaceleración en muchas industrias intensivas en acero, como fue el caso de la industria automotriz, la cual ha sido una de las más afectadas tanto en México como en Estados Unidos. Esto ocasiono que el consumo de acero en México registrara una caída de 41% durante la primera mitad del 2009, comparado con el consumo registrado durante el mismo periodo en el 2008. Sin embargo, durante el segundo trimestre del 2009 se registró una recuperación tanto en consumo como en producción, aunque ésta ha sido lenta y lejana a los niveles del 2008. Se hizo notar que nues16 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

tro mercado fue uno de los que más sufrió en cuanto a la reducción de consumo de acero, y que el flujo comercial con Estados Unidos, el principal socio comercial, disminuyó 50%. Ante eso, mencionó Octavio Rangel, es indispensable la reactivación del consumo, en donde el gobierno de México deberá tener un rol fundamental con el cumplimiento del Programa Nacional de Infraestructura. También se deberán tener nuevos tratados comerciales y poner especial atención en la influencia de China. Aun y cuando el consumo de acero ha registrado una caída, se espera que a finales de año mejore, y que durante el 2010 el consumo registre una recuperación moderada. En el panel titulado “Evolución y perspectivas de insumos de producción de acero”. Participaron César Augusto Reséndiz, Gerente General de Análisis Económico de Minera Autlán, y Jorge Vázquez, Director del Departamento de Análisis del Mercado de Gas en HARBOR Intelligence. César Reséndiz analizó el rol que desempeña el ferromanganeso en la industria siderúrgica, en donde las aplicaciones se han incrementado en la industria. Así también, se hizo un análisis del precio del ferromanganeso, el cual tanto en México como a nivel internacional, sufrió un desplome desde finales del 2008 hasta la primera mitad del 2009, y recientemente ha registrado incrementos. Se analizó los fundamentos de la dinámica del precio del ferromanganeso y las similitudes que tiene dicha evolución con el precio del acero durante los últimos años. Por otra parte, Jorge Vázquez analizó la dinámica del precio de gas y las razones por las cuales tocó un nivel tan bajo durante este año. Se expusieron los fundamentos detrás del movimiento del precio y qué se espera para el año siguiente, evaluando también la posibilidad de coberturas en el precio del gas. Otro panel dentro del Congreso del Mercado del Acero en México reunió a compradores de acero para que hablaran sobre la evolución del consumo en México, así como las perspectivas de consumo y retos para la industria desde su punto de vista de usuario final. En este panel participó Ricardo Lozano, Director Regional de Compras de John Deere, y Ricardo Murillo, Director de Compras Global de Johnson Controls Inc. Se resaltó como reto la necesidad de algunos tipos de acero en el mercado nacional, ya que mucho material se importa debido a la falta de especificaciones necesarias en su producción. Así también, Jorge Polo, Gerente del Departamento de Análisis del Mercado de Acero de HARBOR Intelligence, habló sobre las tendencias recientes en el consumo en México. Se vio la dinámica de la participación de las importaciones sobre el consumo nacional de acero, que en la primera mitad del año fue de 29%, en donde Estados Unidos ha sido el principal proveedor con una participación de 45%. También se presentó una perspectiva del consumo de acero en México, el cual se espera que repunte 13% durante el 2010, basado en una mejoría moderada de las industrias intensivas en acero, como la automotriz, enseres domésticos, y construcción.

entorno acerero Ésta es una reseña del Congreso del Mercado del Acero en México, evento que se lleva a cabo cada año durante el mes de Septiembre. El evento es realizado por HARBOR Intelligence, una consultoría especializada en el análisis del mercado del acero con más de 25 años de experiencia. HARBOR tiene como misión proveer a los compradores y vendedores de acero con el mejor análisis, perspectiva y pronóstico de precio, en conjunto con estrategias eficientes de mercado. Si desea saber más acerca del evento, o de los servicios que ofrece HARBOR, favor de contactarnos al (81) 83638360 o envíenos un correo a: harbor@steeloutlook.com y visite nuestra página www.steeloutlook.com Uno de los productores de acero más importantes en México, AHMSA, participó en el evento, con Luis Landois, Sub-director de Ventas de la compañía, como exponente en el congreso. En esta conferencia se habló sobre la evolución en precios y cómo se espera una recuperación de los mismos durante los siguientes meses, dada una mejoría en la demanda de acero en México. Por último se mencionó el status de los proyectos de inversión y expansión de AHMSA. La última conferencia estuvo a cargo de Rodrigo Vázquez, Director del Departamento de Análisis del Mercado de Acero en HARBOR intelligence. En esta conferencia se habló en específico sobre el mercado del acero plano en México y la dinámica y perspectivas de los precios de los productos planos (lámina rolada en caliente, lámina rolada en frío y lámina galvanizada). Se hizo un recuento de los efectos de la crisis, en donde el precio de la lámina rolada en caliente registró un declive de 64% durante el periodo Agosto 2008 a Mayo 2009. Sin embargo, el precio del acero ha registrado un repunte a partir de Junio del 2009, debido a una aparente mejoría en la demanda de acero. Para evaluar si este repunte es sostenible durante los próximos meses, Rodrigo Vázquez expuso los fundamentos necesarios basados en un análisis histórico de las recuperaciones en el precio del acero. Estos fundamentos están enfocados en aspectos como producción, demanda, inventarios, y ciclos de precio. Se evaluó la reciente alza en el precio del acero, en base a los fundamentos históricos de repunte de precio, y se determinó si la reciente alza en precio es sustentable y pudiera ser sostenida en los próximos meses. En este contexto se espera que los precios promedio del acero registren un alza durante el 2010, específicamente durante la primera mitad del próximo año.

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Aventaja siderurgia mexicana en acciones

de mitigación de efectos del cambio climático

Entre 1992 y 2007, los proyectos relacionados con el medio ambiente captaron el 25% de las inversiones destinadas a la modernización de las plantas, mientras que industrias del acero de países desarrollados invierten en promedio 12% en ese rubro. 18 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

Entre 1992 y 2007, el sector siderúrgico mexicano invirtió 2,535 millones de dólares en proyectos relacionados con el medio ambiente, que representan el 25 por ciento de las inversiones realizadas por esta industria en modernización. Lorenzo González Merla, presidente de la Comisión de Desarrollo Sustentable de la Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero (CANACERO), señaló que gracias a ello, el consumo energético por tonelada de acero producida se ha reducido en 22 por ciento durante los últimos diez años, mientras que la producción de acero ha crecido 24 por ciento en el mismo periodo. “La siderúrgica es una industria que compite en el mercado global, situación que ha permitido adelantarnos a las acciones planteadas hoy a nivel mundial para mitigar los efectos del cambio climático causados por las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI)”, explicó el representante empresarial. México se encuentra por debajo del promedio mundial de emisiones de CO2 por tonelada de acero producido, 1.3 contra 1.7 a nivel global, de acuerdo con el Calculador y Reporte de Sustentabilidad 2007 de la World Steel Association (WSA), Asimismo, con todo y que esta industria es la primera consumidora de gas natural y electricidad al absorber el 29.4 y el 7.3 por ciento respectivamente del total nacional, en el ranking mundial, México se encuentra entre los países que utilizan menos energía para producir acero, a la par del Reino Unido, Estados Unidos, Alemania e Italia y por debajo de Canadá, Francia y Japón, y ni hablar de Rusia, China e India, que son los principales demandantes de energía, según datos del World Energy Council 2008, reﬁrió González Merla. DESARROLLO SUSTENTABLE, POLÍTICA INTEGRAL DE LA SIDERURGIA Consciente de su responsabilidad social en el contexto de los retos del cambio climático, el sector siderúrgico desea coadyuvar y participar en el esfuerzo de los sectores público y privado para establecer la visión, estrategia e iniciativas requeridas para enfrentar estos retos, aportando su experiencia y tomando en cuenta que las empresas del ramo ya tienen grandes avances, aﬁrmó el directivo.

canacero “Esta industria fue la primera en celebrar convenios voluntarios con la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) y con la Comisión Nacional de Ahorro de Energía -ahora Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía-, con el fin de regular y lograr mayor eficiencia en el uso y reciclaje de los recursos naturales”, señaló. Las empresas del sector certificadas como Industria Limpia por la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente son responsables del 95 por ciento de la producción de acero; el primer certificado internacional ISO 14001 para México fue otorgado en 1996 a una empresa siderúrgica, misma que, en el 2000, obtuvo el premio internacional Millenium Business Award for Environmental Achievement por la International Chamber of Commerce y el United Nations Environment Programme. “Asimismo, participamos en el programa de Acción Climática del WSA, con la respectiva certificación”, dijo el especialista en Desarrollo Sustentable. En cuanto a la asimilación y desarrollo de tecnología, son múltiples los procesos que trabajan ya con lo último en automatización y robótica, resultando en mayor eficiencia productiva. La puesta en marcha del Museo del Acero Horno3, el primer museo del acero en el mundo, representa una aportación a la ciencia y la cultura; ofrece múltiples espacios interactivos que impulsan la educación científica y tecnológica, así como la difusión de la historia de la industria del acero y su intrínseca relación con el desarrollo económico y modernización de nuestro país. La contribución responsable con las comunidades en donde se erigen las plantas fabriles es muy amplia: desde la recolección de basura, rellenos sanitarios, criaderos de fauna, áreas protegidas, auditorías y sistemas de gestión ambiental a municipios, apoyo en sistemas de agua, siembra de nubes, formación de profesionistas, zoológicos, albergues para grupos de ciudadanos vulnerables, campañas preventivas y correctivas de salud, entre otras. La constante capacitación de los trabajadores siderúrgicos es fundamental para la competitividad y el desarrollo

sustentable de esta industria, que cuenta con personal altamente calificado, cuyos sueldos son de los más competitivos. LOS RETOS DEL PAÍS ANTE LAS POLÍTICAS GLOBALES DE CAMBIO CLIMÁTICO Para diciembre, en Copenhague, 149 países comenzarán a definir el rumbo de las políticas del cambio climático iniciado en 1997 con el Protocolo de Kioto. México participa en estas negociaciones como signatario del Protocolo. Sin embargo, es fundamental que la estrategia de cambio climático de México y sus compromisos en las negociaciones internacionales, no resulten en una limitante al crecimiento económico y a la mejora del bienestar social. “El acero es indispensable para el desarrollo de cualquier nación”, enfatizó el presidente de la Comisión de Desarrollo Sustentable de la CANACERO. Por ello hay que plantearnos varias premisas como país: Los estados desarrollados consumen alrededor de 400 kilogramos de acero per cápita al año, cantidad que está asociada a su bienestar social. En el caso de Corea del Sur, por ejemplo, consumen 1000 kilogramos per cápita. Actualmente, en México se consumen 236 kilogramos de acero per cápita al año, de los que sólo se producen 166 kilogramos per cápita, lo que nos lleva a ser un país deficitario. “No podemos imaginar un mundo sin usar el acero; la producción del mismo incluye muchos beneficios para la economía nacional: la creación de empleos, la asimilación y generación de tecnología, contribuciones impositivas y ahorros en divisas, o bien, si se importa, debemos asumir el correspondiente costo país”, dijo. COSTO PAÍS EN EL 2007, COMO CONSECUENCIA DE NO PRODUCIR. Por cada millón de toneladas de acero producido, se ganan o se pierden: “Es importante contar con una estrategia económica y de combate al cambio climático que dé valor agregado a los recursos naturales de nuestro país; una política de competitividad y sustentabilidad de la industria es un elemento indispensable para enfrentar los requerimientos que ya demanda el tema del cambio climático”, concluyó Lorenzo González Merla.

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Desarrollo Sustentable de la Siderurgia Importantes logros, grandes ventajas: ➢ 25% de las inversiones en modernización, destinadas a proyectos relacionados con el medio ambiente: 2,535 mdd entre 1992 y 2007. ➢ Reducción del 22% del consumo energético, crecimiento del 24% de la producción en la última década. ➢ Industria global, con avances en las acciones planteadas hoy a nivel mundial para mitigar efectos del cambio climático por emisiones de Gases de Efecto Invernadero. ➢ México, por debajo del promedio mundial de emisiones de CO2 por tonelada de acero producido: 1.3 contra 1.7, (Calculador y Reporte de Sustentabilidad 2007 de la World Steel Association –WSA-). ➢ A nivel nacional, primer consumidor de gas natural y electricidad - 29.4 y 7.3 % respectivamente . ➢ México, entre los países que utilizan menos energía para producir acero: Reino Unido, Estados Unidos, Alemania e Italia y por debajo de Canadá, Francia y Japón, según el World Energy Council 2008. ➢ Primer industria con convenios voluntarios para regular y lograr mayor eficiencia en el uso y reciclaje de los recursos naturales (SEMARNAT y CONUEE). ➢ Empresas certificadas como Industria Limpia por la PROFEPA, responsables del 95 por ciento de la producción de acero. ➢ Reconocimientos: Primer certificado internacional ISO 14001 para México, otorgado a una empresa siderúrgica, Millenium Business Award for Environmental Achievement (ICC-UNEP). Participación en el Programa de Acción Climática del WSA.

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➢ Asimilación y desarrollo de tecnología: múltiples procesos trabajan ya con lo último en automatización y robótica, resultando en mayor eficiencia productiva. ➢ Museo del Acero Horno3. Primer museo del acero en el mundo: aportación a la ciencia y la cultura; múltiples espacios interactivos; impulsa la educación científica y tecnológica, difunde la historia de la industria del acero y su intrínseca relación con el desarrollo económico y modernización de nuestro país. ➢ Contribución responsable con la comunidad: recolección de basura, rellenos sanitarios, criaderos de fauna, áreas protegidas, auditorías y sistemas de gestión ambiental a municipios, apoyo en sistemas de agua, siembra de nubes, formación de profesionistas, zoológicos, albergues para grupos de ciudadanos vulnerables, campañas preventivas y correctivas de salud, entre otras. ➢ Constante capacitación de los trabajadores siderúrgicos, personal altamente calificado, con sueldos competitivos. Retos del país ante el cambio climático ➢ La estrategia de cambio climático de México y sus compromisos en las negociaciones internacionales de Copenhague, en diciembre, no deben limitar al crecimiento económico ni la mejora del bienestar social. ➢ Bienestar social, directamente relacionado con el consumo de acero per cápita. Países desarrollados consumen en promedio 400 Kg. de acero per cápita. En Corea del Sur consumen 1000 Kg. per cápita. ➢ México consume 236 Kg. de acero per cápita al año y produce 166 Kg per cápita; es un país deficitario.

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CANACERO impulsa proyectos

dearquitectura deestudiantesmexicanos El Premio Nacional del Acero para Estudiantes de Arquitectura surgió a iniciativa del Instituto Latinoamericano del Fierro y el Acero (ILAFA), con el objetivo de difundir entre los futuros arquitectos las propiedades que hacen del acero un elemento constructivo innovador, capaz de dar forma a la creatividad de los profesionales y contribuir a mejorar la calidad de vida de las personas y preservar el medio ambiente. La propuesta de ILAFA fue adoptada por la mayoría de sus países miembros, entre ellos, Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Cuba, Ecuador, México (a través de la Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero, (CANACERO), Perú, República Dominicana y Venezuela. Cada uno de estos países creó su propio premio local en 2008 y desde entonces ha convocado a participar a los estudiantes de los últimos dos semestres de la carrera de arquitectura, bajo el tema y bases técnicas deﬁnidas por ILAFA y adecuadas por cada uno de los organizadores. El ganador del primer lugar de cada país concursa por el Premio ILAFA, que en esta ocasión se llevará a cabo en su 50° Congreso de la Industria Siderúrgica, a celebrarse del 24 al 27 de octubre en Quito, Ecuador.

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El Jurado Caliﬁcador del Premio Nacional del Acero para Estudiantes de Arquitectura 2009 seleccionó a los ganadores entre 26 universidades En 2008 el tema seleccionado por ILAFA fue el diseño de un Centro Ferial. Los ganadores del primer lugar del Premio CANACERO fueron Norma Martínez Peralta y Angélica Vázquez Aguirre, estudiantes de la Universidad Nacional Autónoma de México. El segundo lugar del Premio lo obtuvo el equipo formado por Alejandro Cuevas Padilla, Andrés Nevárez Salinas, Luis Enrique Santiago Bernal y José Palacios Herrera, estudiantes del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Monterrey. El Premio ILAFA se otorgó a los estudiantes de la Pontiﬁcia Universidad Católica del Perú. Terminal de pasajeros para un aeropuerto, tema seleccionado por ILAFA para el 2009.

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Arquitectos miembros del Jurado Caliﬁcador: José Luis Cortés, Ernesto Velasco, Francisco Serrano y Bernardo Gómez-Pimienta.

Ing. Octavio Alvarez, Presidente de la Comisión de Promoción del Acero y Desarrollo de Mercados de CANACERO y miembros del Jurado Caliﬁcador.

GANADORES De acuerdo con la decisión del Jurado Calificador del Premio, conformado por los arquitectos José Luis Cortés Delgado, Director Técnico del concurso y presidente del Jurado Calificador; Gustavo López Padilla, Bernardo Gómez-Pimienta, Benjamín Romano Jafif, Lizandro de la Garza Villarreal, Francisco Serrano Cacho, Ernesto Velasco León y Enrique Norten Rosenfel, el resultado del concurso fue el siguiente:

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•PRIMER LUGAR: Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Tecamachalco. Alumnos participantes: Eduardo Benítez Chavira, Rodolfo Franco Zamudio, Xavier Iván García Allende, Luis Nemorio Gress Luna, Alfonso Edén Gutiérrez Vázquez Profesor: Arq. Mario Martínez Valadez.

El reto de construir una terminal de pasajeros para el aeropuerto de una ciudad de tamaño mediano no fue fácil. Hubo 90 proyectos inscritos, que involucraban a 250 alumnos y sólo se entregaron 26 de ellos. Los participantes tuvieron que desarrollar el proyecto en acero, por lo que el apoyo de sus profesores fue indispensable para sustentar una solución estructural, resultado del análisis de las propiedades y principios de este material.

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José Luis Cortés, Director Técnico del Concurso y Benjamín Romano, analizando los pilotes de acero que utilizaron los ganadores del primer lugar para el diseño de una terminal de pasajeros en un aeropuerto de nueva creación en Zapotlán de Juárez, Estado de Hidalgo.

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•SEGUNDO LUGAR: Universidad de Guadalajara – Campus Centro Universitario de Arte, Arquitectura y Diseño Alumnos: Luis Iván Guerrero Villa, Emmanuel Javier Trinidad Sandoval, Rogelio Arturo Castillo Prieto, Luis Miguel Ortiz Suárez, Karla Teresa Hinojosa Iglesias Profesor: Arq. Ramón Salvador Ortiz. Aeropuerto Internacional Ponciano Arriaga, en San Luis

•MENCIONES HONORÍFICAS: Escuela Mexicana de Arquitectura, Diseño y Comunicación de la Universidad La Salle, Campus México. Alumnos: Aída Araceli Magaña Ramírez, María Magdalena Ríos Berlanga Profesores: Arq. Carlos Francisco Salcedo Mortola, Arq. Leopoldo Rodríguez Alquicira y Javier Carreón Montoya.

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Diseño de una terminal de pasajeros en un aeropuerto de nueva creación en Huejotzingo, Puebla, en el que utilizaron placas, perﬁles, nodos y cilindros de acero.

Potosí. Para el diseño de la terminal de pasajeros propuesta emplearon láminas, tubos y columnas de acero.

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Diseño de una terminal de pasajeros en el Aeropuerto Internacional de Puebla, en su diseño emplearon columnas y arcos de acero.

•TERCER LUGAR: Escuela Mexicana de Arquitectura, ra Diseño y Comunicación de la Universidad La Salle, Campus México. Alumna: Dulce Adriana Luna Hernández, quien participó de forma individual. Profesor: Arq. Homero Hernández. La CANACERO y sus aﬁliados continuarán apoyando a los estudiantes de arquitectura y de otras carreras aﬁnes al sector siderúrgico con ésta y otras acciones, como la realización de jornadas del acero en las universidades públicas y privadas del país. El objetivo es contribuir como asesores en el correcto y apropiado uso del acero, tanto en los aspectos con-

Informes sobre el Premio Nacional del Acero para Estudiantes de Arquitectura: Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero Área: Gerencia de Promoción del Acero y Desarrollo de Mercados

Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Arquitectura Alumnos: Elsa Altamirano Arteaga, Érika Galicia Jiménez, Jerónimo Monroy Figueroa y Deni Suárez Pacheco. Profesor: Arq. Efraín López Ortega

Aeropuerto Nacional de Cuernavaca, General Mariano Matamoros, para el diseño de la terminal de pasajeros utilizaron Perﬁles tubulares, y paneles de acero galvanizado.

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ceptuales y arquitectónicos, como en los tecnológicos y constructivos. En el marco de la Expo Cihac 2009, el presidente de la CANACERO, P.S. Venkataramanan, hará entrega de los reconocimientos y se exhibirán las maquetas ganadoras el 17 de octubre fecha en la que se abordará en este evento el tema de los proyectos universitarios.

Dirección: Amores No. 338, Colonia del Valle, Delegación Benito Juárez, 03100 México D. F. Teléfonos: 5448-8163 y 67 Fax 5448-8181 Página web: www.canacero.org.mx Correo electrónico: acervantes@canacero.org.mx 23 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

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MINERA AUTLÁN UNA EMPRESA SIDERÚRGICA

César A. Reséndiz Silva Gerente de Análisis Económico Compañía Minera Autlán, S.A.B. de C.V.

INTRODUCCIÓN Minera Autlán es una empresa mexicana e integrada, dedicada al amplio aprovechamiento del manganeso, desde su extracción en las minas hasta su transformación en ferroaleaciones para la industria del acero. Autlán fue la primera empresa minera del país administrada por mexicanos. Hoy en día no sólo es una empresa minera, sino también siderúrgica. Las

ferroaleaciones, que son los productos ﬁnales que fabrica, son elaboradas a través de hornos eléctricos de arco sumergido, muy parecidos a los de la industria del acero. Las ferroaleaciones pudieran confundirse con minerales, pero son rocas fabricadas por el hombre, y representan productos compuestos de hierro, combinados con otro elemento metálico, como es el manganeso.

Minera Autlán representa a la industria de ferroaleaciones en México, cuya fortaleza se sustenta principalmente por contar con el único yacimiento de mineral de manganeso en Norte y Centro América; Dicho mineral, es la principal materia prima para producir la ferroaleación de manganeso, un producto siderúrgico que es consumido por las acerías para impartirle al acero cualidades indispensables.

Fachada de una de nuestras plantas de ferroaleaciones (Planta Tamós)

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Historia

Compañía Minera Autlán surge en 1953, en una mina de manganeso que estaba localizada en el municipio de donde tomó su nombre, Autlán, en el Estado de Jalisco. Al agotarse el yacimiento de manganeso en Autlán (Jalisco), en 1960 la compañía emigró al municipio de Molango, Estado de Hidalgo, donde allí Minera Autlán encontró uno de los yacimientos de manganeso más grandes del mundo, y el único en Norte y Centro América. Dada la importancia de esa zona manganesífera, fue necesario establecer una zona industrial en esa región, a las alturas de la sierra hidalguense. En la zona industrial se instaló un imponente horno horizontal rotatorio, con el objeto de alimentarlo de mineral de manganeso extraído de la mina e incrementar su contenido de manganeso, para así obtener un producto diferente y único en el mundo, el nódulo de manganeso, principal materia prima para la fabricación de ferroaleaciones en México. También, este nódulo con alto valor agregado, es demandado por otros países, como China. Hoy en día, al ver el horno de nodulización funcionar en la sierra, es increíble imaginarse todo el esfuerzo invertido de los hombres de aquella época para haberlo hecho posible, aún sin haber contado con la infraes-

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tructura que en la actualidad existe en la zona. En 1973, Minera Autlán adquiere su primera planta de ferroaleaciones localizada en Teziutlán, Puebla, con este hecho la Compañía se transforma en empresa integrada, al contar con una mina de manganeso y con una planta siderúrgica que consume el mineral para la fabricación de ferroaleaciones. Posteriormente, Minera Autlán da muestra de su crecimiento al construir su planta más grande en Tamós, Veracruz, cerca del puerto de Tampico, donde este complejo industrial le permitiría fabricar una mayor gama de ferroaleaciones, ante el incremento de las necesidades de la industria del acero nacional. En 1993, vendría el inicio de una renovación en la empresa y un futuro promisorio, al ser adquirida la Compañía por Grupo Ferrominero, por parte de la iniciativa privada. Este acontecimiento se dio junto con la adquisición de una tercera planta adicional de ferroaleaciones, localizada en Gómez Palacio, Durango, por lo que signiﬁcó un gran reto para la controladora. Los siguientes años caracterizarían a Minera Autlán en una mejora continua en sus productos y servicios, y en una

reestructuración ﬁnanciera. Todas las minas y plantas cuentan con certiﬁcado ISO 9001-2000. Por otro lado, Autlán cotiza en la BMV y cuenta con un gobierno corporativo independiente y profesional. Para el 2009, Autlán es una empresa competitiva y se mantiene con una presencia sólida en la industria siderúrgica, con 56 años de historia, con personal humano experimentado en el medio de las ferroaleaciones y del manganeso, innovando sus procesos de producción, y garantizando abasto oportuno y cercanía con sus clientes.

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FERROALEACIONES ¿Qué son las ferroaleaciones?, son trozos metálicos que combinan el elemento hierro con otro metal destacable, como puede ser el cromo, vanadio, silicio o el manganeso. Cumplen la función de ser “vehículos” para impartirle las cualidades de cada uno de esos metales al acero. Dependiendo del metal que contenga la ferroaleación, ésta asumirá su nombre, por ejemplo, aquella que contenga vanadio, se le denomina ferrovanadio, si contiene silicio, se le llama ferrosilicio, etc. Por otro lado, en la mayoría de los casos, dependiendo del tipo de acero que se desea obtener se requerirá un tipo de ferroaleación, por ejemplo, para la producción de acero inoxidable se requiere del ferrocromo. Sin embargo, las ferroaleaciones más importantes son las de manganeso, ya que son requeridas en cualquier tipo de acero. Son indispensables por las diversas cualidades que le imparte el manganeso al acero, como son: resistencia, tenacidad, rigidez, dureza, robustez, además de que mejora la laminación y el forjado. Minera Autlán se enfoca a la producción de ferroaleaciones de manganeso, porque son las que mayor demanda el mercado nacional. Son 5 ferroaleaciones que ofrece Autlán: Ferromanganeso Alto Carbono. Es una de las más versátiles y las de mayor uso, mejora las propiedades mecánicas y la templabilidad de los aceros, por sus cualidades desoxidantes y desulfurantes. Se utiliza para fabricar aceros resistentes a la abrasión. Silicomanganeso. Combina las propiedades metalúrgicas del manganeso y el silicio. Es muy usado en las Ferromanganeso

mini-mills, en donde el fuerte efecto desoxidante del silicio y desulfurizante del manganeso es necesario para la obtención de aceros finos y con alto grado de limpieza. Ferromanganesos Refinados: Ferromanganeso Medio Carbono. Utilizada para aceros finos, principalmente aquellos con bajo contenido de carbono, de alta resistencia y ductibilidad. Ferromanganeso Medio Carbono Nitrogenado. Sofisticada ferroaleación por su menor contenido de carbono y por la presencia de nitrógeno. Es empleado para aceros usados en la industria automotriz y aceros de alta resistencia y soldabilidad. Ferromanganeso Bajo Carbono. Se utiliza para acero de muy bajo contenido de carbono, y también para aceros austeníticos inoxidables y resistentes a la deformación a altas temperaturas. Además de las ferroaleaciones, Au– tlán ofrece a la industria siderúrgica los Nódulos de Manganeso para plantas aleadoras en el mundo, y los Carbonatos de Manganeso (mineral de manganeso natural), los cuales, algunas acerías ocupan el mineral para elevar el contenido de manganeso en el arrabio, y permitir que la escoria se fluidifique y no se hagan costras. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE FERROALEACIONES Minera Autlán Empresa Totalmente Integrada DIVISIÓN MINERÍA El origen del proceso inicia desde la obtención de la principal materia prima de la ferroaleación, que es el mineral de manganeso, que en México se presenta como carbonato de manganeso, el cual se extrae de la mina subterránea localizada en el municipio de Molango, Edo. de Hidalgo. Los carbonatos de manganeso son llevados al exterior de la mina a través de una banda transportadora hacia unas tolvas de almacenaje, desde ahí, el mineral es acarreado

Silicomanganeso

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hacia la zona industrial, en donde son sometidos a un proceso de trituración y clasificación para alcanzar la granulometría necesaria para que puedan ser introducidas a un horno rotatorio, en donde se calcinan y aglomeran los carbonatos para así obtener un producto único en el mundo llamado nódulo de manganeso. El nódulo a diferencia del carbonato, además de su apariencia física, cuenta con un contenido mayor de manganeso, de esta manera sus cualidades químicas, técnicas y físicas son ideales para ser consumidas en las plantas de ferroaleaciones. DIVISIÓN FERROALEACIONES El nódulo de manganeso fabricado en Molango es transportado hacia las plantas de ferroaleaciones, y junto con otras materias primas: coque metalúrgico, quarzo (para fabricar silicomanganeso), piedra caliza (para fabricar ferromanganeso), y escamas de laminación, son clasificadas a través de tolvas de almacenamiento. Las materias primas son pesadas, transportadas y alimentadas a un horno eléctrico de arco sumergido, por gravedad desde las tolvas de almacenamiento. Las materias primas son fundidas a 1,450°C en el crisol del horno por el flujo de electricidad en la punta de los electrodos, formando un arco eléctrico estabilizado y mantenido mediante la mezcla de minerales de manganeso; y el coque metalúrgico que actúa como reductor de los óxidos metálicos y conductor de la corriente eléctrica. El metal fundido (ferroaleación) se deposita en el fondo del crisol, y en la parte superior por menor densidad flota la escoria, ambos son removidos periódicamente en función del consumo eléctrico, a través de bocas de vaciado ubicadas geométricamente en el crisol del horno. El metal vaciado (ferroaleación) es enfriado y depositado en los patios de producto terminado, donde será preparado en un sistema de quebrado y

Nódulo de Manganeso

semblanza es la planta de Teziutlán-Puebla, donde se produce silicomanganeso. La tercera planta se encuentra localizada en Gómez Palacio-Durango, que también fabrica silicomanganeso. En Cd. Madero, Tamps., se encuentra localizada una terminal marítima de la Compañía, para la facilitación de sus exportaciones e importaciones. En Tampico, Tamps., se encuentran las oficinas de CORESA (Compañía Recuperadora de Escorias), en donde a través de ella, Autlán ofrece escoria que puede ser reciclada como insumo para la industria de la construcción. Autlán tiene un centro de servicio y atención a clientes en Monterrey, N.L., y sus oficinas corporativas se encuentran en San Pedro Garza García, N.L., con oficinas de enlace en la Cd. de México.

Imágenes y Fotografías: Ignacio González e Israel Reséndiz.

cribado de acuerdo a los requerimientos de los clientes, para después ser embarcados a su destino ﬁnal. Localización de Autlán en el País Minera Autlán cuenta con dos unidades mineras, la principal ubicada en Molango-Edo. de Hidalgo, donde se extrae del subsuelo el mineral de manganeso (carbonato) y se transforma en nódulo de manganeso mejorado en la zona industrial. La unidad minera de Nonoalco cuenta con una mina de cielo abierto para la obtención de bióxido de manganeso. La Compañía cuenta con 3 plantas siderúrgicas de ferroaleaciones. La más grande se encuentra en TamósVeracruz, y produce silicomanganeso, ferromanganeso alto carbono y ferromanganesos reﬁnados. Otra de ellas,

PROCESO DE PRODUCCIÓN DE LAS FERROALEACIONES DE MANGANESO (Esquema simpliﬁcado desde la extracción del mineral de manganeso en Molango, Edo. de Hidalgo, a la fabricación de la ferroaleación en la Planta Tamós, Veracruz)

27 HIERROy ACERO/AIST MÉXICO

laminación

APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DIFUSOS TIPO-2 para el Modelado y Control de la Temperatura de la Parte Frontal de la Cinta a la Entrada del Enrollador Gerardo M. Méndez1*, Luis Leduc-Lezama2, Rafael Colás3 1

Departamento de Ingeniería, Sistemas Fuzzy Logic, S.A., Vista Aurora 230, Col. Linda Vista, Cd. Guadalupe, N.L. México. gmm_paper@yahoo.com.mx 2 Departamento de Ingeniería de Procesos, Ternium en México, San Nicolás de los Garza, N.L. México. lleduc@ternium.com.mx 3 Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza, N.L. México. rcolas@mail.uanl.mx

RESUMEN. En este proyecto se utiliza lógica difusa tipo-2 para determinar el ﬂujo de agua necesario para enfriar la cinta mientras esta se desplaza por las mesas de enfriamiento y así obtener la temperatura objetivo de enrollado. El modelo de lógica difusa tipo-2 utiliza a la temperatura deseada de la cinta a la entrada de los enrolladores, el espesor, la temperatura y la velocidad de la cinta a la salida del molino acabador. El performance del sistema propuesto se compara con el obtenido con un sistema de lógica difusa tipo-1, demostrando que el sistema de lógica difusa tipo-2 mejora la calidad de la predicción y control de la temperatura de enrollado bajo las condiciones usadas de rolado.

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1 INTRODUCCIÓN El objetivo de esta publicación es el de presentar y discutir la implementación utilizando lógica difusa tipo-2 (IT2), de la función de control llamada CTC (Coiling Temperature Control). El sistema obtenido, nombrado modelo IT2 CTC, presenta dos principales tareas enfocadas sólo a la parte frontal de la cinta: el cálculo de las referencias de flujo de agua y su retroalimentación. El objetivo es el de lograr y mantener estable, en toda la producción, la temperatura de la parte frontal de la cinta cuando ésta alcanza la posición del pirómetro localizado en la entrada de los enrolladores (CLRs). El modelo IT2 CTC controla la temperatura de la cinta a la entrada de los enrolladores aplicando agua de enfriamiento a la cinta mientras ésta se desplaza por las mesas de enfriamiento, que van desde la salida del molino acabador hasta la entrada de los enrolladores, y ajusta el flujo de agua que se aplicará a la siguiente cinta para compensar por los cambios en el espesor, temperatura y velocidad que presenta la siguiente cinta a la salida del molino acabador. El modelo IT2 CTC calcula el flujo de agua que se aplica a la superficie (inferior/superior) de la cinta (setup) y adapta su cálculo utilizando las mediciones obtenidas en cada cinta laminada (feedback). El modelo IT2 CTC se ejecuta fuera de línea (off-line) y calcula la cantidad de agua requerida y las referencias de los cabezales de enfriamiento (sprays), y cinta tras cinta la retroalimentación adapta los parámetros del modelo. La lógica difusa tipo-2 es una tecnología moderna[1] de modelado y control de sistemas lineales y no-lineales, que toma en cuenta las componentes aleatoria y sistemá-

laminación tica de la incertidumbre inherente de las mediciones de los sensores industriales[2]. La no-linealidad de los procesos industriales es controlada de manera natural por los identiﬁcadores y aproximadores difusos tipo-2[3]-[6]. Esta característica de los sistemas difusos tipo-2 ofrece el gran potencial para modelar y controlar estable y robustamente procesos industriales que presentan incertidumbre, ruido y variación en su operación. Las variables de entrada al modelo IT2 CTC para determinar las referencias de operación (setup) de los sprays de enfriamiento requeridos para lograr la temperatura de la parte frontal de la cinta a la entrada del enrollador son el espesor, la temperatura y la velocidad objetivos a la salida del molino acabador, y la temperatura deseada para la cinta a la entrada de los enrolladores. 2 Molino de Laminación en Caliente La sección más crítica de la cinta es su parte frontal (llamada head-end). Esto es debido a la incertidumbre causada por las variaciones de la cinta que se lamina y a las condiciones cambiantes de operación. En la actualidad para calcular las referencias de operación del molino de laminación y obtener la calidad deseadas en la parte frontal de la cinta, se tienen sistemas basados en lógica difusa tipo-1 (T1) y en modelación matemática, particularmente para los hornos de calentamiento, molino reversible (RM), molino acabador (FM) y la zona de las mesas de enfriamiento[7], [8]. La Figura 1 presenta un diagrama simpliﬁcado de un molino de laminación en caliente (HSM), desde el horno de calentamiento hasta la zona de enrolladores.

Figura 1. Vista esquemática de un molino de laminación de acero en caliente típico.

rolladores. Las referencias se calculan como función de la temperatura deseada de enrollado, y del espesor, temperatura y velocidad objetivos de la cinta a la salida del molino acabador. El total del flujo requerido es traducido a cierto número de sprays con un flujo particular de agua. Esta traducción se realiza en base a las capacidades de flujo de cada spray y de la cantidad de sprays en servicio. El proceso de retroalimentación adapta los parámetros del modelo IT2 CTC. La Figura 2. Muestra varios sprays en la zona de las mesas de enfriamiento. Cada spray está compuesto por un conjunto variable de cabezales, como se muestra en la misma Figura. El proceso de adaptación de los parámetros permite al modelo responder a las condiciones cambiantes del molino, en su estructura física, en su operación, materia prima, etc., utiliza las siguientes mediciones efectuadas en la parte frontal de la cinta: la temperatura a la entrada de los enrolladores, el espesor, la temperatura y la velocidad de la cinta a la salida del molino acabador.

Figura 2. Vista esquemática de los sprays de agua en la zona de las mesas de enfriamiento.

La temperatura de la cinta a la entrada de los enrolladores es la variable (x1) y sus conjuntos difusos tipo-2 se muestran en la Figura 3. Los conjuntos difusos de la variable (x2), el espesor de la cinta a la salida del molino acabador se muestra en la Figura 4. Las ﬁguras 5 y 6 muestran respectivamente los conjuntos difusos de la temperatura (x3) y la velocidad (x4) de la cinta a la salida del molino acabador.

La temperatura de la cinta a la entrada de los enrolladores, determina fuertemente las propiedades mecánicas finales del producto enrollado. Esta temperatura depende del flujo de agua usado en el proceso de enfriamiento, y del espesor, temperatura y velocidad de la cinta a la salida del molino acabador. 3 Diseño del modelo IT2 CTC El modelo IT2 CTC calcula el flujo de agua usado en las mesas de enfriamiento, el cual es el adecuado para lograr la temperatura deseada en la parte frontal de la cinta cuando ésta se localiza en la zona de entrada de los en-

Tabla 1. Material de las cintas laminadas. Espesor

Ancho

Grado de

Objetivo

Acero

(mm)

(SAE/AISI)

Cinta A

1.981

1067.0

1006

Cinta B

2.006

991.0

1006

Cinta C

2.159

952.0

1006

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laminación de pares de datos de entrenamiento fueron obtenidos de la producción de un día, cuyas características generales se muestran en la Tabla 1. El criterio de evaluación del desempeño del modelo para controlar la temperatura de la cinta se basa en la siguiente ecuación RMSE (root mean-squared error): Figura 3. Conjuntos difusos de la variable (x1).

(4) donde Y(k) es la medición real de la temperatura de enrollado, y fs2(x(k)) es la temperatura predicha en base al ﬂujo de agua predicho por el sistema.

Figura 4. Conjuntos difusos de la variable (x2). 4 Resultados El modelo IT2 CTC inicialmente fue entrenado usando pares de datos entrada-salida. Tres diferentes conjuntos

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Figura 5. Conjuntos difusos de la variable (x3). La Figura 7, muestra las veinticinco RMSEs de las referencias de ﬂujo de agua calculadas por el modelo off-line

laminación IT2 para cintas tipo A. El eje horizontal representa el número secuencial de las épocas empleadas para el aprendizaje, mientras que el eje vertical representa el valor correspondiente del RMSE para ese nivel de reforzamiento del modelo. También muestra los resultados obtenidos por el modelo CTC on-line basado en lógica difusa tipo-1 (T1). Por simple comparación, se puede apreciar que el modelo basado en lógica IT2 tiene mejor desempeño que el modelo basado en lógica T1.

tipo-2, en la cual se obtienen las referencias del ﬂujo de agua de enfriamiento para lograr la temperatura objetivo de la parte frontal de la cinta en la entrada de los enrolladores. De acuerdo a los resultados obtenidos, el modelo basado en lógica difusa tipo-2 presenta menor RMSE que el modelo basado en lógica difusa tipo-1. Con la estabilidad y desempeño presentados por el modelo IT2 CTC en esta aplicación, se comprueba que los sistemas basados en lógica difusa tipo-2 son lo suﬁcientemente exactos, precisos, estables y robustos para modelar, controlar y predecir procesos industriales inciertos, ruidosos, variables en el tiempo, y de características no lineales. Referencias

Figura 6. Conjuntos difusos de la variable (x4). Figura 7. RMSE de las cintas del material tipo A. (*) modelo basado en T1, (o) modelo basado en IT2 CTC.

5. Conclusiones Se presenta una interesante aplicación de la lógica difusa

1. Mendel, J. M.: Uncertain rule-based fuzzy Logic systems: Introduction and New Directions, (Prentice-Hall ), Upper Saddle River, NJ, (2001) 2. B. N. Taylor, C. E. Kuyatt: Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Results, (NIST), Technical Report 1297, Gaitherburg, MD (1994) 3. Wang, L.X.: Fuzzy Systems are Universal Approximators, IEEE Conf. on Fuzzy Systems, San Diego, (1992) 1163-1170 4. Wang, L. X.: Fuzzy Systems as Nonlinear Mapping, a Course in Fuzzy Systems and Control, (Prentice-hall PTR), Upper Saddle River, NJ (1997) 5. Wang, L.X.: Fuzzy Systems as Nonlinear Dynamic System Identiﬁers, 31th IEEE Conference on Decision and Control, Tucson, Arizona (1992) 897-902 6. Wang, L.X., Mendel, J.M.: Back-propagation Fuzzy Systems as Nonlinear Dynamic System Identiﬁers, Proceedings of the IEEE Conf. on Fuzzy Systems, San Diego, CA (1992) 14091418 7. Martinetz, T., Protzel, P., Gramchow, O., Sorgel, G.: Neural Network Control for Rolling Mills, ELITE Foundation, EUFIT 94, Achen, Germany (1994) 147-152 8. General Electric, Models Users Reference, Manual 1, Roanoke VA. (1993)

Carretera Mty-Laredo km 22.7 Ciénega de Flores N.L. CP 65550 Tels. (81) 8329-8412, (81) 8329-8407 Fax. (81) 8329-8413 jfespinosa@itw.com.mx cdojeda@signode.com.mx jagarcia@signode.com.mx

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procesos y usos del acero

Prototipo de Automóvil Usando una Fuente Alterna del Medio Ambiente

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Por Lorenia González Espinosa (Tesorera de la AIChE sede Monterrey)

La AIChE (American Institute of Chemical Engineering) es una organización mundial de Ingenieros Químicos, la cual fue creada en 1908 y tiene más de 40,000 miembros en 94 países. El objetivo principal de esta institución es juntar la mayor cantidad de Ingenieros Químicos y reunirlos en diversos eventos, para así crear una unión de todos, mundialmente. La AIChE organiza congresos, pláticas y concursos en los cuales todos sus miembros pueden participar. La AIChE, para los estudiantes de Ingeniería Química, es una oportunidad para encontrar becas, intercambios en el extranjero, prácticas profesionales fuera del país, entre otras oportunidades. En los Estados Unidos, cada escuela puede formar su capítulo estudiantil que les represente, pero en México, hasta principios de este año, y gracias al esfuerzo de Héctor Alan Aguirre, un estudiante del Tecnológico de Monterrey, se pudo formar una sede en territorio metropolitano de Monterrey. Una vez establecido el capítulo estudiantil, todos los miembros han podido acceder a los beneﬁcios que se otorgan.

procesos y usos del acero Uno de los eventos más importantes que organiza la AIChE es el Chem-E-Car competition. Este evento se lleva a cabo dentro del marco de la Convención Nacional de Ingenieros Químicos, un evento anual que converge a todas las sedes existentes. La competencia tiene como objetivo la elaboración de un prototipo de automóvil a escala cuya fuente de energía principal sea una fuente alterna que pudiera ser sustentable para el futuro (del medio ambiente). Las reglas principales del juego son las siguientes:

[ [

Elaboración: Elaboració

• No se pu puede modiﬁcar mecánica o electrónicamente a la hora del con concurso. • No se pueden usar pilas para su movimiento, sólo para sensores. s.

• Tiene Tie que ser autónomo (prohibido que se use un control remoto). o). • No se permite un freno mecánico sobre las llantas.

• Tiene Tie que tener dos reacciones, una de propulsión y una de frenado. ado.

• Debe De de costar menos de 2,000 dólares su elaboración No se puede: usar fuego, fueg que expulse algún ﬂuido, o use químicos no regulados. • Tener un tamaño t máximo de 40 cm X 30 cm X 18 cm.

A la hora hor del evento:

• Ser aprobado apr por seguridad del evento (todas todas las co conexiones dentro del prototipo deben ser segueguras ras, los procedimientos deben tener los estándandare res de calidad y los desechos deben ser removimovido dos adecuadamente).

• La distancia a recorrer y la carga del vehículo o se pr proporcionaban hasta la hora del evento, y podían dían va variar de 15 a 30 m e, y de 0 a 500 ml de agua. Ningu guna prueba del vehículo se permitirá de esa hora en adelante. • El vehículo vehíc que se detenga más cerca de la distancia estipulada esti gana.

El prototipo que estudiantes, no sólo de Ingeniería Química, sino también de Mecatrónica y Ciencias Químicas del Tecnológico de Monterrey se elaboró de la siguiente manera:

Reacción de Propulsión. La propulsión del vehículo se basó en la combustión del hidrógeno, aprovechada por una celda de combustible de hidrógeno. Dicha celda funciona gracias a la separación de moléculas H2 en electrones y en protones por medio de una membrana de intercambio iónico. Ésta bloquea el paso de los electrones por la membrana, forzándolos a pasar por un sistema catión-anión en placas de grafito. Sólo los protones pueden pasar a través de la membrana. Al generar un flujo continuo de electrones se genera una corriente eléctrica que es dirigida hacia las terminales eléctricas de la celda. En este proceso se produce agua como subproducto en muy pequeñas cantidades. Se cuenta con este tipo de celda de combustible, el cual tiene las siguientes cualidades: Se puede alimentar con aire para incrementar su eficiencia. Se puede incrementar aún más su eficiencia si se alimenta con oxígeno puro (O2). Las presiones de alimentación no deben exceder 3 psi para proteger a las membranas. Para la administración de hidrógeno se usó un tanque de hidruro que fue llenado hasta 400 psi. El hidrógeno era administrado a la celda a 2 psi. Se usaban tres válvulas que aseguraban una caída de presión tal como la celda lo necesitaba. Si la caída de presión era mayor, había una saturación en la celda por lo que la reacción ocurría a muy baja eficiencia. Si la alimentación ocurría a menor presión, la corriente obtenida a su vez era menor e insuficiente para el desempeño. Reacción de frenado La reacción de frenado da lugar en una caja de plástico perfectamente aislada de la luz exterior (está forrada con cinta de aislar), dentro de ella hay un par de focos de luz blanca ultrabrillante y un fotosensor que recibe esa luz. La reacción de Nassau, o mejor conocida como reacción de “Halloween”, y se lleva a cabo en varias etapas: se mezclan los reactivos (yodato de potasio, cloruro mercúrico, metabisulfito de sodio y almidón, en ese orden, usando como matriz agua caliente), y dependiendo de las concentraciones utilizadas, la matriz cambia de un translúcido 33 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO

procesos y usos del acero

Reacciones (1) IO3- + 3HSO3- I- + 3SO42- + 3H

elemental, el cual reacciona con el almidón, formando un complejo de color azul oscuro (3). El cual se lee por el foto resistor y frena el vehículo.

(2) Hg2+ + 2I- HgI2 (3)6H+ + IO3- + 5I- 3I2 + 3H2O I2 + almidón complejo azul oscuro lechoso a un naranja, y posteriormente a un negro. Estos cambios son identiﬁcados por un circuito el cual da la señal de frenado. Químicamente, la reacción ocurre de la siguiente manera: El metabisulﬁto de sodio reduce al yodato de potasio para formar iones yoduro. Hasta este momento la solución sigue del mismo color (1). Una vez que la concentración de iones yoduro excede el producto de solubilidad del yoduro mercúrico, se forma un precipitado naranja opaco de yoduro mercúrico (2). El excedente de iones yoduro reacciona con el excedente de iones yodato para formar yodo

El momento en el cual el vehículo se detiene dependerá de la cantidad de reactivos que se le añadan, este aspecto de la competencia mide la precisión de los cálculos de estequiometria hechos por los estudiantes. Aparte de la reacción de propulsión y de frenado, el prototipo tiene los siguientes atributos:

MUNDO DE

DIFERENCIAS

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BRC

“Move Ahead With Us”

procesos y usos del acero Se optimizó el diseño del área de contacto de las llantas para el óptimo compromiso entre energía perdida por deformación de materiales (hule) o irregularidades en la llanta (gajos o lija) y la tracción necesaria. La dirección de las llantas se puede ajustar mediante dos perillas, un giro completo a una de estas perillas sólo mueve 4.5° las llantas, así se alcanza una precisión milimétrica. Se dividió el peso en dos secciones (una delantera para tracción y una trasera para carga). Ambas partes estaban ligadas usando un vínculo retráctil. Esto con el objetivo de que la parte delantera, siendo más ligera, pudiera arrancar y obtener suﬁciente energía cinética para romper la inercia de la parte trasera con la carga.

Se conectaron dos motores eléctricos que giran a 300rpm.Teniendo en cuenta el diámetro de 6.5cm de las llantas, se diseñó una transmisión que permite al vehículo viajar a exactamente 25cm/s, la velocidad mínima para recorrer la distancia máxima (30 metros) en el límite de tiempo ( 2min). En el evento regional llevado a cabo del 26 al 30 de marzo en Austin, Texas, el cual era el primero que México concursaba, se ganó el tercer lugar en la corrida, más aparte el primer lugar en la elaboración del póster y primer lugar de creatividad y complejidad del diseño. En Montreal, Canadá, el 22 de agosto, en el cual participaron más de 16 distintos países (entre ellos Estados Unidos, Malasia e Irán), se ganó el cuarto lugar mundial, quedando a tan sólo 2 pies de la meta. Se puede ver un video de la corrida que se hizo en el siguiente link: http://www.youtube.com/ watch?v=1nFsDQeihTQ. Se le agradece a Alan Aguirre por su iniciativa de formar la sede de la AIChE en México, a los patrocinadores, a todos los Ingenieros Químicos, Mecatrónicos y Licenciados en Ciencias Químicas involucrados en la elaboración del prototipo y la organización de los eventos y viajes, a los directores de carrera IQA (Verónica Alicia Patiño González ) e IQS (Enrique Ortiz Nadal ) por su apoyo y motivación, al Tecnológico de Monterrey y a la AIChE (Estados Unidos) por poner su fe en este grupo y permitirle participar en este magno evento.

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