Las líneas hidráulicas tradicionales utilizan un único extremo abocinado y generalmente se fabrican según las normas SAE-J525 o ASTM-A513-T5, materiales que son difíciles de conseguir a nivel nacional. Los fabricantes de equipos originales que buscan proveedores nacionales pueden sustituirlos por tuberías fabricadas según las especificaciones SAE-J356A y selladas con juntas tóricas, como se muestra en la imagen. Fabricado por Tru-Line.
Nota del editor: Este artículo es el primero de una serie de dos partes sobre el mercado y la producción de líneas de transferencia de fluidos para aplicaciones de alta presión. La primera parte analiza la situación de las bases de suministro de productos convencionales, tanto nacionales como extranjeras. La segunda parte detalla los productos menos convencionales dirigidos a este mercado.
La pandemia de COVID-19 ha provocado cambios inesperados en muchos sectores, incluida la cadena de suministro de tuberías de acero y el proceso de fabricación de tuberías. Desde finales de 2019 hasta la actualidad, el mercado de tuberías ha experimentado cambios disruptivos tanto en las operaciones de fábrica como en las logísticas. Un problema que llevaba tiempo gestándose ha salido a la luz.
La fuerza laboral es ahora más importante que nunca. Esta pandemia es una crisis humana, y la importancia de la salud ha cambiado el equilibrio entre trabajo, vida y ocio para la mayoría, si no para todos. El número de trabajadores cualificados ha disminuido debido a la jubilación, a que algunos trabajadores no han podido volver a sus antiguos puestos de trabajo o encontrar nuevos empleos en el mismo sector y a muchos otros factores. En los primeros días de la epidemia, la escasez de trabajadores se concentró principalmente en sectores que dependen del trabajo de primera línea, como la atención médica y el comercio minorista, mientras que los trabajadores de la industria manufacturera estaban de baja temporal o con horas de trabajo significativamente reducidas. Los fabricantes ahora tienen problemas para reclutar y retener personal, incluidos los operadores experimentados de fábricas de tuberías. La fabricación de tubos es en gran medida un trabajo manual de obrero que requiere un esfuerzo minucioso en un entorno con temperatura controlada. Use equipo de protección personal adicional (es decir, mascarillas) para mitigar la infección y siga reglas adicionales, como mantener una distancia de 1,8 metros. La distancia lineal con los demás puede añadir estrés a un trabajo que ya tiene muchos factores que lo alivian.
El suministro de acero y los costos de la materia prima también han cambiado durante la pandemia. Para la mayoría de los tubos, el acero es el componente más costoso. Como regla general, el acero representa el 50% del costo por pie de tubería. Hasta el cuarto trimestre de 2020, los precios del acero laminado en frío en Estados Unidos promediaron alrededor de $800/t durante tres años. A finales de 2021, los precios cayeron a $2200 por tonelada.
Teniendo en cuenta cómo han cambiado estos dos factores durante la pandemia, ¿cómo están respondiendo las empresas del mercado de tuberías? ¿Qué impacto están teniendo estos cambios en la cadena de suministro de tuberías y qué orientación útil existe para que la industria salga de esta crisis?
Hace muchos años, un alto ejecutivo de una fábrica de tuberías resumió el papel de su empresa en la industria: "Aquí solo hacemos dos cosas: fabricamos tuberías y las vendemos". , demasiadas distracciones, demasiados factores que debilitan los valores fundamentales de la empresa, o la crisis actual (o todos estos factores, que suele ser el caso) es valioso para gestionar ejecutivos que están abrumados.
Es importante lograr y mantener el control centrándose en lo que es importante: los factores que afectan a la fabricación y venta de tubos de calidad. Si los esfuerzos de una empresa no se centran en estas dos actividades, es hora de volver a lo básico.
A medida que se propaga la pandemia, la demanda de tuberías en algunas industrias ha caído prácticamente a cero. Las fábricas de automóviles y las empresas de otros sectores considerados insignificantes permanecen inactivas. Hubo un tiempo en que muchos en la industria ni fabricaban ni vendían tuberías. El mercado de tuberías sigue existiendo solo para unas pocas empresas esenciales.
Afortunadamente, la gente sigue haciendo lo suyo. Algunas personas compran congeladores adicionales para almacenar alimentos. El mercado inmobiliario despega más tarde y la gente tiende a comprar algunos o muchos electrodomésticos nuevos cuando compra una casa, por lo que ambas tendencias respaldan la demanda de tuberías de menor diámetro. La industria de equipos agrícolas está comenzando a recuperarse, con cada vez más propietarios que desean tractores pequeños o cortadoras de césped de giro cero. El mercado automotriz luego se reinició, aunque a un ritmo más lento debido a factores como la escasez de chips.
Figura 1. SAE-J525 y ASTM-A519 se establecen como reemplazos generales para SAE-J524 y ASTM-A513T5. La principal diferencia es que SAE-J525 y ASTM-A513T5 son soldados, no sin costura. Las dificultades de abastecimiento, como los plazos de entrega de seis meses, han creado oportunidades para otros dos productos de tubos, SAE-J356 (suministrado en tubo recto) y SAE-J356A (suministrado en bobina), que cumplen muchos de los mismos requisitos.
El mercado ha cambiado, pero las directrices siguen siendo las mismas. Nada es más importante que centrarse en fabricar y vender tuberías de acuerdo con las demandas del mercado.
La cuestión de "fabricar o comprar" surge cuando las operaciones de fabricación se enfrentan a mayores costes laborales y a recursos internos fijos o decrecientes.
La fabricación de productos tubulares soldados posteriormente requiere importantes recursos. Dependiendo de la producción de la planta, a veces resulta ventajoso económicamente cortar internamente tiras anchas. Sin embargo, el corte interno puede ser una carga, dados los requisitos de mano de obra, los requisitos de capital para herramientas y los elevados costos de inventario.
Por un lado, cortar 2000 toneladas al mes genera 5000 toneladas de acero en existencias, lo que requiere una gran cantidad de efectivo. Por otro lado, se necesita muy poco efectivo para comprar acero de corte ancho de forma inmediata. De hecho, dado que el productor de tubos puede negociar condiciones de crédito con el cortador, puede retrasar el desembolso de efectivo. Cada fábrica de tubos es única en este sentido, pero se puede afirmar que casi todos los productores de tubos se han visto afectados por la pandemia de COVID-19 en lo que respecta a la disponibilidad de mano de obra calificada, los costos del acero y el flujo de caja.
Lo mismo ocurre con la producción de tubos, dependiendo de la situación. Las empresas con extensas cadenas de valor añadido pueden optar por no dedicarse a la fabricación de tuberías. En lugar de fabricar tuberías, doblarlas, recubrirlas y fabricar subconjuntos y conjuntos, compran las tuberías y se centran en otras actividades.
Muchas empresas que fabrican componentes hidráulicos o haces de tubos para el manejo de fluidos automotrices tienen sus propias fábricas de tubos. Algunas de estas fábricas ahora representan pasivos en lugar de activos. En la era de la pandemia, los consumidores tienden a conducir menos, y las previsiones de ventas de automóviles están muy lejos de los niveles previos a la pandemia. El mercado automotriz se asocia con términos negativos como cierres, fuertes caídas y escasez. No hay nada que sugiera que la situación de suministro de los fabricantes de equipos originales (OEM) de automóviles y sus proveedores vaya a cambiar significativamente en un futuro próximo. Cabe destacar que cada vez más vehículos eléctricos (VE) en este mercado tienen menos componentes de tren motriz de tubo de acero.
Las laminadoras de tubos cautivas suelen construirse a partir de diseños personalizados. Esto supone una ventaja para su uso previsto (fabricar tubos para una aplicación específica), pero una desventaja en términos de economías de escala. Por ejemplo, consideremos una laminadora de tubos diseñada para fabricar productos de 10 mm de diámetro exterior para un proyecto automotriz conocido. El programa garantiza ajustes basados ​​en la cantidad. Posteriormente, se añadió un procedimiento mucho más pequeño para otro tubo con el mismo diámetro exterior. Pasó el tiempo, el plan inicial expiró y la empresa no tenía el volumen suficiente para justificar el segundo plan. Los costes de instalación y otros costes son demasiado elevados para justificarlo. En este caso, si la empresa puede encontrar un proveedor capaz, debería intentar subcontratar el proyecto.
Por supuesto, el cálculo no termina en el corte. Los pasos finales, como el recubrimiento, el corte a medida y el embalaje, añaden un coste considerable. Como dice el dicho, el mayor coste oculto de la fabricación de tuberías es la manipulación. El tubo se traslada de la fábrica al almacén, donde se retira y se carga en un banco de trabajo para el corte final a la longitud deseada; luego, los tubos se apilan para asegurar que se introduzcan en la máquina de corte uno a uno. Todos estos pasos requieren mano de obra. Este coste laboral puede pasar desapercibido para un contable, pero se traduce en un operario de montacargas adicional o una persona extra en el departamento de transporte.
Figura 2. La composición química de SAE-J525 y SAE-J356A es casi idéntica, lo que facilita que este último reemplace al primero.
Las tuberías hidráulicas existen desde hace miles de años. Los egipcios forjaban alambre de cobre hace más de 4.000 años. En China se utilizaron tuberías de bambú durante la dinastía Xia, alrededor del año 2000 a. C., y posteriormente los sistemas de fontanería romanos se construyeron con tuberías de plomo, un subproducto del proceso de fundición de plata.
Sin costuras. Las modernas tuberías de acero sin costuras hicieron su debut en Norteamérica en 1890. Desde 1890 hasta la actualidad, la materia prima para este proceso es un lingote redondo sólido. Las innovaciones en la colada continua en la década de 1950 llevaron a la transformación de los tubos sin costura de lingotes a lo que entonces era una materia prima de acero de bajo costo, los lingotes. En el pasado y en el presente, la tubería hidráulica se fabrica mediante el estirado en frío de los tubos huecos sin costura producidos por este proceso. En el mercado norteamericano, está clasificado como SAE-J524 por la Sociedad de Ingenieros Automotrices y ASTM-A519 por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales.
La producción de tubos hidráulicos sin costura suele ser un proceso laborioso, especialmente para diámetros pequeños. Requiere mucha energía y mucho espacio.
soldadura. En la década de 1970, el mercado cambió. Después de dominar el mercado de tuberías de acero durante casi 100 años, la soldadura sin costuras fue desplazada por la soldadura, que resultó adecuada para muchas aplicaciones mecánicas en los mercados de la construcción y la automoción. Incluso ganó terreno en lo que antes era tierra sagrada: el sector de los oleoductos y gasoductos.
Dos innovaciones contribuyeron a este cambio en el mercado. Una de ellas implica la colada continua de losas, que permite a las acerías producir en masa de manera eficiente tiras planas de alta calidad. Otro proceso hace que la soldadura por resistencia de alta frecuencia sea un proceso viable para la industria de tuberías. El resultado es un nuevo producto: un rendimiento tan bueno como el de las tuberías de acero sin costura en comparación con productos sin costura similares, y a un menor costo. Este tubo todavía se fabrica hoy y se clasifica como SAE-J525 o ASTM-A513-T5 en el mercado norteamericano. Debido a que el tubo se estira y se recoce, es un producto que requiere muchos recursos. Estos procesos no son tan intensivos en mano de obra y capital como los procesos sin costura, pero los costos asociados a ellos siguen siendo altos.
Desde la década de 1990 hasta la actualidad, la mayor parte de las tuberías hidráulicas consumidas en el mercado interno, ya sean estiradas sin costura (SAE-J524) o estiradas soldadas (SAE-J525), son importadas. Esto puede deberse a la enorme diferencia en los costos de mano de obra y materia prima de acero entre Estados Unidos y los países exportadores. Durante los últimos 30 a 40 años, estos productos han estado disponibles a través de productores nacionales, pero nunca han logrado establecerse como dominantes en este mercado. El precio favorable de los productos importados representa un obstáculo formidable.
Mercado actual. El consumo del producto J524 sin costura, estirado y recocido ha ido disminuyendo con los años. Todavía está disponible y tiene un lugar en el mercado de líneas hidráulicas, pero los fabricantes de equipos originales (OEM) suelen elegir J525 si el producto J525 soldado, estirado y recocido está fácilmente disponible.
Llega la pandemia y el mercado vuelve a cambiar. La oferta mundial de mano de obra, acero y logística está disminuyendo casi al mismo ritmo que la mencionada disminución de la demanda de automóviles. Lo mismo ocurre con la oferta de tubería hidráulica J525 importada. Dados estos acontecimientos, el mercado interno parece estar preparado para otro cambio de mercado. ¿Está listo para producir otro producto, uno que requiera menos mano de obra que la soldadura, el trefilado y el recocido de tubos? Existe uno, aunque no se usa comúnmente. Se trata del SAE-J356A, que cumple con los requisitos de muchas aplicaciones hidráulicas (véase la Figura 1).
Las especificaciones publicadas por la SAE suelen ser breves y sencillas, ya que cada una define un único proceso para la fabricación de tuberías. El inconveniente es que las especificaciones J525 y J356A presentan una considerable superposición en dimensiones, propiedades mecánicas, etc., lo que tiende a generar confusión. Además, la J356A es un producto en espiral para tuberías hidráulicas de pequeño diámetro y es una variante de la J356, que es un producto de tubería recta utilizado principalmente en la fabricación de tuberías hidráulicas de gran diámetro.
Figura 3. Aunque muchos consideran que los tubos soldados y estirados en frío son superiores a los tubos soldados y conformados en frío, las propiedades mecánicas de ambos productos son comparables. Nota: El valor imperial en PSI es una conversión aproximada de la especificación; es un valor métrico en MPa.
Algunos ingenieros creen que el J525 destaca en aplicaciones hidráulicas de alta presión, como las que se utilizan en maquinaria pesada. El J356A es menos conocido, pero también es una especificación para el transporte de fluidos a alta presión. A veces, los requisitos de conformado final son diferentes: el J525 no tiene cordón de diámetro interior, mientras que el J356A tiene control de rebabas y un cordón de diámetro interior más pequeño.
Las materias primas tienen propiedades similares (véase la Figura 2). Las pequeñas diferencias en la composición química están relacionadas con las propiedades mecánicas deseadas. Para lograr ciertas propiedades mecánicas, como la resistencia a la rotura por tracción o la resistencia máxima a la tracción (UTS), la composición química o el tratamiento térmico del acero están limitados para producir ciertos resultados.
Los distintos tipos de tubos comparten un conjunto común de parámetros de rendimiento mecánico similares, lo que los hace intercambiables en muchas aplicaciones (véase la figura 3). En otras palabras, si uno no está disponible, es probable que el otro cumpla con los requisitos. No hace falta reinventar la rueda; la industria ya dispone de un conjunto de soluciones robustas y equilibradas.
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