NOCIONES DE LA INDUSTRIA SIDERÚRGICA

La Industria Siderúrgica Venezolana

Por Liliana Romero

                                                                                                               

La industria siderúrgica venezolana se administra mediante la gestión del Estado a través de la planta de la empresa Siderúrgica del Orinoco (SIDOR), localizada en el Nordeste del estado Bolívar. 

La producción de acero comenzó en Venezuela en 1950, cuando la empresa SIVENSA la iniciara partiendo de la chatarra. La actividad económica de mayor importancia en el nordeste del estado Bolívar se relaciona con la explotación del mineral de hierro; bajo el impulso de esta actividad surgió Ciudad Piar. De igual forma, la pujante importancia de esta actividad requirió de un puerto para el comercio internacional, el cual se estableció el 8 de febrero de 1952 en la confluencia de los ríos Orinoco y Caroní, con el nombre de Puerto Ordaz, que junto con el de San Félix dieron origen posteriormente a Ciudad Guayana. En fechas más recientes, en 1964, la empresa SIDOR comenzó su producción.

A partir de 1975, el Estado asumió la propiedad de la industria del hierro a través de la Corporación Venezolana de Guayana (CVG), a la cual se adscribió la empresa estatal Ferrominera del Orinoco que reemplazó a las concesionarias que hasta entonces venían controlando la explotación y la comercialización del mineral de hierro.

Esta industria, en concepto de "metales comunes y manufacturas de estos materiales" exportó en el año 1995 por valor de 1.819 millones de dólares; la producción para el mismo año se situó en más de 2.700.000 toneladas. Emplea una técnica de producción basada en hornos de arco eléctrico, en lugar de los hornos convencionales que son los que se utilizan en la mayoría de los países del resto del mundo.

Venezuela posee grandes ventajas comparativas para el desarrollo de este sector. Los precios internos del mineral de hierro, del gas natural y de la electricidad se encuentran entre los más bajos del mundo y lo gerentes nacionales ya cuentan con una valiosa experiencia en los procesos de reducción directa del mineral de hierro. Las perspectivas de exportación de Venezuela para productos semiterminados como palanquillas, productos planos (acero laminado en caliente, en frío y chapas de acero) y de productos no planos (cabilla, alambre de acero y perfiles) son prometedoras, sobre todo hacia los mercados de Sudamérica, Centroamérica y el Caribe.

Los proyectos que se están desarrollando en este momento requieren de la participación del capital foráneo para la construcción de una nueva planta de tubos sin costura de SIDOR y para el desarrollo de otras plantas de reducción directa. También existen atractivas oportunidades para el inversor extranjero en otros productos, tanto en la construcción directa de plantas medianas como en la asociación estratégica con los productores nacionales existentes que se encuentren buscando mejorar los procesos técnicos y alcanzar así un mayor nivel de productividad. Por otra parte, las necesidades de tecnologías y materiales que demanda la industria petrolera han dado como resultado un notable incremento de las compras nacionales, principalmente de materiales que tienen su origen en la industria siderometalúrgica.

La Industria Siderúrgica involucra todos aquellos procesos destinados a la manufactura de elementos de Acero, desde la trasformación del mineral de Hierro y/o Chatarra hasta la comercialización de los elementos por ella producida, usualmente la Industria Siderúrgica se identifica con un alto horno para que la producción de Hierro a partir del mineral de Hierro, sea económicamente rentable, ya que se requiere un volumen importante de producción para amortizar adecuadamente la inversión en vista de que la competencia en la fabricación de Hierro es muy reñida especialmente por las altas producciones que tiene países como Japón, EU, Rusia y Alemania, entre otros, ya que desafortunadamente este tipo de hornos son muy costosos y requieren de una inversión inicial muy fuerte, por lo cual el manejo del proyecto dentro del esquema financiero debe ser muy meticuloso.

El alto horno no puede parar por lo cual se programa su mantenimiento, usualmente de manera anual, mientras tanto deberá funcionar las 24 horas al día durante los 365 días al año, ya que la cantidad de carbón que se requiere para llevarlo a la temperatura de operación suele ser muy grande, amén del tiempo requerido para dicho efecto.

Adicionalmente de las condiciones económicas no debe dejarse a un lado la cuidadosa selección de personal ya que en este tipo de industrias es usual encontrar ‘artesanos” de la Fundición los cuales más que una capacitación formal requieren amplia experiencia y gran entrenamiento

En los casos que se requiera fabricar Hierro a partir de Chatarra no se requiere un alto horno, basta trabajar con hornos de inducción o los llamados cubilotes los mismos que funcionan en base de los mismos de los primeros pero en tamaños más manejables

El proceso se inicia con el transporte del mineral de Hierro, la cal y el carbón, estos elementos son transportados mediante bandas o eventualmente en volquetes a la Industria Siderúrgica, luego se da la producción del arrabio el cual es un producto intermedio generado mediante la reducción del Hierro con la ayuda del coque y Cal Viva, en este estado el Hierro esta completamente líquido, esto normalmente se realiza en el denominado alto horno el cual funde y reduce de manera continua grandes cantidades de Hierro por lo cual se identifica como usual la practica de manejar la logística de este tipo de industria mediante una robusta colección de vagones ferroviarios.

Se debe anotar que la Industria Siderúrgica consume otros elementos que ayudan a mejorar las propiedades del Acero y que dependen de la aleación que se desea obtener, tales como el manganeso, níquel, cromo, etc.

Entre los principales productos que produce la Industria Siderúrgica podemos anotar la Planchas de hierro, Platinas, barras de diferentes geometrías y secciones, Alambrón, fleje metálico, Perfiles de Acero tipo L, T IPN, IPE, HE, UPN, L, LD, T, Malla Electrosoldadas, alambre trefilado, Varillas de acero corrugada, columnas prefabricadas, así como en algunos casos la Palanquilla que aunque es un producto intermedio suele ser muy común su comercialización, al grado que algunas Industria Siderúrgica la producen casi exclusivamente.

Se denomina siderurgia (del griego σίδερος, síderos, "hierro") a la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones. El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos. Los procesos básicos de transformación son los siguientes:

Óxidos -> hematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe304)

Hidróxidos -> Limonita

Carbonatos -> Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)

Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen elementos indeseados denominados gangas. Parte de la ganga puede ser separada del mineral de hierro antes de su envío a la siderurgia, existiendo principalmente dos métodos de separación:

•Imantación: consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayoría de las reservas de minerales de hierro se encuentra en forma de hematita, la cual no es magnética.

•Separación por densidad: se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este método es que el mineral se humedece siendo esto perjudicial en el proceso siderúrgico.

Una vez realizada la separación, el mineral de hierro es llevado a la planta siderúrgica donde será procesado para convertirlo primeramente en arrabio y posteriormente en acero.

Siderurgias integrales y acerías.

Se denomina siderurgia o siderurgia integral a una planta industrial dedicada al proceso completo de producir acero a partir del mineral de hierro, mientras que se denomina acería a una planta industrial dedicada exclusivamente a la producción y elaboración de acero partiendo de otro acero o de hierro.

Proceso de producción.

El acero es una aleación de hierro y carbono. Se produce en un proceso de dos fases. Primero el mineral de hierro es reducido o fundido con coque y piedra pómez, produciendo hierro fundido que es moldeado como arrabio o conducido a la siguiente fase como hierro fundido. La segunda fase, la de aceración, tiene por objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral y eliminar las impurezas tales como azufre y fósforo, al mismo tiempo que algunos elementos como manganeso, níquel, hierro o vanadio son añadidos en forma de ferro-aleaciones para producir el tipo de acero demandado.

En las instalaciones de colada y laminación se convierte el acero bruto fundido en lingotes o en laminados; desbastes cuadrados (gangas) o planos (flog) y posteriormente en perfiles o chapas, laminadas en caliente o en frío.

En principio, son tres los tipos de instalaciones dedicadas a producir piezas de acero fundidas muy grandes o laminados de acero:

Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la producción de acero en diferentes formatos.

• Hornos de coque: obtener del carbón coque y gas.

• Altos Hornos: convertir el mineral en hierro fundido

• Acería: conversión del hierro fundido o el arrabio en acero

• Moldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas de fundición de acero)

• Trenes de laminación desbastadores: reducir el tamaño de los lingotes produciendo bloms y slabs

• Trenes de laminación de acabado: estructuras y chapas en caliente

• Trenes de laminación en frío: chapas y flejes

Las materias primas para una planta integral son mineral de hierro, caliza y coque. Estos materiales son cargados en capas sucesivas y continuas en un alto horno donde la combustión del carbón ayudada por soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro contenido en el mineral, que se transforma en hierro líquido con un alto contenido en carbono.

A intervalos, el hierro líquido acumulado en el alto horno es transformado en lingotes de arrabio o llevado líquido directamente en contenedores refractarios a las acerías. Históricamente el proceso desarrollado por Henry Bessemer ha sido la estrella en la producción económica de acero, pero actualmente ha sido superado en eficacia por los procesos con soplado de oxígeno, especialmente los procesos conocidos como Acerías LD.

El acero fundido puede seguir dos caminos: la colada continua o la colada clásica. En la colada continua el acero fundido es colado en grandes bloques de acero conocidos como tochos. Durante el proceso de colada continua puede mejorarse la calidad del acero mediante adiciones como, por ejemplo, aluminio, para que las impurezas “floten” y salgan al final de la colada pudiéndose cortar el final del último lingote que contiene las impurezas. La colada clásica pasa por una fase intermedia que vierte el acero líquido en lingoteras cuadradas o rectangulares (petacas) según sea el acero se destine a producir perfiles o chapas. Estos lingotes deben ser recalentados en hornos antes de ser laminados en trenes desbastadores para obtener bloques cuadrados (bloms) para laminar perfiles o planos rectangulares (slabs) para laminar chapas planas o en bobinas pesadas.

Debido al coste de la energía y a los esfuerzos estructurales asociados con el calentamiento y coladas de un alto horno, estas instalaciones primarias deben operar en campañas de producción continua de varios años de duración. Incluso durante periodos de caída de la demanda de acero no es posible dejar que un alto horno se enfríe, aun cuando son posibles ciertos ajustes de la producción.

Las siderúrgicas integrales son rentables con una capacidad de producción superior a los 2.000.000 de toneladas anuales y sus productos finales son, generalmente, grandes secciones estructurales, chapa pesada, redondos pesados, rieles de ferrocarril y, en algunos casos, palanquillas y tubería pesada.

Un grave inconveniente ambiental asociado a las siderúrgicas integrales es la contaminación producida por sus hornos de coque, producto esencial para la reducción del mineral de hierro en el alto horno.

Por otra parte, con el fin de reducir costes de producción las plantas integrales pueden tener instalaciones complementarias características de las acerías especializadas: hornos eléctricos, coladas continuas, trenes de laminación comerciales o laminación en frío.

La capacidad mundial de producción de acero en plantas integrales está cerca de la demanda global, así la competencia entre productores hace que sólo sean viables los más eficaces. Sin embargo, debido al alto nivel de empleo de estas instalaciones, los gobiernos a menudo las ayudan financieramente antes de correr el riesgo de enfrentarse a miles de parados. Estas medidas llevan, internacionalmente, a acusaciones de prácticas comerciales incorrectas (dumping) y a conflictos entre países.

 Procesos en acerías especializadas

Estas plantas son productoras secundarias de aceros comerciales o plantas de producción de aceros especiales. Generalmente obtienen el hierro del proceso de chatarra de acero, especialmente de automóviles, y de subproductos como sinterizados o pellets de hierro (DRI). Estos últimos son de mayor coste y menor rentabilidad que la chatarra de acero por lo que su empleo se trata siempre de reducir a cuando sea estrictamente necesario para lograr el tipo de producto a conseguir por razones técnicas. Una acería especializada debe tener un horno eléctrico y “cucharas” u hornos al vacío (convertidores) para controlar la composición química del acero. El acero líquido pasa a lingoteras ligeras o a coladas continuas para dar forma sólida al acero fundido. También son necesarios hornos para recalentar los lingotes y poder laminarlos.

Originalmente estas acerías fueron adoptadas para la producción de grandes piezas fundidas (cigüeñas, grandes ejes, cilindros de motores náuticos, etc.) que posteriormente se mecanizan, y para productos laminados estructurales ligeros, tales como hierros redondos de hormigonar, vigas, angulares, tubería, rieles ligeros, etc. A partir de los años 1980 el éxito en el moldeado directo de barras en colada continua ha hecho productiva esta modalidad. Actualmente estas plantas tienden a reducir su tamaño y especializarse. Con frecuencia, con el fin de tener ventajas en los menores costes laborales, se empiezan a construir acerías especializadas en áreas que no tienen otras plantas de proceso de aceros, orientándose a la fabricación de piezas para transportes, construcción, estructuras metálicas, maquinaria, etc.

Las capacidades de estas plantas pueden alcanzar alrededor del millón de toneladas anuales, siendo sus dimensiones más corrientes en aceros comerciales o de bajas aleaciones del rango 200.000 a 400.000 toneladas anuales. Las plantas más antiguas y las de producción de aceros con aleaciones especiales para herramientas y similares pueden tener capacidades del orden de 50.000 toneladas anuales o menores.

Dadas sus características técnicas, los hornos eléctricos pueden arrancarse o parar con cierta facilidad lo que les permite trabajar 24 horas al día con alta demanda o cortar la producción cuando la demanda cae.

Las laminadoras son las máquinas encargadas de laminar, es decir, de aplanar el acero surgido del proceso de metalurgia y fundición para crear materia prima de acero en forma de planchas o láminas, que pueden ser estampadas, troqueladas y/o enchapadas para obtener productos secundarios del acero como automóviles o autopartes, ferrajes y otros.

Estas sólo comprenden las siguientes clases de máquinas para el proceso: trenes de laminación, tren de alambrón, de perfiles comerciales o chapa fría. Para satisfacer las necesidades del proceso, esta clase de acero usado en este proceso contiene un bajo porcentaje de carbono, para darle mayor maleabilidad.

La química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la química organometálica que es una superposición de ambas.

Antiguamente se definía como la química de la materia inorgánica, pero quedó obsoleta al desecharse la hipótesis de la fuerza vital, característica que se suponía propia de la materia viva que no podía ser creada y permitía la creación de las moléculas orgánicas. Se suele clasificar los compuestos inorgánicos según su función en ácidos, bases, óxidos y sales, y los óxidos se les suele dividir en óxidos metálicos (óxidos básicos o anhídridos básicos) y óxidos no metálicos (óxidos ácidos o anhídridos ácidos).

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