La fabricación exitosa y eficiente de tuberías o tubos requiere la optimización de 10.000 detalles, incluido el mantenimiento del equipo. Dada la gran cantidad de piezas móviles en cada tipo de molino y cada pieza de equipo periférico, adherirse al programa de mantenimiento preventivo recomendado por un fabricante no es una tarea fácil. Foto: T & H Lemont Inc.
Nota del editor: Esta es la primera parte de una serie de dos partes sobre cómo optimizar las operaciones de los molinos de tubos o tuberías. Lea la segunda parte.
La fabricación de productos tubulares puede ser laboriosa, incluso en las mejores circunstancias. Las fábricas son complejas, requieren mucho mantenimiento regular y, dependiendo de lo que produzcan, la competencia es feroz. Muchos productores de tubos de metal están bajo una enorme presión para maximizar el tiempo de actividad para maximizar los ingresos, con poco tiempo valioso para el mantenimiento de rutina.
No existe un escenario ideal para la industria en estos días. Los materiales son caros y las entregas parciales no son poco comunes. Ahora más que nunca, los productores de tuberías necesitan maximizar el tiempo de actividad y reducir los desechos, y recibir entregas parciales significa reducir el tiempo de actividad. Las tiradas más cortas significan cambios más frecuentes, lo que no es un uso eficiente del tiempo ni de la mano de obra.
“El tiempo de producción es un bien escaso en estos momentos”, afirmó Mark Prasek, gerente de ventas de tubos para América del Norte en EFD Induction.
Las conversaciones con expertos de la industria sobre consejos y estrategias para aprovechar al máximo su planta revelaron algunos temas recurrentes:
Gestionar una planta con la máxima eficiencia implica optimizar decenas de factores, la mayoría de los cuales interactúan entre sí, por lo que optimizar las operaciones de la planta no es necesariamente fácil. La palabra sagrada del ex columnista de The Tube & Pipe Journal, Bud Graham, ofrece una perspectiva: "Un laminador de tubos es un portaherramientas". Recordar esta cita ayuda a simplificar las cosas. Comprender la función de cada herramienta, cómo funciona y cómo interactúa con otras es aproximadamente un tercio del camino. Mantener todo en buen estado y alineado es otro tercio. El último tercio implica programas de capacitación para operadores, estrategias de resolución de problemas y procedimientos operativos específicos de cada tubería o fabricante de tuberías.
La consideración principal para operar un molino de manera eficiente es independiente del molino.es la materia prima.Obtener el máximo rendimiento del molino significa obtener el máximo rendimiento de cada bobina alimentada al molino.Comienza con una decisión de compra.
Longitud de la bobina. Nelson Abbey, director de Fives Bronx Inc. Abbey Products, afirmó: «Los laminadores de tubos prosperan cuando las bobinas son más largas. Mecanizar bobinas más cortas implica mecanizar más extremos de bobina. Cada extremo de bobina requiere una soldadura a tope. Cada soldadura a tope produce chatarra».
La dificultad aquí es que las bobinas lo más largas posible se pueden vender a un precio superior. Las bobinas más cortas pueden estar disponibles a mejores precios. Los agentes de compras pueden querer ahorrar algo de dinero, pero esto es inconsistente con el punto de vista del personal de la planta de fabricación. Casi todos los que dirigen una fábrica estarían de acuerdo en que la diferencia de precio tendría que ser significativa para compensar las pérdidas de producción asociadas con los cierres adicionales de la fábrica.
Otra consideración, dijo Abbey, es la capacidad del desbobinador y cualquier otra restricción en el extremo de entrada del laminador. Puede ser necesario invertir en equipos de entrada de mayor capacidad para manejar bobinas más grandes y pesadas para aprovechar los beneficios de comprar bobinas más grandes.
La cortadora también es un factor, ya sea que el corte se haga internamente o se subcontrate. Las cortadoras tienen el mayor peso y diámetro que pueden manejar, por lo que obtener la mejor combinación entre bobinas y cortadoras es fundamental para maximizar el rendimiento.
En resumen, es una interacción entre cuatro factores: el tamaño y el peso de la bobina, el ancho necesario de la cortadora, la capacidad de la cortadora y la capacidad del equipo de entrada.
Ancho y estado de la bobina. En el taller, no hace falta decir que las bobinas deben tener el ancho y el calibre correctos para fabricar un producto, pero de vez en cuando se producen errores. Los operadores de laminación a menudo pueden compensar los anchos de tira que son ligeramente demasiado pequeños o demasiado grandes, pero esto es solo una cuestión de grado. Es fundamental prestar atención al ancho de las tiras cortadas.
La condición del borde de la tira también es el tema más importante. La presentación uniforme del borde, sin rebabas ni otras inconsistencias, es fundamental para mantener soldaduras consistentes a lo largo de las tiras, dice Michael Strand, presidente de T&H Lemont. El bobinado, corte y rebobinado iniciales también entran en juego. Las bobinas que no se han manipulado con cuidado pueden doblarse, lo que es problemático. El proceso de formación desarrollado por los ingenieros de matrices de laminación comienza con una tira plana en lugar de una tira curva.
Notas sobre herramientas. "Un buen diseño de molde maximiza el rendimiento", dijo Stan Green, gerente general de SST Forming Roll Inc. Señala que no existe una estrategia única para el conformado de tubos y, por lo tanto, no hay una estrategia única para el diseño de moldes. Los proveedores de herramientas de laminación varían en cómo procesan los tubos y, por lo tanto, sus productos. Los rendimientos también varían.
“El radio de la superficie del rodillo cambia constantemente, por lo que la velocidad de rotación de la herramienta cambia a lo largo de su superficie”, explicó. Por supuesto, el tubo pasa por el molino a una sola velocidad, por lo que el diseño afecta el rendimiento. Un diseño deficiente desperdicia material cuando la herramienta es nueva y la situación empeora a medida que esta se desgasta, añadió.
Para las empresas que no se limitan a la ruta de capacitación y mantenimiento, el desarrollo de una estrategia para optimizar la eficiencia de la planta comienza con lo básico.
“Independientemente del estilo de la fábrica y los productos que fabrica, todas tienen dos cosas en común: los operadores y los procedimientos operativos”, dijo Abbey. Gestionar una fábrica de la manera más consistente posible es cuestión de brindar capacitación estandarizada y seguir procedimientos escritos, dijo. Las inconsistencias en la capacitación pueden generar diferencias en la configuración y la resolución de problemas.
Para aprovechar al máximo una planta, de operador a operador, turno a turno, cada operador debe usar procedimientos consistentes de configuración y resolución de problemas. Cualquier diferencia de procedimiento suele ser una cuestión de malentendidos, malos hábitos, atajos y soluciones alternativas. Estos siempre dificultan el funcionamiento eficiente de la planta. Estos problemas pueden ser locales o introducirse cuando se contratan operadores capacitados de la competencia, pero la fuente no hace ninguna diferencia. La coherencia es clave, incluidos los operadores que aportan experiencia.
“Se necesitan años para capacitar a un operador de un molino de tubos, y realmente no se puede confiar en un plan único para todos”, dijo Strand. “Cada empresa necesita un programa de capacitación que se adapte a su fábrica y a sus propias operaciones”.
“Las tres claves para una operación eficiente son el mantenimiento de la máquina, el mantenimiento de los consumibles y la calibración”, afirmó Dan Ventura, presidente de Ventura & Associates. “Una máquina tiene muchas piezas móviles, ya sea el propio molino, los periféricos en la entrada o salida, la mesa de batido, etc., y el mantenimiento rutinario es importante para mantener la máquina en óptimas condiciones”.
Strand coincide. "Usar un programa de inspección de mantenimiento preventivo es el punto de partida", afirmó. "Ofrece la mejor oportunidad para gestionar una fábrica de forma rentable. Si un fabricante de tuberías solo responde a emergencias, está fuera de control. Está a merced de la siguiente crisis".
“Todos los equipos del molino tienen que estar alineados”, dijo Ventura. “De lo contrario, la fábrica se enfrentará a sus propios problemas”.
“En muchos casos, cuando los rollos exceden su vida útil, se endurecen y eventualmente se agrietan”, dijo Ventura.
“Si los rollos no se mantienen en buenas condiciones con un mantenimiento regular, entonces necesitan mantenimiento de emergencia”, dice Ventura. Si se descuidaran las herramientas, repararlas requeriría retirar dos o tres veces la cantidad de material que de otro modo tendrían que retirar, dijo. Además, lleva más tiempo y cuesta más.
Invertir en herramientas de respaldo puede ayudar a prevenir emergencias, señaló Strand. Si la herramienta se usa con frecuencia para una operación a largo plazo, se requerirán más piezas de repuesto que la herramienta que se usa con poca frecuencia para una operación a corto plazo. La función de la herramienta también afecta el nivel de reserva. Las aletas pueden desprenderse de la herramienta para aletas y los rodillos de soldadura pueden verse afectados por el calor de la caja de soldadura, problemas que no afectan a los rodillos de formación y dimensionamiento.
“El mantenimiento regular es bueno para el equipo, y la alineación adecuada es buena para los productos que fabrica”, dijo. Si se ignoran estos, los empleados de la fábrica pasan cada vez más tiempo tratando de compensarlo. Este tiempo se puede utilizar para fabricar productos buenos y más vendidos. Estos dos factores son tan importantes y a menudo se pasan por alto o se pasan por alto que, en opinión de Ventura, ofrecen la mejor oportunidad para aprovechar al máximo la planta, maximizar el rendimiento y reducir el desperdicio.
Ventura equipara el mantenimiento de los molinos y de los consumibles con el mantenimiento de los automóviles. Nadie va a conducir un automóvil durante decenas de miles de millas entre cambios de aceite con los neumáticos desnudos. Esto conducirá a soluciones costosas o a la destrucción, incluso en plantas mal mantenidas.
También es necesaria una inspección regular de la herramienta después de cada ejecución, dijo. Las herramientas de inspección pueden revelar problemas tales como grietas en las líneas finas. Dicho daño se descubre tan pronto como se retira la herramienta del molino, en lugar de inmediatamente antes de que se instale la herramienta para la siguiente ejecución, lo que da más tiempo para fabricar una herramienta de reemplazo.
"Algunas empresas están trabajando durante cierres programados", dijo Green. Sabía que sería difícil cumplir con un cierre programado en esta situación, pero señaló que era muy peligroso. Las empresas de envío y transporte están tan sobrepobladas o con tan poco personal, o ambas cosas, que las entregas no llegan a tiempo en estos días.
“Si algo se rompe en la fábrica y hay que pedir un reemplazo, ¿qué se hace para que lo entreguen?”, preguntó. Por supuesto, el transporte aéreo siempre es una opción, pero puede disparar el costo del envío.
El mantenimiento de los laminadores y rodillos no se trata solo de seguir un programa de mantenimiento, sino de coordinar dicho programa con el programa de producción.
En las tres áreas (operaciones, resolución de problemas y mantenimiento), la amplitud y profundidad de la experiencia son importantes. Warren Wheatman, vicepresidente de la unidad de negocios de matrices de T&H Lemont, dijo que las empresas que solo tienen uno o dos molinos para producir sus propios tubos a menudo tienen menos personas dedicadas al mantenimiento de molinos y matrices. Si bien el personal de mantenimiento tiene conocimientos, los departamentos pequeños tienen menos experiencia que los departamentos de mantenimiento más grandes, lo que pone al personal más pequeño en desventaja. Si la empresa no tiene un departamento de ingeniería, el departamento de mantenimiento tiene que realizar la resolución de problemas y las reparaciones por sí mismo.
Strand agregó que la capacitación para los departamentos de operaciones y mantenimiento es ahora más importante que nunca. La ola de jubilaciones asociada con el envejecimiento de los baby boomers significa que el conocimiento tribal que una vez sacudió a las empresas se está agotando. Si bien muchos productores de tubos aún pueden confiar en la consulta y el asesoramiento de los proveedores de equipos, incluso esta experiencia no es tan abundante como lo era antes y se está reduciendo.
El proceso de soldadura es tan importante como cualquier otro proceso que ocurre al fabricar una tubería o un tubo, y el papel de una máquina de soldar no se puede sobreestimar.
Soldadura por inducción. "Hoy en día, aproximadamente dos tercios de nuestros pedidos son para modernizaciones", dijo Prasek. "Normalmente, reemplazan soldadoras antiguas y problemáticas. El rendimiento es el principal factor en este momento".
Dijo que muchos estaban detrás de ocho objetivos porque la materia prima llegó tarde. "Por lo general, cuando finalmente sale el material, el soldador se apaga", dijo. Un número sorprendente de productores de tubos incluso están utilizando máquinas basadas en tecnología de tubos de vacío, lo que significa que están utilizando máquinas que tienen al menos 30 años de antigüedad para su mantenimiento. El conocimiento del servicio para tales máquinas no es extenso y los tubos de reemplazo son difíciles de encontrar.
El desafío para los productores de tubos que todavía los usan es cómo envejecen. No fallan catastróficamente, sino que se degradan lentamente. Una solución es usar menos calor de soldadura y hacer funcionar el molino a una velocidad más lenta para compensar, lo que puede evitar fácilmente la inversión de capital de una nueva máquina. Esto crea una falsa sensación de que todo está bien.
Invertir en una nueva fuente de energía para soldadura por inducción puede reducir significativamente el uso de electricidad de la planta, dijo Prasek. Algunos estados, especialmente aquellos con grandes poblaciones y redes estresadas, ofrecen generosos reembolsos de impuestos por compras de equipos energéticamente eficientes. Una segunda motivación para invertir en nuevos productos es el potencial de nuevas posibilidades de producción, agregó.
“Normalmente, una nueva unidad de soldadura es mucho más eficiente que una antigua y puede ahorrar miles de dólares al proporcionar más capacidad de soldadura sin actualizar el servicio eléctrico”, afirmó Prasek.
La alineación de la bobina de inducción y la resistencia también es importante. John Holderman, gerente general de EHE Consumables, dice que una bobina de inducción seleccionada e instalada correctamente tiene una posición óptima con respecto al rodillo de soldadura y debe mantener una holgura adecuada y constante alrededor del tubo. Si se configura incorrectamente, la bobina fallará prematuramente.
El trabajo del bloqueador es simple: bloquea el flujo de corriente eléctrica, dirigiéndolo al borde de la tira y, como con todo lo demás en el laminador, la posición es fundamental, dice. La ubicación correcta está en el vértice de la soldadura, pero esa no es la única consideración. La instalación es fundamental. Si está fijado a un mandril que no es lo suficientemente rígido para soportarlo, la posición del bloqueador puede cambiar, en realidad arrastra el diámetro interior a lo largo de la parte inferior del tubo.
Aprovechando las tendencias en el diseño de consumibles de soldadura, el concepto de bobina dividida puede tener un impacto significativo en el tiempo de funcionamiento del molino.
“Los laminadores de gran diámetro han utilizado desde hace mucho tiempo diseños de bobina dividida”, dijo Haldeman. “Reemplazar una sola pieza de bobina de inducción requiere cortar la tubería, reemplazar la bobina y volver a roscarla”, dijo. El diseño de bobina dividida viene en dos partes, lo que le ahorra tiempo y esfuerzo.
"Se han utilizado en grandes laminadores, pero se necesitó una ingeniería sofisticada para aplicar este principio a bobinas pequeñas", dijo. Incluso menos trabajo para el fabricante. "Las bobinas pequeñas de dos piezas tienen hardware especializado y abrazaderas inteligentemente diseñadas", dijo.
Con respecto al proceso de enfriamiento del bloqueador, los productores de tuberías tienen dos opciones tradicionales: un sistema de enfriamiento central en la fábrica o un sistema de agua dedicado separado, que puede ser costoso.
"Es mejor enfriar la resistencia con refrigerante limpio", dijo Holderman. Por este motivo, una pequeña inversión en un sistema de filtro de estrangulador dedicado para el refrigerante del molino puede aumentar en gran medida la vida útil del estrangulador.
El refrigerante del molino se utiliza a menudo en el estrangulador, pero el refrigerante del molino recoge las partículas finas de metal. A pesar de todos los esfuerzos por atrapar las partículas finas en un filtro central o capturarlas con un sistema de imán central, algunas personas pasan y encuentran su camino hacia el obstáculo. Este no es el lugar para polvos metálicos.
“Se calientan en el campo de inducción y se queman en la carcasa de la resistencia y la ferrita, lo que provoca una falla prematura y luego se apaga para reemplazar la resistencia”, dijo Holderman. “También se acumulan en las bobinas de inducción y eventualmente causan daños por arco eléctrico allí también”.