Plantas de aluminio: cubas y hornos por costumbre y margen

Las cubas de electrólisis consumen la misma potencia cueste lo que cueste

Qué ocurre. La nave de cubas trabaja con intensidad constante las veinticuatro horas. Los precios de la electricidad oscilan de una hora a otra, pero las cubas toman la misma carga en cualquier caso. Cambiar la intensidad parece arriesgado: el balance térmico de cada cuba depende de ella.

Qué cuesta. La electricidad es uno de los mayores costes de una fundición de aluminio. Una carga que ignora el precio paga las horas caras por completo, y la planta no puede ofrecer a la red ninguna flexibilidad por la que quizá le pagarían.

Por qué la solución habitual no funciona. Los recortes manuales de carga durante un pico de precio son prudentes y tardíos; nadie sabe hasta dónde podrían llegar realmente las cubas. Las reglas fijas («reducir tanto durante como máximo tanto tiempo») se fijan para la peor cuba de la línea.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de su intensidad, tensión, temperatura del baño e historial de precios estimo hasta dónde puede moverse el balance térmico de cada cuba antes de que la costra o el baño tengan problemas. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si es factible un plan de carga que siga el precio dentro de esos límites térmicos, y qué haría falta.

Más información: Control predictivo económico

No se mide la concentración de alúmina en el baño

Qué ocurre. Los alimentadores puntuales añaden alúmina en un ciclo de sobrealimentación y subalimentación, guiado por la resistencia de la cuba. La concentración real en el baño no se mide; se deduce de cómo reacciona la tensión. Cuando la deducción es errónea, la cuba funciona demasiado pobre y entra en efecto anódico, o demasiado rica y forma lodo en el cátodo.

Qué cuesta. Cada efecto anódico significa un pico de tensión, pérdida de rendimiento de corriente y una descarga de perfluorocarbonos, que pesan mucho en el balance de gases de efecto invernadero de la planta. El lodo aumenta la caída de tensión del cátodo y perturba la cuba durante días.

Por qué la solución habitual no funciona. Reajustar a mano los umbrales de alimentación ayuda a una cuba y perturba a otra, porque las cubas envejecen de forma distinta. Las muestras de baño para el laboratorio llegan horas después y muestran un instante de una sola cuba.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los eventos de sus alimentadores, las curvas de pseudorresistencia, el registro de efectos anódicos y los análisis del baño compruebo con qué fidelidad la señal de resistencia sigue la concentración real. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica si una concentración calculada por cuba puede guiar la alimentación, y qué haría falta.

Más información: Cálculo de estados no medidos para el control

Nadie sabe qué espesor tiene la costra lateral

Qué ocurre. El baño solidificado en las paredes laterales protege el revestimiento. Si es demasiado delgado, se ataca la pared lateral; si es demasiado grueso, el volumen de baño se reduce. Se comprueba de vez en cuando con una varilla y, por lo demás, se adivina a partir de la temperatura del baño y del sobrecalentamiento.

Qué cuesta. Un revestimiento que se desgasta por completo acaba pronto con la vida de la cuba y, en el peor caso, con una fuga de metal. Los operarios mantienen las cubas del lado prudente, lo que cuesta energía y bloquea cualquier cambio de intensidad.

Por qué la solución habitual no funciona. Más mediciones manuales cuestan tiempo del personal y muestran unos pocos puntos en un instante. Los termopares en la pared lateral o los escaneos de temperatura de la carcasa ayudan, pero necesitan un modelo para convertir una temperatura en un espesor.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de las temperaturas de la carcasa y del baño, el sobrecalentamiento, la intensidad y la tensión calculo el balance térmico de las cubas y la costra que implica, igual que calculé en su día estados no medidos del enfriamiento con helio superfluido del Gran Colisionador de Hadrones del CERN, el laboratorio europeo de física de partículas. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si una costra calculada así es lo bastante fiable para orientar la operación.

Los hornos de refusión se manejan por experiencia

Qué ocurre. El fundidor decide cuándo dar fuego fuerte, cuándo agitar y cuándo el baño está lo bastante caliente, por experiencia y con un termopar de inmersión de vez en cuando. Las cargas difieren en tamaño, tipo de chatarra y humedad, así que cada fusión se comporta de forma algo distinta, y nadie ve la temperatura de la carga sólida mientras se funde.

Qué cuesta. Sobrecalentar el baño por seguridad quema gas y engrosa la capa de óxido y las escorias. Fundir demasiado despacio retiene la línea de colada. Ambas cosas dependen de quién esté de turno.

Por qué la solución habitual no funciona. Un programa fijo de quemadores se escribe para la carga más pesada y desperdicia gas en las ligeras. Los termopares adicionales miden el baño, no la carga, y sufren en la atmósfera del horno.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de sus quemadores, las temperaturas de los gases de combustión, los pesos de carga y las lecturas de temperatura del baño estimo cuánto metal sólido queda y qué temperatura tiene realmente el baño durante la fusión. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica si un estado de fusión calculado puede guiar los quemadores, y cuánto gas y escoria podría ahorrar.

La composición de la aleación se desvía con la mezcla de chatarra

Qué ocurre. La chatarra llega con una composición que solo se conoce de forma aproximada: perfiles, recortes, latas de bebidas usadas, chatarra mixta posconsumo. La carga se compone a partir de una lista y de la experiencia; la muestra del espectrómetro tras la fusión indica si se alcanzó la ventana de la aleación. A menudo no se alcanzó, y se añaden elementos de aleación o metal primario para corregirlo.

Qué cuesta. Los bucles de corrección cuestan tiempo de horno y gas, el metal primario es caro y una colada que no puede devolverse a la especificación se degrada. Muchas plantas compran chatarra más limpia de la necesaria solo para estar seguras.

Por qué la solución habitual no funciona. Un cálculo de carga en hoja de cálculo supone composiciones fijas para cada tipo de chatarra. Cuando la chatarra real difiere, el cálculo también, y los márgenes crecen.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de sus registros de carga, las categorías de chatarra y los resultados del espectrómetro estimo qué contiene realmente cada tipo de chatarra y cuánto varía. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si un plan de carga optimizado, actualizado con cada análisis, puede alcanzar la ventana con chatarra más barata, y qué haría falta.

Los lingotes se agrietan al comienzo de la colada

Qué ocurre. En la colada vertical, la primera parte del lingote es la crítica. La velocidad de colada, el caudal de agua y el nivel de metal se aumentan según una receta. Cuando el falso fondo, la temperatura del metal o la aleación son ligeramente distintos, el pie se curva o se abre una grieta de arranque.

Qué cuesta. Un lingote agrietado es chatarra o hay que aserrarle el pie; una grieta que se propaga puede abortar toda la colada, y las grietas provocan incidentes de seguridad con agua y metal fundido.

Por qué la solución habitual no funciona. La receta de arranque se ajusta después de cada mala colada y poco a poco se vuelve muy prudente, lo que cuesta tiempo en cada colada. Una sola receta para varias aleaciones y formatos es siempre un compromiso.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de sus registros de colada (velocidades, caudales de agua, niveles de metal, temperaturas) y del registro de arranques con y sin grietas compruebo qué condiciones acompañan al agrietamiento. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica si una trayectoria de arranque optimizada por aleación y formato puede reducir las grietas, y qué haría falta.

Más información: Trayectorias óptimas y planes de consigna

La banda se enfría a lo largo de la bobina y las propiedades varían

Qué ocurre. Durante la laminación en caliente, la cola de la banda espera más que la cabeza y se enfría. La temperatura de acabado cae a lo largo de la bobina, y con ella la estructura del grano y las propiedades mecánicas. Un pirómetro muestra la temperatura superficial en un punto, no el perfil de temperatura a lo largo de la bobina.

Qué cuesta. Propiedades que varían a lo largo de la bobina significan recortes en la cola, degradaciones y reclamaciones de clientes que necesitan un comportamiento de conformado uniforme.

Por qué la solución habitual no funciona. Laminar toda la bobina más caliente o más rápido para el extremo frío sobrecalienta la cabeza. Las tablas fijas de aceleración se ajustan una vez para un producto y no siguen los cambios de temperatura de entrada, aleación o espesor.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de su tren de laminación (temperaturas de entrada y de acabado, velocidades, caudales de refrigerante, espesores) calculo cómo evoluciona la temperatura a lo largo de la bobina y qué parte podría compensar un plan de velocidad o de refrigerante. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si una temperatura calculada puede guiar la compensación, y qué haría falta.

La velocidad de la prensa está limitada por la temperatura de salida

Qué ocurre. El perfil se calienta durante la carrera por el trabajo de deformación. Si la temperatura de salida sube demasiado, la superficie se desgarra o muestra grietas por velocidad. Por eso la prensa trabaja a una velocidad segura para el momento más caliente de la carrera, que es demasiado lenta para el resto.

Qué cuesta. Producción en cada tocho y una prensa más lenta de lo que podría ser. Cuando la temperatura de salida aun así se pasa, el perfil es chatarra.

Por qué la solución habitual no funciona. El operario ajusta a mano la velocidad del émbolo a partir del pirómetro, que reacciona tarde. Un perfil de velocidad fijo por matriz no sigue los cambios de temperatura del tocho, de aleación o de desgaste de la matriz.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de su prensa (velocidad del émbolo, presión, temperaturas del tocho y de salida) y de sus registros de chatarra estimo cómo se acumula la temperatura de salida durante la carrera. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica si un control predictivo de la velocidad del émbolo, que mantenga la temperatura de salida cerca de su límite, podría aumentar la velocidad, y qué haría falta.

Más información: Control predictivo de plantas de proceso

Los tochos se calientan con un perfil fijo

Qué ocurre. El horno de tochos calienta todos los tochos con el mismo programa. La prensa, sin embargo, no siempre necesita la misma temperatura: las matrices, las aleaciones y las paradas varían. Cuando la prensa espera, los tochos permanecen demasiado tiempo en el horno; cuando va más rápido, salen demasiado fríos. La temperatura del núcleo del tocho no se mide.

Qué cuesta. Gas para tochos que estaban más calientes de lo necesario, menor velocidad de la prensa cuando los tochos están demasiado calientes, y picos de presión o paradas cuando están demasiado fríos.

Por qué la solución habitual no funciona. Subir la consigna del horno da una reserva, pero cuesta gas y velocidad de prensa. Los termopares de contacto a la salida muestran la superficie, no el núcleo ni el gradiente a lo largo del tocho.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de las temperaturas de su horno, el consumo de gas, el caudal de tochos y los datos de la prensa calculo la temperatura en el interior de los tochos cuando salen del horno. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si una temperatura calculada del tocho puede llevar al horno a la temperatura que la prensa necesita realmente, y qué haría falta.

Los ciclos de homogeneización son largos y fijos

Qué ocurre. Los hornos de homogeneización ejecutan un programa fijo de tiempo y temperatura por aleación, fijado para la carga más pesada. No se sabe si el tocho más frío del centro de la carga alcanzó su temperatura hace horas o justo ahora; unos pocos termopares en tochos de prueba son la única medición.

Qué cuesta. Gas y tiempo de horno para cargas que estaban listas antes, y un horno que se convierte en cuello de botella entre la colada y la extrusión.

Por qué la solución habitual no funciona. Acortar el ciclo a mano es un riesgo para la metalurgia, así que rara vez se hace. Más tochos de prueba cuestan tiempo de manipulación y siguen mostrando solo unos pocos lugares de la carga.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de su horno (temperaturas del aire, velocidades de los ventiladores, potencia de los quemadores), los pesos de carga y las temperaturas de los tochos de prueba calculo la temperatura del metal en toda la carga. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica si los ciclos pueden terminar cuando el tocho más frío ha tenido su tiempo a temperatura, y qué haría falta para operarlos así.

Las pérdidas de fusión permanecen invisibles hasta el balance de fin de mes

Qué ocurre. Entra metal en el horno y sale menos. La diferencia está en la escoria y solo se conoce cuando se elabora el balance de metal, a menudo semanas después. Ya no se puede rastrear qué cargas, tipos de chatarra o prácticas de horno causaron las pérdidas.

Qué cuesta. El metal perdido es una de las pérdidas más caras de una planta de refusión. Sin saber dónde se produce, nadie puede actuar sobre ella.

Por qué la solución habitual no funciona. Pesar la escoria por fusión ayuda, pero la escoria contiene cantidades variables de metal. Revisar el balance de fin de mes llega demasiado tarde para cambiar la práctica que lo causó.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de sus pesos de carga, categorías de chatarra, consumo de energía, pesos de colada y pesos de escoria compruebo si un balance de masa y energía por fusión puede mostrar dónde se pierde metal. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica si una pérdida calculada por fusión es lo bastante fiable para orientar la carga y la práctica del horno, y qué haría falta.

Cada horno se maneja por su cuenta

Qué ocurre. Los hornos de fusión, los hornos de mantenimiento y los de homogeneización tienen cada uno su propio control de quemadores y su propio operario. Los hornos de mantenimiento permanecen calientes mientras esperan metal; varios hornos queman fuerte a la vez y provocan el pico de gas.

Qué cuesta. Gas para hornos que esperan calientes, cargos por potencia punta y capacidad contratada dimensionada para picos que se solapan, y tiempo perdido cuando un horno espera a otro.

Por qué la solución habitual no funciona. Un plan de turno en papel fija el orden, pero no puede seguir los retrasos. Cada regulador de horno se optimiza a sí mismo y no sabe nada de los demás.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los registros de sus hornos, la medición de gas y los registros de producción compruebo cuánto tiempo y gas se van en esperas y picos que se solapan. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si compensaría programar los hornos como una sola flota, y qué haría falta.

Más información: Control predictivo económico

Los analizadores de fluoruros y polvo fallan y el registro de emisiones tiene huecos

Qué ocurre. El permiso exige la medición continua de fluoruros y polvo tras el tratamiento de humos. Los analizadores se desvían, necesitan calibración y fallan, a menudo en el peor momento. Entonces el registro tiene huecos, y el responsable de medio ambiente tiene que explicarlos.

Qué cuesta. Riesgo de incumplimiento, tiempo del personal para mantenimiento e informes y, en el peor caso, una discusión con la autoridad por datos que faltan justo cuando algo salió mal.

Por qué la solución habitual no funciona. Un segundo analizador duplica el coste y comparte muchas de las mismas debilidades. Rellenar los huecos a mano con estimaciones es difícil de defender.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir del historial de sus analizadores, los datos del lavador (alimentación de alúmina, caudal del ventilador, pérdidas de presión) y los datos de la nave de cubas compruebo si las emisiones pueden calcularse a partir de valores de proceso con la precisión suficiente para señalar analizadores que se desvían y cubrir fallos breves. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica qué calidad tendría un valor calculado así y qué haría falta; si la autoridad lo acepta es otra cuestión.

Más información: Medidas calculadas

Una línea nueva hereda el control de la antigua

Qué ocurre. Una nueva nave de cubas, línea de colada o línea de prensas recibe el concepto de control de la antigua, a menudo con los parámetros antiguos copiados. Pero la línea nueva es mayor, más rápida o está construida de otra manera. Durante la puesta en marcha los lazos oscilan, las cubas o los hornos funcionan de forma inestable y el arranque lleva mucho más tiempo del previsto.

Qué cuesta. Una larga rampa de arranque con menor producción, chatarra y desgaste en los primeros meses, e ingenieros retenidos en la obra.

Por qué la solución habitual no funciona. Ajustar en la obra por ensayo y error es lento y se detiene cuando la línea funciona lo bastante bien, no bien. El equipo de puesta en marcha del proveedor del equipo se va en cuanto se superan las pruebas de aceptación.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de los planos, los datos de diseño y, si existen, los datos de la línea antigua compruebo qué lazos de control y ajustes no se trasladarán y por qué. El diagnóstico remoto a precio fijo le indica qué necesita el concepto de control de la línea nueva antes de arrancar, y qué haría falta.

La colada y la laminación se programan a mano

Qué ocurre. La nave de colada y el tren de laminación tienen cada uno su propio plan, elaborado a mano. Las placas esperan, se enfrían y se recalientan; otras veces el tren espera metal. Cuando cambia un pedido o se retrasa una colada, el plan se rehace en una pizarra.

Qué cuesta. Gas para recalentar placas que podrían haberse laminado más calientes, tiempo en el horno de recalentamiento y capacidad perdida mientras una etapa espera a la otra.

Por qué la solución habitual no funciona. Los planificadores con experiencia lo hacen bien, pero no pueden sopesar todas las opciones en minutos. El software de planificación de pedidos suele no saber nada de temperaturas ni de tiempos de horno.

Cómo lo comprueba un diagnóstico remoto a precio fijo. A partir de sus registros de producción, los registros de hornos y los datos de pedidos compruebo cuánto calor y cuánto tiempo se pierden entre la colada y la laminación. El diagnóstico remoto a precio fijo muestra si compensaría una programación conjunta de ambas etapas, y qué haría falta.

Más información: Trayectorias óptimas y planes de consigna