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Uso de la hojalata en la industria del envase

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Maritza Barrera, Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales/SIDOR, Puerto Ordaz, Venezuela
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El envase o empaque ha sido a través del tiempo el elemento básico para llegar con un producto en buenas condiciones a un mercado determinado, y sin cuya protección el producto sufriría deterioro hasta llegar a la inutilización total para  su uso. Esto ha generado una diversidad de industrias que tienen un  aporte significativo en el  desarrollo del sistema del mercado, el transporte y la publicidad a nivel mundial. La selección de los materiales correctos para el empacado es muy importante y va a depender del producto a envasar, tiempo en los anaqueles, apariencia, mercado y costos. Los principales materiales usados en la fabricación de envases son madera, vidrio, metales,  papel y cartón, plásticos y materiales complejos.

Entre los metales destaca la hojalata que  es un producto laminado, de material heterogéneo de estructura estratificada conocida como Electrolytic Tinplate (TP), cuya base está constituida por una lámina de acero que representa aproximadamente el 99% del total del producto. La hojalata está recubierta por ambas caras con una capa de estaño y es utilizada en la fabricación de envases y partes para envases.

Una característica del estaño es que se adhiere firmemente al metal base (el acero), lo que permite que la hojalata pueda ser prensada, estampada, troquelada (operación de corte) y doblada según las formas complejas que se necesita obtener, sin que se desprenda la capa de estaño, lo que permite  fabricar envases de dos piezas (cuerpo y tapa) o de tres piezas (cuerpo, tapa y fondo) soldados eléctricamente, que se utilizan para el envase de productos como atún, sardina, palmitos, espárragos, pimientos, jugos concentrados, rodajas de frutas en almíbar, salchichas, jamonadas, café, leche, polvos nutricionales, etc., productos químicos, pinturas y barnices, aerosoles, entre otros.

 Figura 1. Diferentes tipos de envases que pueden fabricarse con la hojalata

Entre las ventajas competitivas del uso de la hojalata en la fabricación de envases resaltan:
−    Fácilmente reciclable por ser su base el hierro y por sus propiedades magnéticas que contribuyen a su separación de otros materiales.
−    Sus componentes lo hacen apto para el uso de alimentos de todo tipo, asegurando su conservación y la prolongada duración de los mismos.
−    La seguridad del producto se encuentra asegurada durante el transporte y manipulación del mismo, ya que el acero para envases es invulnerable frente a condiciones de transporte exigentes, a la vez de resistente hermético y opaco a la luz.
−    Apto para el envasado de productos industriales (pinturas, aceites, etc.) productos de higiene y limpieza (ceras, artesanales) y aerosoles para uso en el hogar y personales (desodorantes, insecticidas).
−    La automatización del proceso de fabricación de envases, hoy a muy alta velocidad permite costos competitivos de fabricación.
−    El acero para envase es un material interesante para el marketing, diseños, marca y diferenciación de productos.
−    Las latas de acero agregan valor y presentación de calidad en el producto, logrando una extraordinaria apariencia a través de impresiones y gravados en relieve.

Las tendencias que dominarán el sector de envasado alimentario de cara a 2018 apuntan a que el envasado va a tener un papel fundamental para la reducción del desperdicio alimentario y las marcas van a tener que rediseñar sus envases con el objetivo de adaptarse al comercio electrónico de producto. Otro aspecto, que se destaca en el estudio, es la adecuación y reducción del material utilizado para envasar, algo que será muy aceptado y recompensado por los consumidores. Estos retos están siendo enfrentados con éxitos por los productores de hojalata principalmente con reducción de peso y espesor, así como la bondad de reciclado que lo hace un material amigable con el ambiente, todo esto ha permitido que la hojalata mantenga ventajas competitivas en la fabricación de envases industriales, aerosoles y alimentos.


Referencias:
1.    Guía de Envases y Embalajes, 2da Edición, 2013, www.mincetur
2.    http://www.packaging.enfasis.com/notas/79563-cinco-tendencias-que-protagonizaran-el-packaging-2018-

Metalurgia física de los aceros para uso en transformadores de distribución de alta potencia

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Contenido: En la actualidad, el material mas empleado en la fabricación de transformadores de distribución de alta potencia, es el acero al silicio con contenidos entre 2 a 4,5% y bajos contenido de carbono (0,003-0,005%). Esto se debe a que la presencia de Silicio aumenta la resistividad eléctrica disminuyendo las pérdidas por corrientes parásitas (Corrientes de Eddy), lo que mejora la eficiencia de los equipos (1,2). El efecto del Silicio en las propiedades magnéticas del acero se basa en que el silicio estabiliza la ferrita modificando el diagrama de fase de tal manera que el sistema Fe-Si exhibe un lazo de austenita más reducido (2). La temperatura de la transformación α → γ es elevada y el de la transformación γ → δ es disminuida hasta que los dos se reúnen en cerca del 2.5% Si, formando un lazo cerrado de gama. Como resultado, una aleación que contiene aproximadamente más del 2-2.5% Si, es cúbica centrada en el cuerpo en todas las temperaturas hasta el punto de fusión, por lo cual puede recristalizar en cualquier temperatura sin cambio de fase (3,4). En el caso de los aceros para fabricación de transformadores de alta potencia presenta una textura llamada de Göss (GOES) donde los cristales están orientados de forma tal que la dirección de fácil magnetización [001] sea paralela a la dirección de laminación y el plano (110) paralelo al plano de la placa. El proceso de fabricación de los aceros eléctricos de Grano orientado se basa en la proceso de laminación en caliente, seguido de etapa de decapado, laminación en frío, recocido de descarburación, recocido a alta temperatura y un pase por un laminar tipo temple (deformación superficial). En general, el aumento de porcentaje de Silico disminuye la ductilidad, por lo que el uso de aceros GOES con contenidos de silicio mayores a 3.2 % no son usados ya que derivan en aleaciónes frágiles, de tal manera que es difícil de laminar. Por lo cual la microestructura final está caracterizada por una estructura recristalizada de ferrita con granos milimétricos . Este tamaño de grano milimétrico se obtiene en la etapa del recocido a altas temperaturas (temperaturas superiores 1200 °C) que busca el desarrollo de la textura Göss.

 

 

 


Figura 1. Transformadores de Alta potencia y acero al Si para fabricación de los núcleos.
Fuente: www.weg.net/ www.grandhunt.com/

 

Figura 2. Fotomicrografía de las muestra de acero eléctrico. Se observan granos recristalizados de ferrita de tamaños milimétricos. Fuente: Jiménez, Lis. IM-25B-16 Metalurgia en reversa de Aceros Eléctrico para fabricación de transformadores. IIMM. Sidor

 

Referencias:
1. Oldani C,R. et all. Modificación de las características microestructurales de los aceros eléctricos GNO despues de una deformación plástica. Jornadas SAM/CONAMET/Simposio de Materiales. 2003.
2. Jimenez, Lis. IM-25B-16 Metalurgia en reversa de Aceros Eléctrico para fabricación de transformadores. IIMM. Sidor
3. Liu Hai-Tao et all. Evolution of microstructure, texture and inhibitor along the processing route for grain-oriented electrical steel using strip casting. Materiales Characterization 106. 2015. pp 273-282
4. Frommert et all. Texture measurement of grain-oriented electrical steels alter secondary recrystallization. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320 (2008) e657–e660





Método de Tamizado Mecánico en Húmedo para la Determinación del Tamaño de Partícula

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Barrios Willian, Gerencia Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y Materiales/SIDOR, Puerto Ordaz, Venezuela, e-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla..

 

Comúnmente en las industrias se requiere separar  un material heterogéneo para conocer bien sea el tamaño de partícula que lo compone o su distribución granulométrica. Esto se consigue mediante métodos de separación mecánicos y las técnicas se basan en diferencias físicas entre las partículas, tales como el tamaño, la forma o la densidad.

Estos métodos se aplican para separar líquidos de líquidos, sólidos de gases, líquidos de gases, sólidos de sólidos y sólidos de líquidos. Existen procesos especiales que se basan en las diferencias entre la facilidad de mojado o en las propiedades eléctricas, o magnéticas de las sustancias.

Los métodos que nos ocupan son los de separar sólidos de sólidos y sólidos de líquidos , por lo que tenemos que el método más antiguo y mejor conocido en la industria es la determinación del tamaño de partícula por análisis de tamizado, donde la distribución del tamaño de partícula se define a través de la masa o volumen. El análisis mediante tamices se usa para dividir el material particulado en fracciones de tamaño para luego determinar el peso de estas fracciones. De esta forma, se puede analizar un espectro de tamaño de partícula relativamente amplio de forma rápida y fiable. La eficacia asociada a este método depende de los parámetros del movimiento del tamiz y del tiempo de tamizado.

El tamizado de un material puede ser manual y/o mecánico. Hoy en día, el tamizado manual solo se utiliza cuando no hay suministro eléctrico disponible, para una verificación aleatoria rápida en el sitio para sobredimensionar y subdimensionar. Solo se usa con fines de orientación. El tamizado mecánico que se lleva a cabo en los laboratorios mediante tamizadoras, las cuales garantizan la calidad del ensayo por el hecho de que sus parámetros mecánicos, como el tiempo de tamizado y la amplitud o velocidad, se llevan a cabo con una reproducibilidad exacta.

Mayormente el tamizado mecánico que más se utiliza en la industria es el tamizado en seco ya, que la obtención de los resultados es más rápida. Sin embargo también se puede realizar un tamizado mecánico en húmedo, incluso se pueden alternar el tamizado en los dos métodos.

En Sidor se utiliza el método de tamizado en seco por la respuesta rápida en cuanto a resultados, actualmente se esta aplicando en el Laboratorio de Planta Piloto y Simulación el tamizado manual húmedo para tamaños de partícula inferiores a 75µ (malla # 200), aunque el tamizado húmedo requiere de mayor tiempo de ensayo es compensado con una mayor exactitud en los resultados respecto al tamizado en seco.

El método de tamizado en húmedo consiste en hacer pasar un material por un tamiz añadiéndole agua o algún otro líquido (que no reaccione con la muestra a ensayar) y al que se le puede añadir un  humectante.  Para realizar este tamizado se añade el líquido lentamente, con regularidad y a baja presión a través del material y el tamiz hasta que el líquido en la descarga a través del tamiz esté claro. Los residuos de la muestra en los tamices tienen que ser secados y ser pesados para obtener los resultados. La efectividad del tamizado húmedo depende de:

La duración del lavado;
El líquido;
El agente humectante (si se utiliza alguno);
La intensidad de la acción del lavado;
La intensidad y la naturaleza de los movimientos del cedazo, si el tamizado se efectúa moviendo el cedazo en el líquido.

El modo de expresar los resultados es igual que por el tamizado en seco, las fracciones de cada tamiz en gramos y en porcentajes de la suma de las fracciones mas la fracción que queda en el envase (% Retenido); en porcentaje el acumulativo de las fracciones retenidas en los tamices (% Acumulado).


Métodos de determinación del tamaño de partícula:

Existen diferentes métodos para determinar la distribución de partículas. La elección de un método particular depende principalmente del estado de dispersión, es decir, del grado de finura de la muestra. En la Tabla 1 se proporciona una breve lista de algunos de los métodos más comunes, junto con sus rangos de tamaño efectivos.

 

Tabla 1: Métodos de determinación del tamaño de partícula.


Fuente (https://bulkinside.com/particle-sizing-using-laboratory-test-sieves).

 

Referencias:

ISO 2591 “Test Sieving”.
COVENIN 2232-85 “Ensayo de Tamizado”.
Camero Idanea, Barrios Willian, Desarrollo de Método de Separación Granulométrica por Vía Húmeda para la Determinación de Fineza.  IM-6F-16.  Febrero, 2016.
https://bulkinside.com/particle-sizing-using-laboratory-test-sieves




 

Automatización del horno Combustol N°2 para los ensayos de reducibilidad

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Frank Lunar, Willian Barrios Gerencia Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y Materiales, Darcelys Rodríguez Gerencia de automatización y control  Puerto Ordaz, Venezuela, e-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla., Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla., Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

El proceso de reducción consiste en hacer pasar una mezcla de gases reductores CO y/o H2, principalmente en contra corriente al sentido de alimentación de las pellas, este proceso se realiza en los hornos de reducción directa cuyas principales variables son la composición de los gases, la temperatura de trabajo y el tiempo de permanencia de las pellas en el interior del horno de reducción, una vez que son descargadas de los reactores las pellas se denominan HRD el cual tiene un porcentaje que va desde 91 a 96% de metalización. En las plantas de reducción directa se realiza la remoción del oxigeno que se encuentra asociado al mineral de hierro (previamente paletizado), utilizando para ello, gas natural reformado (rico en hidrógeno y monóxido de carbono).


Actualmente el Laboratorio de Planta Piloto y Simulación (LPPyS) cuenta con un equipo que realiza los ensayos de reducibilidad normal, éste se adquirió con el fin de certificar por medio de la normas internaciones las pellas que se consumen tanto internamente como las que se venden a otras empresas para así garantizar la calidad del producto.


El proceso de automatización del horno combustol en el laboratorio de Planta Piloto y Simulación, consiste en sustituir la forma manual de operación, por un controlador lógico programable (PLC), una interfaz hombre máquina local de pantalla táctil (Magelis) conectados vía Modbus Plus con el horno combustol. (ver figura 1)



Figura 1  RED LOCAL MODBUS PLUS LPP

Finalmente la automatización del horno combustol, permite eliminar la dependencia manual del operador en la realización de los ensayos metalúrgicos, así mismo disminuye el tiempo de ejecución de las pruebas, se registrará con mayor precisión el comportamiento del equipo y el personal ejecutara los ensayos de una manera mas eficiente obteniendo mayor confiabilidad en los resultados para el desarrollos de nuevos proyectos de investigación. (ver figura 2)

                                       


Figura 2 TECNICO REALIZANDO LAS OPERACIONES DEL
HORNO COMBUSTOL EN LA MAGELIS


Referencia:

1.    Marval Adelmar. (2008).Desarrollo de Metodología para la Aplicación de Normas ISO en el Ensayo de Reducibilidad Normal en el Horno Combustol.

IM-9F-16 Determinación de la curva de desulfuración térmica del coque de petróleo

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Kiamarís Gorrín (a) , Basanta Gloria(a)
(a) Gerencia Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y Materiales/SIDOR, Puerto Ordaz, Venezuela, e-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

En el marco del plan de sustitución de importaciones y de la baja de inventarios de la antracita, se visualizó como alternativa de sustitución en Coque de Petróleo Calcinado (CPC), planteándose la posibilidad de desarrollar el proceso de calcinación en las instalaciones de la Planta EPS “Insumos para la vivienda” antigua Calciorca, por parte del equipo Sidorista conformado por Dirección de Ingeniería, Departamento de Ambiente, Departamento de Procesos Pellas, Departamento de Procesos Acería, Seguridad Industrial e Instituto de Investigaciones Metalúrgica y de Materiales. Para el desarrollo de la calcinación del coque para aplicaciones siderúrgicas (Combustible sólido, formador de escoria espumosa, carburante y presdesoxidante), fue requerido realizar un balance de masa y energía del horno, así como la determinación de las caracterizaciones de la materia prima (coque verde de petróleo), a fin de aportar la información necesaria para la validación de los resultados del modelo así como del desarrollo del proceso de calcinación.

Basado en esto, se realizó la caracterización de muestras de Coque Verde de Petróleo (CVP) a través de técnicas termogravimétricas a diferentes Temperaturas y tiempos de permanencia, con el fin de determinar el % de desulfuración térmica ocurrida a diferentes temperaturas (>1300°C), como paso previo para analizar la factibilidad técnica del desarrollo del proceso de calcinación de coque verde de petróleo en el horno de la EPS insumos para la vivienda, con la finalidad de disminuir su contenido de azufre a niveles manejables en la planta de pellas.

El objetivo de este trabajo fue obtener la curva de desulfuración térmica del coque de petróleo venezolano, con el fin de conocer las temperaturas y los tiempos de permanencia necesarios para desulfurar en un proceso industrial. Para ello se realizaron pruebas termogravimétricas para las temperatura de 1300, 1400 y 1450°C a tiempos de permanencia de 0.5, 1 y 2 hr, a cuyas muestras se les analizó el contenido de azufre antes y después del ensayo en la termobalanza, la cual estaba acoplada a un cuadrupolo de masas que permitió determinar la evolución de las masas asociadas al material volátil (CH4 y H2) y los gases azufrados (SOx).

Los resultados indican que desde el punto de vista del comportamiento termogravimétrico todas las muestras analizadas, muestran el comportamiento característico atribuido a materiales carbonosos, donde destaca las mayores pérdidas de masa para la etapa del desprendimiento de volátiles. Así mismo, la evolución del espectrometría de masa cuadrupolar, permite conocer que para los principales volátiles desprendidos (H2 y CH4), las temperaturas de salidas coinciden para todos los casos estudiados, siendo la temperatura de salida del hidrógeno 750± 6.55°C y la del Metano 607 ± 5.88°C. Por otro lado, los análisis del contenido de Azufre de las muestras estudiadas indican que es posible la disminución de los contenidos de azufre a partir de los 1300°C, con tasas que van desde el 6% de disminución de azufre. Esto es debido a que el tipo de azufre contenido en el coque de petróleo venezolano (de acuerdo a las caracterizaciones realizadas por PDVSA-INTEVEP) es del tipo Tiofenos aromáticos en su mayoría, caracterización obtenida a través de la técnica de caracterización superficial de Espectroscopía de Fotoelectrones Excitados con rayos X (del inglés X-ray Photoelectron Spectroscopy o XPS). Así mismo, otros autores reportan que en la desulfuración térmica del coque de petróleo, este tipo de azufre es conocido como azufres refractarios, ya que este tipo de azufre aromático es más estable, por estar ligado a la estructura del carbono. Debido a esto, el aumento de la temperatura aumenta la disminución del contendido de azufre, así como, el aumento del tiempo de residencia a una misma temperatura de mantenimiento, aumenta la tasa de desulfuración.

En este estudio se llegó a la conclusión que es posible la disminución de los contenidos de azufre a partir de los 1300°C, aunado al aumento del tiempo de residencia y que el azufre contenido en el coque de petróleo de Petro San Félix es del tipo tiofénico.

Palabras claves: Coque de Petróleo, desulfuración térmica, termogravimetría, azufre.


Figura 1. Curva de desulfuración térmica del CVP de Petro San Félix

Referencia:
Hassan AL-HAJ IBRAHIM and Mohammad Monla ALI (2004). The effect of increased residence time on the thermal desulphurization of Syrian Petroleum Coke. Periodica Polytechnica Ser. Chem. Eng. VOL. 48, NO. 1, PP. 53–62.


Jin Xiao, Qifan Zhong, Fachuang Li, JinDi Huang, Yanbin Zhang, and Bingjie Wang (2015) Modeling the change of green coke to calcined coke by using Qingdao high-sulfur petroleum coke. Energy Fuels.

Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro
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