La fabricación exitosa y eficiente de tubería o tubería 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, cumplir con el programa de mantenimiento preventivo recomendado por el fabricante no es una tarea fácil. Fotografía: T & H Lemont Inc.
Nota del editor: Esta es la primera parte de una serie de dos partes sobre la optimización de las operaciones de fabricación 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 y maximizar los ingresos, con poco tiempo valioso para el mantenimiento de rutina.
Actualmente, no existe el mejor de los escenarios para la industria. Los materiales son costosos y las entregas parciales no son infrecuentes. Ahora más que nunca, los productores de tuberías necesitan maximizar el tiempo de actividad y reducir los desperdicios, y recibir entregas parciales significa reducir el tiempo de actividad. Corridas más cortas significan cambios más frecuentes, lo que no es un uso eficiente del tiempo o la mano de obra.
“El tiempo de producción es muy importante en este momento”, dijo 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:
Hacer funcionar una planta con la máxima eficiencia significa optimizar docenas de factores, la mayoría de los cuales interactúan con otros, por lo que optimizar las operaciones de la planta no es necesariamente fácil. La Sagrada Palabra del ex columnista de The Tube & Pipe Journal, Bud Graham, ofrece una perspectiva: "Un molino de tubos es un portaherramientas".Recordar esta cita ayuda a simplificar las cosas. Comprender lo que hace cada herramienta, cómo funciona y cómo interactúa cada herramienta con otras herramientas es aproximadamente un tercio de la batalla. Mantener todo mantenido y alineado es otro tercio. El último tercio involucra programas de capacitación del operador, estrategias de resolución de problemas y procedimientos operativos específicos únicos para cada tubería o productor de tuberías.
La consideración principal para operar un molino de manera eficiente es la independencia 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, dijo: “Las plantas de tubos prosperan cuando la bobina es más larga.Mecanizar bobinas más cortas significa mecanizar más extremos de bobina.Cada extremo de la bobina requiere una soldadura a tope, cada soldadura a tope produce chatarra.
La dificultad aquí es que las bobinas que son tan largas como sea posible se pueden vender con una prima. 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.
Otra consideración, dijo Abbey, es la capacidad de la desbobinadora y cualquier otra restricción en el extremo de entrada del molino. 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 realice 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 peso de la bobina, el ancho necesario de la cortadora, la capacidad de la cortadora y la capacidad del equipo de entrada.
Ancho y condición de la bobina. En el taller, no hace falta decir que las bobinas deben tener el ancho y el calibre correctos para hacer un producto, pero los errores ocurren de vez en cuando. Los operadores del molino 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 cuidadosa al ancho de los muls cortados.
La condición del borde de la tira también es el tema más importante. La presentación uniforme del borde, sin rebabas ni ninguna otra inconsistencia, es fundamental para mantener una soldadura consistente a lo largo de la tira, dice Michael Strand, presidente de T&H Lemont. El enrollado, corte y rebobinado inicial también entran en juego. Las bobinas que no se han manipulado con cuidado pueden doblarse, lo cual es problemático.
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 la formación de tubos y, por lo tanto, no existe una estrategia única para el diseño de moldes. Los proveedores de herramientas de laminado varían en la forma en que 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 la superficie de la herramienta”, dijo. Por supuesto, el tubo pasa por el molino a una sola velocidad. Por lo tanto, el diseño afecta el rendimiento. Un diseño deficiente desperdicia material cuando la herramienta es nueva, y solo empeora a medida que la herramienta se desgasta, agregó.
Para las empresas que no se adhieren 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 las fábricas tienen dos cosas en común: los operadores y los procedimientos operativos”, dijo Abbey. Dirigir una fábrica de la manera más consistente posible es una 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 un operador a otro, de un turno a otro, cada operador debe usar procedimientos de configuración y solución de problemas consistentes. Cualquier diferencia en los procedimientos suele ser una cuestión de malentendidos, malos hábitos, atajos y soluciones alternativas. Estos siempre dificultan el funcionamiento eficiente de la planta.
“Lleva años capacitar a un operador de planta de tubos, y realmente no se puede confiar en un plan único para todos”, dijo Strand. “Toda empresa necesita un programa de capacitación que se adapte a su fábrica y a sus propias operaciones”.
“Las tres claves para las operaciones eficientes son el mantenimiento de la máquina, el mantenimiento de los consumibles y la calibración”, dijo Dan Ventura, presidente de Ventura & Associates. “Una máquina tiene muchas piezas móviles, ya sea el propio molino o los periféricos en el extremo de entrada o salida, o la mesa de batido, o lo que sea, y el mantenimiento de rutina es importante para mantener la máquina en óptimas condiciones”.
Strand está de acuerdo. “Usar un programa de inspección de mantenimiento preventivo es donde todo comienza”, dijo. “Ofrece la mejor oportunidad para operar una fábrica de manera rentable.Si un productor de tuberías solo responde a emergencias, está fuera de control.Está a merced de la próxima crisis”.
“Cada equipo en el molino tiene que estar alineado”, dijo Ventura. “De lo contrario, la fábrica luchará contra sí misma”.
“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 un mantenimiento de emergencia”, dice Ventura. Si se descuidan las herramientas, repararlas requeriría quitar dos o tres veces la cantidad de material que de otro modo tendrían que quitar, dijo. También toma 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 repuestos 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.
“El mantenimiento regular es bueno para el equipo, y la alineación adecuada es buena para los productos que fabrica”, dijo. Si se ignoran, los empleados de la fábrica pasan cada vez más tiempo tratando de compensarlo. Este tiempo se puede usar para fabricar productos buenos y de mayor venta. 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 los desechos.
Ventura equipara el mantenimiento del molino y los consumibles con el mantenimiento del automóvil. 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 destrucción, incluso para plantas con mantenimiento deficiente.
También es necesaria una inspección regular de la herramienta después de cada operación, dijo. Las herramientas de inspección pueden revelar problemas como grietas de 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 próxima ejecución, dando más tiempo para fabricar una herramienta de reemplazo.
“Algunas empresas están trabajando con 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 carga están tan saturadas o con poco personal, o ambas cosas, que las entregas no llegan a tiempo en estos días.
“Si algo se rompe en la fábrica y tienes que pedir un reemplazo, ¿qué vas a hacer para que te lo entreguen?”preguntó. Por supuesto, el flete aéreo siempre es una opción, pero puede aumentar el costo del envío.
El mantenimiento de molinos y rodillos es más que simplemente seguir un programa de mantenimiento, sino coordinar el programa de mantenimiento con el programa de producción.
En las tres áreas: operaciones, solución de problemas y mantenimiento, la amplitud y la profundidad de la experiencia son importantes. Warren Wheatman, vicepresidente de la Unidad de negocios de troqueles de T&H Lemont, dijo que las empresas que solo tienen una o dos plantas para producir sus propios tubos a menudo tienen menos personas dedicadas al mantenimiento de la planta y el troquel. Aunque el personal de mantenimiento tiene conocimientos, los departamentos pequeños tienen menos experiencia que los departamentos de mantenimiento más grandes, lo que pone en desventaja al personal más pequeño. Si la empresa no tiene un departamento de ingeniería, el departamento de mantenimiento tiene que solucionar los problemas y reparar ellos mismos.
Strand agregó que la capacitación para los departamentos de operaciones y mantenimiento ahora es más importante que nunca. La ola de jubilaciones asociadas con el envejecimiento de la generación de la posguerra 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 se produzca al fabricar un tubo o una tubería, y no se puede subestimar el papel de una máquina de soldar.
Soldadura por inducción. “Hoy, alrededor de dos tercios de nuestros pedidos son para modernizaciones”, dijo Prasek. “Por lo general, reemplazan soldadores viejos y problemáticos.El rendimiento es el principal impulsor en este momento”.
Dijo que muchos estaban detrás de ocho metas porque la materia prima llegó tarde. “Por lo general, cuando finalmente sale el material, la soldadora se cae”, dijo. Una cantidad sorprendente de productores de tubos incluso están usando máquinas basadas en tecnología de tubos de vacío, lo que significa que están usando máquinas que tienen al menos 30 años de antigüedad para el cuidado.
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 el desembolso de capital de invertir en una nueva máquina. Esto crea una falsa sensación de que todo está bien.
Invertir en una nueva fuente de energía de 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 en la compra de equipos de eficiencia energética. Una segunda motivación para invertir en nuevos productos es el potencial de nuevas posibilidades de producción, agregó.
“Una unidad de soldadura más nueva suele ser más eficiente que una más antigua y puede ahorrar miles de dólares al proporcionar más capacidad de soldadura sin actualizar el servicio eléctrico”, dijo Prasek.
La alineación de la bobina de inducción y la resistencia también es importante. John Holderman, gerente general de EHE Consumibles, dice que una bobina de inducción correctamente seleccionada e instalada tiene una posición óptima en relación con el rodillo de soldadura, y necesita mantener un espacio adecuado 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 molino, el posicionamiento es fundamental, dice. La ubicación correcta es en el ápice de la soldadura, pero esa no es la única consideración. La instalación es fundamental.
Aprovechando las tendencias en el diseño de consumibles de soldadura, el concepto de bobina dividida puede tener un impacto significativo en el tiempo de actividad del molino.
“Los molinos de gran diámetro han utilizado durante 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 enhebrarla”, dijo. El diseño de bobina dividida viene en dos partes, ahorrando todo su tiempo y esfuerzo.
“Se han utilizado en grandes trenes de laminación, pero se necesitó un poco de ingeniería sofisticada para aplicar este principio a las bobinas pequeñas”, dijo. Incluso menos trabajo para el fabricante. “Las bobinas pequeñas de dos piezas tienen hardware especializado y abrazaderas ingeniosamente diseñadas”, dijo.
Con respecto al proceso de enfriamiento del bloqueador, los productores de tuberías tienen dos opciones tradicionales: el sistema de enfriamiento central de la fábrica o un sistema de agua dedicado por separado, que puede ser costoso.
“Lo mejor es enfriar la resistencia con refrigerante limpio”, dijo Holderman. Por esta razón, una pequeña inversión en un sistema de filtro de estrangulador dedicado para el refrigerante del molino puede aumentar considerablemente la vida útil del estrangulador.
El refrigerante del molino a menudo se usa en el estrangulador, pero el refrigerante del molino recolecta finos metálicos. A pesar de todos los esfuerzos para atrapar los finos en un filtro central o capturarlos con un sistema magnético central, algunas personas pasan y encuentran el camino hacia el obstáculo. Este no es el lugar para los 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 arcos allí también”.