Consejos para maximizar la eficiencia de las fábricas de tubos y tuberías (Parte II)

Todos en todas las industrias de procesamiento quieren el máximo tiempo de actividad y el máximo rendimiento, pero cuando las materias primas son caras y escasas, estas preocupaciones son especialmente agudas. imágenes falsas

Nota del editor: Esta es la segunda entrega de una serie de dos partes sobre la optimización de las operaciones de fabricación de tubos o tuberías. Lea la primera parte aquí.

"Las limitaciones a menudo se encuentran en las áreas de entrada y salida", dijo Nelson Abbey, director de Abbey Products en Fives Bronx Inc. Las operaciones eficientes del molino pueden verse obstaculizadas por el manejo de materiales y la unión de bobinas en el extremo de entrada; cortar el producto a la medida y sacar los tubulares del molino también tiende a imponer límites en el extremo de salida.

Introducir la bobina en el molino. Si las bobinas son largas, la soldadura a tope de la bobina saliente a la bobina entrante puede realizarse cada 15 o 20 minutos, y el operador tiene un descanso entre cada uno, dijo Abbey. Si las bobinas son cortas y tardan solo 5 min. más o menos para abrirse camino a través del molino, es probable que el proceso de unión final sea el límite de productividad del molino. Las bobinas más largas significan paradas menos frecuentes del molino y generan menos estrés para el operador, dijo.

La mayoría de estas soldaduras a tope tienen un solo propósito: mantener las dos bobinas unidas hasta que la nueva bobina haya pasado por el molino, y la soldadura a tope se desecha después de que esa sección pasa por el corte.

Para algunas aplicaciones, la soldadura a tope tiene un segundo propósito. Para tramos largos de tubería flexible, que pueden tener millas de largo, las soldaduras a tope son una característica del producto y deben ser tan duraderas y a prueba de fugas como las soldaduras longitudinales. Aunque un proceso de soldadura por arco es tradicional, la tecnología láser está haciendo avances en relación con esta aplicación, dijo Kevin Arnold, gerente de ventas del Medio Oeste de IPG Photonics. Los beneficios son los mismos que los de realizar la soldadura longitudinal con tecnología láser, especialmente la mínima entrada de calor y la mínima distorsión resultante.

"La entrada de calor más baja y la zona afectada por el calor más pequeña crean una soldadura más duradera", dijo Mark Wagner, vicepresidente de ventas de Guild International. "Una soldadura dura y quebradiza es propensa a romperse a medida que la junta se mueve a través del molino. La tensión puede ser enorme y, a menudo, es más que suficiente para romper la soldadura. Al usar un láser para unir las bobinas, Guild descubrió que las roturas de soldadura son reducido considerablemente, y que la línea puede recuperar la velocidad mucho más rápido".

"Otro problema es el grosor del cordón de soldadura", dijo. "Los procesos de soldadura por arco generalmente dejan un cordón de soldadura grueso. El espesor adicional acelera el desgaste de las herramientas del rodillo y otros equipos, como niveladores de tensión en línea, por lo que la soldadura debe tratarse con fresado manual o automático para reducir el cordón de soldadura, por lo que el grosor es constante. La soldadura láser no deja un cordón de soldadura elevado, por lo que elimina los tratamientos posteriores a la soldadura, como el fresado".

El proceso inicial, hacer la soldadura a tope, también tiende a ser más rápido con la soldadura láser que con los procesos de soldadura por arco, agregó.

Hazlo, córtalo y muévelo. Cuando todo está casi dicho y hecho en el molino, la atención se centra en el proceso de corte. Algunos productos simplemente tardan más en cortarse que otros. Incluso un producto que generalmente se fabrica a un ritmo rápido y es fácil de cortar, por ejemplo, un tubo de pared delgada y de diámetro pequeño, puede ralentizar un molino si las longitudes de corte final son cortas. La sierra tiene que moverse a la misma velocidad que el tubo para hacer el corte, volver a su posición inicial y luego volver a subir a la velocidad del molino para hacer el siguiente corte. A medida que disminuyen las longitudes de corte, las aceleraciones de la sierra tienen que ser cada vez más rápidas para mantener el ritmo.

Más allá del corte, llevar a cabo el acabado como parte del proceso de producción puede crear un cuello de botella.

"Lavar los chips fuera del tubo, enfrentarlos y agruparlos son procesos adicionales que generalmente ralentizan una línea", dijo Abbey. El problema es que estos funcionan de diferentes maneras, explicó Abbey.

"Un molino funciona de manera más eficiente cuando funciona de manera constante a una velocidad constante", dijo. "Las operaciones de acabado son procesos de inicio y parada". En la superficie, la diferencia es el ritmo del molino versus el ritmo de los pasos de acabado, pero es más profundo.

"Cada parada en la línea crea al menos un trozo de chatarra", dijo Abbey. Otro inconveniente es el tiempo que lleva acelerar el molino. "No presionas un botón y vuelves a la velocidad máxima", dijo. "Para los molinos típicos, puede tomar alrededor de 10 minutos".

Dependiendo del diseño del sistema, que a menudo está influenciado por el espacio limitado del piso y las obstrucciones, como las columnas de los edificios, un sistema conectado de este tipo podría ser intrínsecamente ineficiente. Diseñar una generosa capacidad de almacenamiento en búfer entre procesos que se ejecutan a velocidades sustancialmente diferentes es una buena solución, dependiendo de la complejidad del manejo. Pero si es imposible incluir un búfer, o si el búfer es demasiado pequeño, es inevitable una tasa de producción general más baja.

Parece contrario a la intuición conectar un molino a un equipo de acabado, pero de hecho muchos molinos están configurados de esta manera. Según el producto y la velocidad con la que pasa por el molino, esta configuración no es perjudicial para la eficiencia operativa. Por ejemplo, entre los molinos diseñados para fabricar productos de acuerdo con las especificaciones del Instituto Americano del Petróleo, aproximadamente la mitad de ellos se pueden conectar al sistema de acabado sin afectar la productividad, dijo Abbey. Sin embargo, muchas de estas configuraciones se ejecutarían más rápido si estuvieran desconectadas.

¿Cuales son los beneficios? Una configuración de este tipo utiliza menos mano de obra que un sistema desconectado y ocupa un espacio más pequeño que una configuración desconectada, por lo que muchos productores de tubos y tuberías están dispuestos a sacrificar algo de la velocidad de la línea y posiblemente reducir las tasas generales del producto por estos beneficios.

En algunas plantas, los procesos como el lavado y el empaquetado son manuales, lo que puede ser incluso más perjudicial. En algunos casos, estos procesos al final del molino reducen la velocidad del molino a la mitad, dijo Abbey. Es una compensación: la empresa realiza una inversión de capital menor y genera menos ingresos, pero puede tener consecuencias no deseadas. Los operadores se acostumbran al ritmo del molino, e incluso si la empresa se actualiza a un lavado y empaquetado automatizados, puede tener muchas dificultades con el retorno de la inversión. Después de aprender a hacer el trabajo a 200 pies/min., los operadores simplemente no se sienten cómodos operando un molino que funciona al doble de ese ritmo.

Alinear las herramientas es el siguiente paso. Los dispositivos de posicionamiento de herramientas automatizados están disponibles, pero muchos productores de tubos y tuberías aún confían en las configuraciones manuales.

"Los ajustes motorizados con retroalimentación de posición en cada paso pueden ayudar a que la configuración sea mucho más rápida, dejando solo una pequeña cantidad de ajustes manuales para finalizar la configuración", dijo Abbey. Lo mismo ocurre con la configuración de la plancha, dijo. La única salvedad es que el personal de mantenimiento debe saber cómo funciona cada dispositivo y cómo se conecta todo, y la empresa debe mantener suficientes repuestos de cada dispositivo crítico en su inventario. De lo contrario, solo un componente defectuoso, como un codificador, puede ralentizar sustancialmente el proceso, especialmente si se usa en un molino de cambio rápido automatizado.

¿Un productor de tubos necesita hardware de cambio rápido, dispositivos de posicionamiento electrónico y otro hardware para reducir el tiempo de cambio? No. Según Abbey, los buenos procedimientos y un equipo motivado pueden reducir el tiempo de cambio casi a la mitad. Citó uno de 10 pulgadas. molino que tenía equipo estándar y sin características de cambio rápido o asistencia de configuración de ningún tipo. Si bien la mayoría de estos molinos necesitan de cinco a ocho horas para un cambio, una empresa con un equipo motivado y equipado con procedimientos bien documentados podría hacerlo en tres horas y media.

Si un molino puede acomodar balsas (placas secundarias con montajes de herramientas), puede reducir el tiempo de inactividad del molino en gran medida, con frecuencia hasta en un 75%. Todavía se necesita tiempo para hacer el cambio, por lo que la empresa todavía necesita la mano de obra para cambiar las herramientas en la balsa, pero lo hace mientras la planta sigue funcionando y generando dinero.

Por supuesto, la planificación entra en esto como lo hace con todo lo demás. Michael Strand, presidente de T&H Lemont, sugiere tres balsas por molino. Mientras una balsa está en el molino y está ganando dinero, se puede preparar una segunda balsa con herramientas para la próxima ejecución. Las balsas en sí tienen una gran cantidad de piezas móviles, por lo que la tercera balsa se puede reservar para desmontarla, inspeccionarla y repararla si es necesario.

"El roscado también es un candidato a mejorar en algunas acerías", dijo Abbey. "Al enhebrar una nueva tira a través de la fresadora, es una práctica común mover la fresadora, arrancándola y deteniéndola varias veces. Una vez roscada, la fresadora normalmente se hace funcionar durante una corta distancia para comprobar la soldadura y hacer ajustes de tamaño, lo que genera un gran cantidad de chatarra. Se pueden obtener mejoras simples en esta área simplificando los pasos e incluyendo enclavamientos con el soldador para que pueda soldar y trotar al mismo tiempo".

"Generaría menos chatarra si la empresa que fabricó la fuente de alimentación de soldadura cambiara los controles para que la planta pudiera mover el material hacia adelante, soldar y biselar simultáneamente", continuó. "En las plantas grandes, esto es una necesidad y realmente reduce la cantidad de chatarra generada en cada puesta en marcha".

Mejores prácticas.Estos expertos de la industria, cada uno de los cuales tiene décadas de experiencia en el campo, brindaron información y perspectivas informadas con respecto a las mejores prácticas:

"Es importante realizar cada acción de mantenimiento de acuerdo con el cronograma y documentar todo", dijo Strand. Realice un seguimiento de cada acción en el molino, incluida la cantidad de pies de producto fabricados por cada conjunto de herramientas de rodillos durante cada ejecución, para mantenerse al tanto del mantenimiento del molino desde una perspectiva general de años.

El uso de sistemas y dispositivos automatizados para ayudar con la configuración del molino puede reducir al mínimo el tiempo de cambio. Abbey citó un molino automatizado especial que tuvo sus cambios hasta una ciencia, confiando en gran medida en dicho hardware, y logró consistentes 15 min. cambios En ese caso, era necesario mantener al mínimo la intervención del operador.

"Los productores de tubos y tuberías deben tener cuidado con la forma en que usan la planta", dijo Stan Green, gerente general de SST Forming Roll Inc. "Muchos de los materiales disponibles en la actualidad son mucho más duros que los aceros al carbono comunes, y los productores de acero parecen introducir materiales más fuertes todo el tiempo", dijo. El uso de un molino diseñado para acero al carbono con un límite elástico mínimo de 50 000 PSI para procesar material de 80 000 PSI acelerará el desgaste de todos los componentes del molino y es probable que se rompa algo, y más pronto que tarde.

Las inspecciones, el mantenimiento, las alineaciones y el rendimiento trabajan juntos, especialmente con las herramientas y los soportes de laminación.

"El punto más débil es el punto que se mueve [fuera de posición]", dijo Green. Citó un poco de movimiento, algo más de 0,010 pulgadas, como demasiado movimiento. "La posición adecuada de las herramientas es importante para un proceso consistente y para maximizar el rendimiento, pero no se pueden mantener las herramientas en la posición correcta si los cojinetes y los ejes están desgastados", dijo.

Asuntos Presupuestarios. El mantenimiento regular siempre es importante. Es un tema crítico día tras día, semana tras semana, mes tras mes, año tras año. Seguir el programa de mantenimiento sugerido para cada artículo no es más importante cuando las tiradas son más cortas y los cambios son más frecuentes, pero es más probable que estas actividades se retrasen o incluso se pasen por alto durante tiempos difíciles.

"Cuando los tiempos son buenos, los productores de tubos y tuberías dudan en detener la producción por mantenimiento", dijo Michael Strand, presidente de T&H Lemont. "Cuando los tiempos son difíciles, no quieren gastar el dinero". Y aunque muchas fábricas están funcionando a toda máquina en este momento, una señal de buenos tiempos, algunas de las condiciones comerciales son difíciles, especialmente el altísimo costo de las materias primas y las cadenas de suministro poco confiables, las consecuencias de la pandemia.

"Más dinero gastado en la materia prima y más tiempo dedicado a los cambios significa menos dinero y tiempo para el mantenimiento programado", dijo Dan Ventura, presidente de Ventura & Associates. No se trata solo de gastar dinero, sino de gastarlo sabiamente. Se necesita maquinaria y consumibles de alta calidad para fabricar productos de alta calidad, y una mejor inversión puede dar sus frutos.

"Al comprar herramientas, muchos productores de tubos trabajan directamente con las cotizaciones y toman decisiones basadas en el precio", dijo Strand. Si no es un proveedor de herramientas confiable, es imposible saber si las herramientas están hechas con el diseño adecuado para su molino, si están hechas con la aleación adecuada y si recibieron el tratamiento térmico adecuado.

Lo mismo ocurre con la ferrita utilizada en el impeder, dijo John Holderman, gerente general de EHE Consumables.

Pocos irían tan lejos como para investigar algo que muchos considerarían un detalle minucioso, pero la ferrita varía en grado, lo que equivale a su capacidad para realizar su trabajo. Para proporcionar el mejor uso de la energía eléctrica, la ferrita debe tener tres características: bajas pérdidas, alta permeabilidad y alta saturación de densidad de flujo. Para mayor durabilidad, necesita métodos de construcción y aglutinantes que resistan el calor.

Lo mismo ocurre con todo lo demás en el molino. La frugalidad es una cosa, pero llevar eso demasiado lejos puede significar dedicar tiempo y esfuerzo desproporcionados a las reparaciones e incurrir en más tiempo de inactividad del necesario a medida que el equipo envejece.

Romper el límite de velocidad. Si una empresa se adhiere a todas las mejores prácticas, ¿a dónde puede ir desde allí? Para aquellos que están preparados, hay un límite más que empujar.

“Cuando todo está marcado, el operador tiene una cosa más que puede hacer para maximizar el rendimiento”, dijo Abbey. "Un operador motivado puede hacer funcionar el molino un poco más rápido de lo que está acostumbrado". Abbey reconoce que esto significa que el operador tiene que trabajar fuera de su zona de confort, y esto no es fácil, pero esta es una última área para aumentar la productividad y quizás la única forma de descubrir lo que realmente puede hacer la planta.