5. ENERGY EFFICIENT REAL-TIME OPERATING SYSTEM
5.2. QUANTUM PLATFORM RTOS
Antes de referirnos a la tecnología específica con que se obtuvo el FFM debemos conocer algunos aspectos generales de la tecnología del soldeo.
Tecnología del soldeo
Aunque los metales han sido utilizados durante miles de años, nadie está seguro de cómo se obtuvo el primer metal útil. Pudo ser a partir de restos de meteoritos o, más probable al calentar inadvertidamente minerales que contenían cobre.
El empleo que pudieron dar entonces estuvo limitado por el hecho de que la tecnología disponible en esos tiempos no ofrecía técnicas capaces de producir totalmente grandes piezas.
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En 1932 se empezó a utilizar como protección un fundente granulado, antecesor de los usados actualmente, al cual el calor fundía y descomponía produciendo la escoria y la atmósfera protectora necesaria.El empleo del fundente y el alambre continuo dieron lugar en 1935 al nacimiento del proceso de soldar denominado soldadura por arco sumergido (SAW) donde se emplean actualmente los fundentes como elemento imprescindible de soldeo.
Tipos de soldeo
• Soldeo por fusión: fase líquida, fusión del metal base.
• Soldeo en estado sólido: no hay fase líquida, no fusión metal base.
• Soldeo fuerte (+450oC) y blando (-450oC): hay fase líquida, fusión del metal aportación.
La SAW en la cual se utiliza el Fundente Fundido al Manganeso (FFM) pertenece al tipo de soldeo fuerte.
El fundente
Entre las principales funciones del fundente para la soldadura de arco sumergido podríamos enumerar las siguientes:
*Protege la soldadura fundida de la interacción con la atmósfera. *Limpia y desoxida la soldadura fundida.
*Ayuda a controlar las propiedades químicas y mecánicas del metal de aporte en la soldadura.
Tecnología aplicada
Existen dos métodos importantes para elaborar los fundentes, granulados y fundidos. El FFM se encuentra dentro de los fundentes fundidos que como su nombre lo indica, son fabricados mezclando los ingredientes para luego fundirlos en un horno eléctrico de alta temperatura hasta formar un líquido homogéneo. Este fundente líquido, al enfriarse, vuelve a su estado sólido para luego ser triturado en un molino hasta lograr la granulometría adecuada al formato requerido. Su ventaja principal es que debido a su alta dureza, producto del proceso de fundición a alta temperatura de 1614 CO
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(3000 F), es que el grado de hidroscopia9 es casi nulo, es muy difícil que este material absorba humedad, no obstante alguna humedad podría condensarse en las superficies de los granos, la cual es de fácil manejo pudiéndose eliminar a una muy baja temperatura, 145 CO (300 F) por una hora, el proceso de fundición también logra que los componentes se mezclen químicamente uniforme, esto proporciona un rendimiento estable de la soldadura, incluso a altos niveles de corriente, también permiten una velocidad de avance más alta durante el proceso de soldadura.En el Centro de Investigaciones de Soldadura (CIS) se utilizó para la elaboración del Fundente Fundido al Manganeso (FFM) la tecnología inversa, la cual le ha dado al país la posibilidad de excluir a trasnacionales del poder absoluto de comercializar dicho producto en territorio nacional. La tecnología inversa consiste en determinar atributos que conforman un producto de una firma líder y luego reproducirlo con características similares o superiores. Esta tecnología aplicada para obtener el fundente es tradicional y propia de países desarrollados. El grado de crecimiento de la economía está afectado por la forma en que se descubren y aplican nuevos avances importantes, lo que aumenta el interés de llevar a cabo este proyecto en caso de ser factible.
Para la obtención de este fundente en las cantidades requeridas se utilizarían los siguientes equipos: 1. Horno eléctrico 2. Molinos de bola 3. Secador 4. Envasadora 5. Balanza técnica 6. Grúa viajera 7. Estufa.
Es importante destacar que estos equipos pueden ser utilizados igualmente para la fabricación de otros consumibles de soldadura como son: fundentes aglomerados, ferroaliaciones entre otras
A estos equipos se les da utilización siguiendo el ciclo productivo del proceso que se muestra en la figura 5.
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Figura 5: Etapas del ciclo productivo del FFM
Fuente: “Manual del soldador” Germán Hernández Riesco.
Las materias primas que se utilizan en el proceso productivo de obtención del FFM, así como la fuente de obtención se muestran en la tabla 2.
Tabla 2: Recurso/Proveedor
Fuente: Elaboración propia
Tamaño
Como es sabido la decisión de tamaño está influenciada por una serie de elementos donde se debe hacer conjugación de criterios de decisión tanto económicos como técnicos. En el caso del FFM en el análisis de factibilidad técnica se plantea instalar
Recursos Procedencia Proveedor
Energía Eléctrica nacional Empresa eléctrica
Agua nacional Acueducto
Mineral de manganeso nacional Geominera de Oriente Arena sílice nacional Geominera del Centro
Feldespato nacional Cerámica Roja
Caliza nacional Geominera del Centro
Fluorita importado
Empresa China a través de Asinot o Refractarios SA. MEZCLA DE LA MATERIA PRIMA FUNDICIÓN ENFRIAMIENTO EMPAQUETA MIENTO TAMIZADO MACHACAR PRODUCTO FUNDIDO
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una capacidad de 100 toneladas anuales. Todo este análisis demanda-capacidad está sustentado en investigaciones previas sobre demanda del FFM realizados por especialistas del grupo de desarrollo de materiales para soldar y documentados en ”Planta Multipropósito: proyecto conjunto Planta Mecánica del SIME y el Centro de Investigación de Soldadura (CIS) de la UCLV”.Para tomar esta decisión se utilizó el criterio de expertos con anterioridad mencionado; donde el análisis capacidad-demanda en el caso de este nuevo producto se impuso por sí solo como un elemento de gran peso. No obstante otro aspecto de presión sobre esta decisión de tamaño fue la magnitud de la inversión inicial a realizar, ya que como sabemos todo proyecto está limitado por la capacidad financiera de los posibles inversionistas.
Localización
En el análisis de localización del proyecto FFM la disyuntiva de ubicarlo cerca de la demanda o la fuente de materia prima no existe ya que tanto la demanda como las materias primas se encuentran dispersa entre sí por todo el país.
De los criterios ya conocidos es en base a la experiencia, que expertos del CIS decidieron que la ubicación idónea sería Planta Mecánica10.
Este equipo de expertos de diferentes posibles localizaciones escogieron Planta Mecánica porque es aquí donde se encuentran las mejores condiciones: infraestructura que garantiza el correcto funcionamiento del proyecto, existen los mecanismos comerciales y logísticos creados, alto interés por parte de la máxima dirección de Planta Mecánica, trabajadores calificados y por su cercanía a la UCLV los especialista podrán dar seguimiento directo al proyecto.
10
La empresa Fabric Aguilar Noriega perteneciente al SIME presenta un por ciento elevado de capacidad subutilizado así como todos los requerimientos técnicos necesarios para la producción del FFM.
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2.3 Impacto ambiental del Fundente Fundido al Manganeso (FFM):
Durante el proceso metalúrgico de obtención del FFM conjuntamente con este se obtiene un producto secundario: la escoria, que contiene los compuestos oxigenados que no se redujeron o que nuevamente se formaron durante el proceso. Las escorias metalúrgicas representan un sistema complejo de componentes múltiples que se procesan en estado líquido o sólido. En los procesos de soldadura por arco eléctrico, tecnología utilizada en el FFM, se generan determinadas cantidades de escorias las cuales son desechadas por no tener un uso específico en la industria. Esto pone de manifiesto la importancia de buscarle nuevas aplicaciones a estos productos resultantes. Estas escorias conservan un sistema de óxidos que provoca efectos adversos al medio ambiente debido a que la capa vegetal donde estas se almacena pasa a ser totalmente infértil. No obstante a los esfuerzos realizados para darle aplicaciones, actualmente las escorias metalúrgicas pasan en su inmensa mayoría a formar parte de grandes patios de escorias. Sin embargo, no es imposible su aprovechamiento, a pesar de tener valores algo elevados de óxido de hierro, fósforo y azufre.Propuesta para minimizar el impacto ambiental de las escorias resultantes.
A las escorias se le han dado múltiples aplicaciones para lo cual se tiene en cuenta fundamentalmente su composición química debido a que esta influye en la basicidad y actividad química. Entre sus aplicaciones más importantes podemos señalar la producción de cemento, fertilizante, relleno de caminos, etc.
Como resultado de investigaciones realizadas por científicos del Centro de Investigaciones de Soldadura de la UCLV se han desarrollado una serie de ferroaliaciones donde se utilizan como materia prima para su obtención las escorias resultantes del FFM , de esta manera se eliminará el impacto negativo que de otra forma pudieran tener estas sobre el medio ambiente.
Las ferroaleaciones son consumibles de soldadura que se emplean en la formulación de cargas aleantes de materiales para soldar (electrodos y fundentes) destinados al relleno superficial de piezas. Dentro del grupo de ferroaleaciones desarrolladas se
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encuentran: ferrocromo, ferromanganeso (alto y bajo carbono), ferrocromo-manganeso, ferrocromo-vanadio y una ferroaleación compleja. Todas estas ferroaliaciones se utilizan en nuestro país en la producción de:• Aceros (demanda =3500 t/año)
• Aceros especiales (demanda =500 t/año)
• Consumibles de soldadura (demanda =10 t/año)
Durante todos los experimentos se valoró, además, la presencia de humos y gases, obteniéndose buenos resultados en todos los casos.
Planta Mecánica, emplazamiento previsto como lugar de localización del proyecto FFM, posee entre sus nuevos convenios la producción de ferroaliaciones. En caso de resultar factible la producción de FFM, las escorias que se obtengan del proceso serán consideradas un subproducto del mismo. Este subproducto no reportará beneficios contables a la entidad puesto que será utilizado en otro proceso productivo perteneciente a la misma empresa11.No obstante, podemos afirmar que dándole este tratamiento a las escorias estamos evitando todos los costos que implica el tratamiento de residuos químicos.
El interés y credibilidad de los resultados planteados con anterioridad son abalados por trabajos de Cruz (2003) y Perdomo (2002).