Las líneas hidráulicas tradicionales utilizan un solo extremo abocinado y generalmente se fabrican según SAE-J525 o ASTM-A513-T5, materiales que son difíciles de conseguir a nivel nacional. Los fabricantes de equipos originales (OEM) que buscan proveedores nacionales pueden sustituir los tubos fabricados según las especificaciones SAE-J356A y sellados con juntas tóricas, como se muestra. 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 nacionales y extranjeros. La segunda parte analiza los detalles de los productos menos convencionales dirigidos a este mercado.
La pandemia de COVID-19 ha provocado cambios inesperados en muchas industrias, incluida la cadena de suministro de tubos de acero y el proceso de fabricación de tubos. Desde finales de 2019 hasta el presente, el mercado de tubos ha experimentado cambios disruptivos tanto en las operaciones de fábrica como en las logísticas. Un problema que venía latente desde hacía tiempo ha salido a la luz.
La fuerza laboral es ahora más importante que nunca. La pandemia es una crisis humana, y la importancia de la salud ha cambiado el equilibrio entre el trabajo, la vida personal y el ocio para la mayoría, si no para todos. El número de trabajadores cualificados ha disminuido debido a la jubilación, algunos trabajadores que no pueden volver a sus antiguos trabajos o encontrar nuevos trabajos en la misma industria y muchos otros factores. En los primeros días de la epidemia, la escasez de trabajadores se concentraba principalmente en las industrias que dependen del trabajo de primera línea, como la atención médica y el comercio minorista, mientras que los trabajadores de la fabricación estaban de licencia o tenían horas de trabajo significativamente reducidas. Los fabricantes ahora tienen problemas para contratar y retener al personal, incluidos los operadores de fábricas de tubos con experiencia. La fabricación de tubos es en gran medida un trabajo práctico y de cuello azul que requiere un esfuerzo minucioso en un entorno sin clima controlado. Use equipo de protección personal adicional (es decir, máscaras) para mitigar la infección y siga reglas adicionales, como mantener una distancia de 6 pies de largo. La distancia lineal de los demás puede agregar estrés a un trabajo que ya tiene muchos eliminadores de estrés.
Los costos del suministro de acero y del acero crudo también han cambiado durante la pandemia. Para la mayoría de los tubos, el acero es el componente de mayor costo. 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 doméstico en EE. UU. promediaron alrededor de $ 800 / t durante tres años. A fines de 2021, los precios cayeron a $ 2,200 por tonelada.
Considerando cómo han cambiado estos dos factores durante la pandemia, ¿cómo están respondiendo las empresas del mercado de tubos? ¿Qué impacto tienen estos cambios en la cadena de suministro de tubos 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: "Sólo hacemos dos cosas aquí: 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) son de valor para gestionar ejecutivos que están abrumados.
Es importante lograr y mantener el control concentrándose en lo que es importante: los factores que afectan la fabricación y la 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 a casi cero. Las fábricas de automóviles y las empresas de otras industrias consideradas insignificantes están inactivas. Hubo un tiempo en que muchos en la industria no fabricaban tubos ni los vendían. El mercado de tuberías sigue existiendo solo para unas pocas empresas esenciales.
Afortunadamente, la gente está 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 diámetro más pequeño. 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 están 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 (entregado en tubo recto) y SAE-J356A (entregado en bobina), que cumplen muchos de los mismos requisitos.
El mercado ha cambiado, pero las pautas son las mismas. Nada es más importante que centrarse en fabricar y vender tuberías según las demandas del mercado.
La pregunta “fabricar o comprar” surge cuando las operaciones de fabricación enfrentan mayores costos laborales y recursos internos fijos o decrecientes.
La fabricación de productos tubulares post-soldados requiere recursos significativos. Dependiendo de la producción y el rendimiento de la planta, a veces es una ventaja económica cortar tiras anchas internamente. Sin embargo, el corte interno puede ser una carga, dados los requisitos de mano de obra, los requisitos de capital de herramientas y los costos de inventario de banda ancha.
Por un lado, cortar 2.000 toneladas al mes da como resultado 5.000 toneladas de acero en stock, lo que ocupa mucho efectivo. Por otro lado, se requiere muy poco efectivo para comprar acero de corte ancho en un acuerdo instantáneo. De hecho, dado que el productor de tubos puede negociar términos de crédito con el cortador, en realidad puede retrasar el desembolso de efectivo. Cada laminador de tubos es único en este sentido, pero es seguro decir que casi todos los productores de tubos se han visto afectados por la pandemia de COVID-19 en relación con la disponibilidad de mano de obra calificada, los costos del acero y el flujo de efectivo.
Lo mismo ocurre con la producción de tubos en sí, dependiendo de la situación. Las empresas con extensas cadenas de valor agregado pueden optar por abandonar el negocio de fabricación de tubos. En lugar de fabricar tubos y luego doblarlos, recubrirlos y hacer subconjuntos y conjuntos, comprar los tubos y concentrarse en otras actividades.
Muchas empresas que producen componentes hidráulicos o haces de tubos para el manejo de fluidos automotrices tienen sus propios laminadores de tubos. Algunas de estas fábricas ahora son pasivos en lugar de activos. Los consumidores en la era de la pandemia tienden a conducir menos y las previsiones de ventas de automóviles están muy lejos de los niveles prepandémicos. El mercado automotriz está asociado con términos negativos como cierres, caídas severas y escasez. No hay nada que sugiera que la situación del suministro de los OEM automotrices y sus proveedores cambiará significativamente en el futuro cercano. Cabe destacar que cada vez más vehículos eléctricos en este mercado tienen menos componentes de tren motriz de tubos de acero.
Los laminadores de tubos cautivos generalmente se construyen a partir de diseños personalizados. Esto es una ventaja para su uso previsto (fabricar tubos para una aplicación específica), pero una desventaja en términos de economías de escala. Por ejemplo, considere un laminador de tubos diseñado para fabricar productos de 10 mm de diámetro exterior para un proyecto automotriz conocido. El programa garantiza configuraciones basadas en la cantidad. Más tarde, se agregó 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 suficiente volumen para justificar el segundo plan. Los costos de instalación y otros son demasiado altos para justificarlos. En este caso, si la empresa puede encontrar un proveedor capaz, debería intentar subcontratar el proyecto.
Por supuesto, el cálculo no se detiene en el corte. Los pasos de acabado, como el recubrimiento, el corte a medida y el empaquetado, añaden un coste considerable. Como dice el refrán, el mayor coste oculto en la fabricación de tuberías es la manipulación. El tubo se traslada del laminador al almacén, donde se retira y se carga en una mesa de trabajo para el corte a la longitud final. A continuación, se colocan los tubos en capas para asegurar que se introduzcan en la máquina de corte uno a uno. Todos estos pasos requieren mano de obra. Este coste de mano de obra puede pasar desapercibido para un contable, pero se traduce en un operador de montacargas adicional o una persona adicional en el departamento de transporte.
Figura 2. Las composiciones químicas de SAE-J525 y SAE-J356A son casi idénticas, lo que ayuda a este último a reemplazar al primero.
Los tubos hidráulicos existen desde hace miles de años. Los egipcios forjaron alambre de cobre hace más de 4.000 años. El hilo de bambú se utilizó en China durante la dinastía Xia, alrededor del año 2000 a. C., y posteriormente los sistemas de plomería romanos se construyeron con conductos de plomo, un subproducto del proceso de fundición de plata.
Los tubos de acero sin costura modernos hicieron su debut en América del Norte en 1890. Desde 1890 hasta hoy, la materia prima para este proceso es un tocho 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 tochos. En el pasado y en el presente, los tubos hidráulicos se fabrican estirando en frío los 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 tiende a ser un proceso que requiere mucha mano de obra, 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 tubos de acero durante casi 100 años, el deslizamiento sin costura. Fue eliminado por los tubos soldados, que se encontraron adecuados para muchas aplicaciones mecánicas en los mercados de la construcción y la automoción. Incluso tomó algo de territorio en lo que antes era tierra santa: 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 de manera eficiente en masa tiras planas de alta calidad. Otro proceso que hace que la soldadura por resistencia de alta frecuencia sea un proceso viable para la industria de las tuberías. El resultado es un nuevo producto: rendimiento tan bueno como el de los tubos de acero sin costura en comparación con productos sin costura comparables y a un costo menor. Este tubo todavía se fabrica hoy en día y está clasificado 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 requieren tanta mano de obra y capital como los procesos sin costura, pero los costos asociados con ellos siguen siendo altos.
Desde la década de 1990 hasta la actualidad, la mayoría de las tuberías hidráulicas consumidas en el mercado nacional, ya sean sin costura (SAE-J524) o soldadas (SAE-J525), son importadas. Esto puede ser el resultado de la enorme diferencia en los costos de mano de obra y materia prima de acero entre los EE. UU. y los países exportadores. Durante los últimos 30 a 40 años, estos productos han estado disponibles a través de productores nacionales, pero nunca han podido establecerse como dominantes en este mercado. El costo favorable de los productos importados es 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 OEM generalmente eligen J525 si el producto soldado, estirado y recocido J525 está fácilmente disponible.
La pandemia golpea y el mercado vuelve a cambiar. La oferta global de mano de obra, acero y logística está disminuyendo aproximadamente al mismo ritmo que la mencionada disminución de la demanda de automóviles. Lo mismo ocurre con la oferta de tubos hidráulicos J525 importados. Ante estos acontecimientos, el mercado interno parece estar preparado para otro cambio de mercado. ¿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 tienden a ser breves y simples, ya que cada especificación define solo un proceso para fabricar tuberías. La desventaja es que J525 y J356A tienen una superposición considerable en dimensiones, propiedades mecánicas, etc., por lo que las especificaciones tienden a sembrar semillas de confusión. Además, J356A es un producto en espiral para líneas hidráulicas de diámetro pequeño y es una variante de J356, que es un producto de tubería recta utilizado principalmente en la fabricación de líneas hidráulicas de gran diámetro.
Figura 3. Aunque muchos consideran que los tubos soldados y estirados en frío son superiores a los tubos soldados y fijados en frío, las propiedades mecánicas de ambos productos son comparables. Nota: El valor imperial en PSI es una conversión suave de la especificación; es un valor métrico en MPa.
Algunos ingenieros creen que el J525 se destaca en aplicaciones hidráulicas de alta presión, como las que se usan en equipos pesados. El J356A es menos conocido, pero también es una especificación de 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 está controlado por rebaba y tiene un cordón de diámetro interior más pequeño.
Las materias primas tienen propiedades similares (ver Figura 2). 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 tensión o la resistencia máxima a la tracción (UTS), la composición química o el tratamiento térmico del acero están limitados para producir ciertos resultados.
Los tipos de tubos comparten un conjunto común de parámetros de rendimiento mecánico similares, lo que los hace intercambiables en muchas aplicaciones (ver Figura 3). En otras palabras, si uno no está disponible, es probable que el otro cumpla con los requisitos. Nadie necesita reinventar la rueda; la industria ya tiene un conjunto de ruedas fuertes y equilibradas a su disposición.
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