Ingeniero Civil Químico / El objetivo del presente trabajo fue proponer una metodología de análisis de procesos metalúrgicos, específicamente del proceso de fusión flash de concentrados de cobre, que entregue las bases para el diseño de un sistema de información representado por un panel de supervisión con despliegues de gráficos e indicadores. El trabajo se enmarcó en un proyecto relacionado con el Horno Flash de la Fundición Chuquicamata, en el cual el objetivo de análisis fue estudiar la variabilidad de la ley de cobre en el eje. En relación a la metodología propuesta, inicialmente se compararon tres metodologías de análisis de procesos ampliamente utilizadas: (i) mantenimiento productivo total, (ii) mantenimiento basado en la confiabilidad y (iii) mantenimiento total de la calidad, a partir de las cuales se lograron establecer las bases y conceptos necesarios para plantear un análisis formal. Este análisis se basó en que los procesos se pueden descomponer conceptualmente en funciones que se interconectan entre sí a través de relaciones causales. La metodología propuesta comprende, entonces, una serie de herramientas que se aplican de manera ordenada por etapas, de forma que la información de una etapa es utilizada en la siguiente. Como resultado de la aplicación de esta metodología al proceso de fusión flash, se determinó que hay subprocesos que intervienen más que otros en la variabilidad de la ley de cobre en el eje como, por ejemplo, el proceso de mezcla de carga influye más que el proceso mismo de fusión. Esto se explica porque la alimentación de carga, a través del flujo de alimentación y su composición, interviene en el punto de equilibrio operacional del proceso. Se plantearon las bases para la conformación de un sistema de información a través de la determinación de indicadores (ej. desviación estándar del flujo de alimentación, error de dosificación, entre otros) y la creación de herramientas enfocadas en mejorar la información disponible del proceso (ej. escenario de stock de tolvas y estimación de leyes de alimentación). Como ejemplo tangible de su aplicación se desarrolló un panel de supervisión con la ayuda de los programas ProcessBook y DataLink de PI-System, con gráficos en tiempo real de los indicadores y herramientas sugeridas. La metodología propuesta es capaz de responder a tres motivaciones claves: (i) valorización de la información del proceso para una toma de decisiones de carácter operacional más completa, (ii) mejora de la comunicación entre el ingeniero del proceso y los analistas de procesos, y (iii) mejora de la capacidad de registro de la información que proviene de la experiencia y el conocimiento generado a través de ella. / 16/8/2021

La propuesta de mejora muestra que la aplicación de conceptos de planificación de la producción y gestión por procesos en una empresa de fundición, especializada en la fabricación de repuestos en bronce, permite reducir los retrasos en la entrega de pedidos. Asimismo, la utilización de herramientas de calidad permite la identificación y análisis de la causa raíz del problema, identificando la cantidad las pérdidas económicas. Como propuesta de mejora se planteó la implementación de un sistema que permita planificar y programar la producción, complementado por la gestión por procesos. Como resultado, el modelo propuesto logró reducir la cantidad de ítems entregados con retraso y anulados por los clientes. Asimismo, la validación de la propuesta se realizó mediante la simulación del modelo que permite solucionar el problema identificado. Seguidamente, el impacto de la propuesta de mejora en la empresa fue evaluado demostrando viabilidad. Por último, se presentaron las conclusiones y recomendaciones mediante las cuales se darán inicio a nuevas propuestas de mejora. / Tesis

[ES] La tesis doctoral presenta y analiza la técnica de la cáscara cerámica, desde la creación del modelo en cera hasta la elaboración completa del molde de fundición específico de esta técnica. Se aportan referencias originales históricas y técnicas. Se realizan pruebas de porosidad y resistencia en función de los refractarios empleados y el número de capas, con conclusiones aclaratorias en cada capítulo. / [EN] This doctoral dissertation explains and analyzes the ceramic shell technique as a whole, starting from the creation of the wax model until the elaboration of the casting mold specific for this technique is finished. Original historical and technical references are provided. Different porosity and resistance tests are carried out depending on the refractory materials used and the number of layers. Clarifying conclusions are included in each chapter. / A Mr. David Reid, maestro de la técnica de la cáscara cerámica adaptada al taller de los escultores. Al Dr. Juan Carlos Albaladejo, director de la tesis doctoral, generoso maestro difusor de la técnica en las universidades españolas. Al Departamento de Ingeniería de los materiales (D. José Monzó y D. Pascual Hernández); al Dpto. de Pintura (Dr. Domingo Oliver y D. Manuel Guillén); al Institut de Ciències del Materials de la UV (Dra. Carmen Guillém); al IDM de la UPV (Dr. Ramón Martínez Mañez, Dr. Juan Soto y Dra. Mª Dolores Marcos); y al Departamento de Escultura (Paco P. Benavent y Dr. Pablo Sedeño) A Toni Tomás, Beatriz Piñero, Ángeles Afonso, Soledad del Pino, Mª Mar Caballero, familia Crespo Ricart y a Marian Alonso. / Marcos Martínez, MDC. (2001). Fundición a la cera perdida: Técnica de la Cascarilla Cerámica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/157239 / TESIS

El objetivo del presente informe profesional es elaborar una propuesta de mejora para una empresa dedicada a la fundición y fabricación de piezas de acero que se utilizan como repuestos en la maquinaria de las mineras. El informe abarca el diagnóstico de las áreas que generan los problemas principales dentro de la empresa, dentro de los cuales resaltan los ligados con el área de planeamiento como es el bajo indicador OTIF que maneja la empresa. La propuesta se elabora con la finalidad de reducir estos problemas identificados haciendo uso de herramientas de planificación como métodos de pronóstico, lo cual ayuda a reducir el error para la determinación de la demanda, esto se pudo comprobar con el cálculo del MAPE del método actual de pronósticos comparado con el método elegido como mejora, pues se obtuvo una reducción en promedio del 20% para todas las piezas de la familia de bombas. Adicionalmente, este pronóstico propuesto se encuentra ligado con la MRP de la empresa, proponiendo de esta manera la mejora para aquellas piezas que obtuvieron mayor error de pronóstico. También se evaluarán propuestas relacionadas a las áreas de producción y calidad, pero que no afectan tanto el indicador como lo hace la elaboración de pronósticos. Finalmente, se evalúa financieramente la propuesta de mejora, en donde se obtuvo un COK de 9.709%, el cual es menor a la TIR del 34%, y un VAN de $ 84 168.11, con lo cual se concluye que la inversión de $ 19 100 con horizonte de un año es viable para la empresa, ya que se genera un ingreso neto del $ 92 620, pues se proyecta que con la mejora implementada se podrá ahorrar en moras futuras por incumplimiento de entrega de órdenes.

En el presente trabajo se muestran los resultados de la utilización de la técnica de prototipado rápido en uno de los procesos de la fundición por revestimiento y su aplicación en la fabricación de repuestos para la industria de confecciones. En primer lugar se procedió a investigar acerca de las tecnologías existentes del prototipado rápido. Luego se averiguo las tecnologías de impresión en la PUCP, las cuales son las siguiente: modelado por deposición fundida (FDM sus siglas en inglés) empleada en una máquina Fortus 400mc y la tecnología polyjet empleado en una máquina Objet 30pro. De ambas tecnologías se seleccionó la más adecuada para la elaboración de modelos y moldes. Después se realizó un cuadro comparativo de las características físicas, operaciones y materiales empleados, concluyendo que la mejor tecnología para la fundición por revestimiento es la Polyjet, Para desarrollar del proceso de fundición se seleccionó, como caso práctico, un pie prensa tela perteneciente a una máquina textil de costura recta. La tecnología seleccionada, se utilizó para la elaboración de moldes para el inyectado de cera y luego emplearlo en el proceso de fundición por revestimiento. También, se elaboró una metodología, en el cual se detallan los parámetros y secuencia de pasos que se deben realizar para su fabricación. El diseño del molde para inyectado de cera se elaboró en un software CAD considerando las formas constructivas como gradiente de desmoldeo, pliegues y canto, espesor de pared y material empleado. Además, según Krekeler durante el proceso de fundición por revestimiento existe una contracción del 2.5% [1], lo cual se tuvo en cuenta al momento de diseñar el molde. Para el proceso de inyectado se selecciona la cera Kerr flex plast blue, ya que posee buen control dimensional, rigidez, dureza en estado sólido y es accesible en el mercado. Luego, continua el proceso de fundición, en este caso se empleó una máquina de centrifugado para aumentar la presión en el vaciado del metal fundido al molde refractario. Como resultado se obtuvo el pie prensa tela a base de bronce, siguiendo la metodología planteada, con una contracción dimensional de 2.6% que comprende la variación de medida del molde en el software CAD hasta la medida de la pieza fundida final. Además, el molde impreso con tecnología polyjet funcionó adecuadamente durante el inyectado, ya que la pieza en cera presento buena calidad de detalle, manipulación y fácil desmoldeo.

El presente trabajo es la integración de un conjunto de elementos en un Sistema de Captura, Procesamiento y Análisis Digital de Imágenes, que nos permita la solución de problemas relacionados a la caracterización microestructural y/o macroestructural de materiales, obteniéndose con esto una mejora cualitativa y cuantitativa en los resultados de la solución de dichos problemas, desarrollados en la actualidad, generalmente mediante métodos visuales basados en la comparación con información gráfica proporcionada por normas internacionales especializadas.

En el trabajo desarrollado se estudió la soldabilidad del hierro fundido nodular y hierro fundido compacto, en componentes con aplicación industrial, tales como un monoblock y una culata, los cuales tienen una gran demanda en la industria minera en equipos de acarreo. Para ello, se desarrolló procedimientos de soldadura para una eventual reparación de estos componentes, con el objetivo de recuperarlos. En el primer capítulo, Marco Teórico, se planteó la clasificación de los tipos hierros fundidos existentes en la industria, así como, las aplicaciones, microestructuras y normativas vigentes. Asimismo, en este capítulo, se abordaron las técnicas y recomendaciones para soldar este tipo de hierros fundidos. En el segundo capítulo, se desarrolla el procedimiento experimental. Se plantean los procedimientos de soldadura: sin precalentamiento y con enfriamiento forzado; proceso de soldadura con precalentamiento y enfriamiento controlado (lento); proceso de soldadura con precalentamiento, enfriamiento controlado y tratamiento de alivio de tensiones; proceso de soldadura con precalentamiento, enfriamiento controlado y tratamiento post-soldadura de recocido y; finalmente, procesos de soldadura con precalentamiento en condiciones de embridamiento. El proceso de soldadura utilizado fue SMAW y los electrodos evaluados fueron ENiFe-Cl y ENi-Cl. En el tercer capítulo, se muestran los resultados de los ensayos realizados y se lleva a cabo un análisis de los resultados. Los resultados preliminares obtenidos permiten comprobar que el precalentamiento, disminuye la formación de martensita; otro resultado encontrado, es que el hecho de que no se produzcan fisuras durante o después de la reparación por soldadura, no es indicio que la soldadura de reparación fue exitosa, pues siempre se formará martensita, así se emplee precalentamiento y enfriamiento lento. Como conclusión final, se obtiene que para el soldeo de reparación de ambos componentes, se recomienda soldarlos mediante el proceso SMAW utilizando un precalentamiento de 300°C en el caso del monoblock y de 260°C en la culata, pudiéndose emplear cualquiera de los dos aportes ENiFe-CI o ENi-CI, luego a las uniones soldadas se les debe realizar un tratamiento térmico post-soldadura de recocido, con objeto de eliminar las zonas frágiles y duras, formadas básicamente por martensita.

En la presente tesis se realiza el diseño de un horno basculante de crisol con capacidad para fundir 600 kg de aluminio reciclado en forma de trozos o a granel. El sistema de combustión utiliza gas natural como combustible proveniente de la red de distribución pública de Lima Metropolitana. La temperatura a la que trabaja el equipo será de 760°C (temperatura de colada del aluminio) y el tiempo para realizar todo el proceso no deberá ser mayor a 1 hora para lo cual se utiliza un quemador de alta velocidad con un rango de potencia de operación de 85kW hasta 590 kW. Para obtener el diseño final, primero se realizó una introducción a los parámetros básicos de diseño (propiedades físicas del aluminio, flujos de calor, descripción de los fenómenos de transferencia de calor, entorno de trabajo, etc.) que fueron necesarios para la realización de los cálculos tanto energéticos como mecánicos. Se aplicó la metodología de diseño que permitió conocer el concepto de solución óptimo para las consideraciones de operación establecidas. A partir de esta concepción se realizó el diseño térmico que posibilitó determinar la dimensión de la cámara del horno cuyo diámetro interior es 1083mm; también se definió que el espesor de paredes de aislamiento es de 127mm y se conoció cuál es el flujo de calor necesario para realizar el proceso de fundición encendiendo el horno desde frío (compensación por pérdidas y absorción de calor a través de las paredes). Asimismo, también se realizó el cálculo de la cavidad para la chimenea y de los flujos necesarios de combustible y aire que determinaron el diámetro de tuberías a utilizar para el suministro hacia el quemador con valores de 2 y 4 pulgadas respectivamente. Por otra parte, se hizo el cálculo para los elementos estructurales y de apoyo tales como vigas, ejes, cordones de soldadura, rodamientos y pistones hidráulicos; dichos elementos son la base en donde se soportan todos los demás elementos mencionados además de permitir el giro de la cámara del horno (basculación) para verter el aluminio una vez que este haya alcanzado su temperatura de colada. Finalmente, se realizó el presupuesto del proyecto cuyo monto aproximado es de US$ 57,712.93 para la adquisición de equipos, materiales además de la mano de obra y servicios necesarios para ejecutar la fabricación y montaje del equipo.

Anualmente, en Perú se producen alrededor de 7 millones de toneladas de basura al año, de los cuales el 18.5% corresponde a material reciclable, donde solo el 3.6% llega a ser reciclado. El aluminio es un material reciclable, cuyo proceso para su reutilización consume menos del 95% de energía que se requeriría para producir la misma cantidad de aluminio. Actualmente, Perú no cuenta con alguna empresa u organización que se encargue del reciclaje de las latas de aluminio, a pesar de que al año se consumen, por lo menos, 322 millones de latas; solo se cuenta con organizaciones que acopian las latas desechadas, las compactan y las venden a empresas extranjeras para su reciclaje. Esto ocasiona que las latas ocupen hasta 20 veces el volumen que ocuparían si el aluminio fuera transportado en lingotes en lugar de cubos de latas compactadas. El presente trabajo tiene como objetivo diseñar una alternativa para la reducir los residuos ocasionados por las latas de aluminio que no son recicladas, específicamente, para ser utilizada en la ciudad de Puno, con una capacidad para fundir 12 kg/día de trozos de latas de aluminio utilizando un concentrador solar tipo disco parabólico. Según los cálculos realizados para el diseño energético y estructural del sistema de fundición, se necesitan alrededor de 4.6 kW de energía térmica durante todo el horario de operación del sistema (10:00 a 14:00 horas) para lograr fundir 12 kg de trozos de latas de aluminio. El concentrador solar tipo disco parabólico utilizado en el sistema de fundición tiene 4 m de diámetro y es capaz de entregar al proceso alrededor de 5.8 kW energía solar concentrada, lo cual se traduce en un factor de seguridad de, al menos, 1.26 para el proceso de fundición y colada de los trozos de aluminio. El mes con menor irradiancia solar es Junio, por lo tanto, se tomaron los datos calculados para el día 11 de ese mes a las 14:00 horas, resultado que indica que la radiación solar en ese momento es de 834 W/m2. Los trozos de latas de aluminio ingresan al sistema de fundición en lotes de 2 kg, por lo que, dentro de las 4 horas de operación, se realizan 6 cargas de material y, es al final, que se termina el proceso al llevar los 12 kg de aluminio fundido a la temperatura de colada (760°C) y vaciar la fundición en moldes de lingotes. El sistema de fundición tiene las siguientes dimensiones principales: ancho de 4.28 m, largo de 5.07 m y una altura de 5.08 m. El sistema presenta una masa de 980 kg y el costo total del sistema es de 52 mil soles, aproximadamente.

El complejo Metalúrgico de La Oroya procesa concentrados poli metálicos, nacionales e importados, que por su naturaleza compleja contempla dos procesos: procesos piro-metalúrgicos de los hornos, reverberos y procesos hidro-metalúrgicos en el cual se encuentra las refinerías. Los procesos piro-metalúrgicos requieren de temperaturas entre 600 ºC y 1200 ºC los materiales usados en los equipos deber ser preparados para soportar estas temperaturas. La planta de aglomeración inicia el proceso de la producción de plomo convirtiendo el concentrado en sinter, sin éste proceso de sinterizado no podrían darse los siguientes y ahí radica la importancia del proceso y del equipo que trabaja para este proceso, ese equipo es el carro sinter. En los últimos años se produjo un problema a raíz de que los carros sinter se deformaban por perder espesor de sus paredes y por la alta temperatura de trabajo, temperaturas que oscilaban entre 950 ºC y 1000 ºC. Afectó a los procesos siguientes y de hecho a la producción estimada de metales y metales preciosos de la empresa. Se buscó alternativas de reparación en talleres externos, con resultados desalentadores, debido a que los carros se fisuraban más y la estructura no podía reforzarse por la baja soldabilidad del material del carro sinter. También se optó por adquirir nuevos carros sinter, sin embargo la inversión para cambiar los carros sinter era muy elevada para el presupuesto. Se planteó la reingeniería de la reparación del carro sinter, basándose en que se debería realizar una excelente reparación con menos recursos, es decir con los recursos que hasta ese momento se contaba. Se atacó el punto crítico, y se realizó cambios importantes en el diseño, en los materiales, en la operación. Para lograr el resultado positivo hicimos la reingeniería trabajando para nuestro cliente que es el área de operaciones. Nuestros costos de reparación comparado con la adquisición es significativo, la calidad de la reparación se aproxima al estado de un carro nuevo, por tanto, en ambos casos logramos un alto valor agregado. Los 142 carros sinter que han sido reparados aplicando la reingeniería, están operando satisfactoriamente, el know how de la reparación están siendo asimilados por otras industrias similares en otros países.