fabricación de tolvas para volquetes

FABRICACIN DE TOLVAS PARA VOLQUETES

NDICE

INTRODUCCIN7

RESUMEN EJECUTIVO8

Captulo I GENERALIDADES 9

2.1. Objetivos9

2.1.1. Objetivo general9

2.1.2. Objetivos especficos9

2.2. Justificacin 9

2.2.1. Crecimiento Minero10

2.2.2. Aumento de construcciones en Arequipa10

Captulo II MARCO TERICO12

2.1. Corte oxiacetilnico 12

2.1.1.Equipo de corte con oxiacetileno12

2.1.2.Boquillas para corte13

2.2. Corte por plasma13

2.2.2.Esquema de funcionamiento15

2.2.3.Comparacin de los procesos de oxicorte y plasma15

2.3. Soldadura MIG-MAG (GMAW)16

2.3.1.Caractersticas16

2.3.3.1. Tipos de transferencia en el proceso MIG/MAG17

2.3.3.2. Equipo 17

Captulo IIIEL MERCADO18

3.1. Importaciones18

3.2. Sectores20

3.2.1. Sector minero20

3.2.1.1. Cartera de proyectos mineros21

3.2.1.1. Clasificacin de las minas 22

3.2.2. Sector construccin23

3.2.2.1. Municipalidades25

3.3. Demanda 25

3.4. Oferta25

Captulo IV PROCESO DE PRODUCCIN26

4.1. Partes de la tolva26

4.2. Diseo de la tolva30

4.2.1. Dimensionamiento30

4.3. Procesos de produccin 31

4.3.1. Recepcin de materias primas32

3.3.1.1 Acero de alta resistencia Hardox 45033

3.3.1.2 Acero A36 33

4.3.2. Trazado y corte33

4.3.2.1 Corte con oxiacetileno 33

4.3.2.2. Corte por guillotina37

4.3.2.3. Corte por plasma37

4.3.2.4. Doblado con plegadora industrial 37

4.3.3. Transporte piezas cortadas38

4.3.4. Armado38

4.3.5. Soldado y sellado38

4.3.6. Ensamblado39

4.3.7. Almacn de productos terminados39

4.4. Soldadura en tolvas de volquetes39

4. 4.1. Soldadura para el Acero Hardox 450 39

4.4.2.Temperaturas de trabajo del Hardox39

4.4.3.Resistencia de los materiales de aportacin40

4.4.4.Materiales de aporte41

4.4.5.Posicin 42

Captulo V EVALUACIN ECONMICA47

5.1. Costos y evaluacin econmica47

5.2. Material para la Tolva47

5.3. Detalles de las Maquinas de Soldar48

5.3.1. Detalles de los electrodos a usar49

5.3.1.1. Detalle del gas de proteccin 49

5.3.1.2. Detalle Del Clculo de la cantidad necesaria de Material de Aporte49

5.4. Clculo de la Mano de Obra49

5.5. Comparacin50

Captulo VIRECOMENDACIONES51

6.1. Plan de mantenimiento de tolvas51

6.2. Normas para camiones volquetes 51

6.2.1. Situacin de la carga con un mismo tipo de mercanca51

6.2.2. Situacin de la carga con varios tipos de mercancas 52

6.3.3. Situacin del vehculo volquete sobre el terreno en el momento del basculamiento52

6.3.4. Situacin de la mercanca durante la marcha 53

6.3.5. Peligro de muerte 53

Captulo VII CONCLUSIONES54

Captulo VIII BIBLIOGRAFA55

Captulo VIII57

ANEXOS58

Agradecemos a Jos Cabrera por su tiempo

y ayuda en este proyecto

INTRODUCCIN

Los camiones se han ido especializando y tomando una serie de caractersticas propias del trabajo a realizar, en una evolucin desde una simple caja cbica, hasta la forma ms adecuada segn la materia a transportar.

El Camin Volquete, tambin conocido como Camin Basculante, se utiliza para el movimiento de tierras y para el transporte de materiales en general. Los materiales de las tolvas deben tener ciertas cualidades especiales para que no se daen, teniendo en cuenta el material a transportar.

La caja basculante o tolva es parte de todo un sistema vasculante que descarga por vuelco el material. Transporta cargas de hasta 20Tm. En esta investigacin no se tratara este sistema, solo la fabricacin de la caja basculante o tolva como se llamara en todo el proyecto.

La utilizacin ms comn de los camiones volquetes es en obras de excavaciones, construccin, rellenos y transporte de materiales como piedra o arena.

El diseo de la tolva depender del material a transportar. El objetivo ser hacerlo sin malgastar material pero que a su vez la tolva tenga propiedades mecnicas y fsicas que prolonguen su vida til y as abaratar costos si es que se desea entrar a esta industria. Por eso la fabricacin de las tolvas toma un rol importante dentro de todas las partes del camin, as es que esta investigacin busca desarrollar el proceso de diseo, y buscar la mxima eficiencia posible en los cinco principales procesos de produccin de una tolva: trazado y corte, armado, soldado, sellado y ensamblado.

*Vascular: Moverse de un lado a otro girando sobre un eje vertical. Desplazarse a un lado y a otro respecto de un eje horizontal

RESUMEN EJECUTIVO

El negocio de la fabricacin de tolvas para volquetes est creciendo y seguir hacindolo mientras haya un desarrollo de la industria estable como el de nuestro pas, esto debido a que cada vez habr mayor adquisicin de camiones volquetes que desde agosto del 2011 hacia agosto del 2012 se vio un incremento del 560.46% en las importaciones de estos, y como se ver ms adelante la mayora tendr una tolva de una sola vida por lo que requerir un cambio de tolva al menor costo posible y con una amplia gama de modelos y tipos.

La fabricacin de tolvas se lleva a cabo en fbricas con diferentes etapas de produccin como se ver ms adelante en este trabajo, es un proceso relativamente simple y no requiere mayores procesos de automatizacin. Por esto en Arequipa existen varias empresas metalmecnicas dedicadas a este rubro.

La materia prima generalmente es importada como es el caso de la tolva estudiada en este proyecto, esto significa un costo mayor de produccin pero al realizar clculos de gastos generales, como se ver ms adelante el margen de ganancia es adecuado para una fbrica mediana.

Captulo I

GENERALIDADES

Gracias a la creciente industria de la construccin en obras civiles, viviendas, centros comerciales, y sobre todo en minera, en gran parte del territorio peruano, y gracias a que se puede importar cualquier tipo de vehculos pesados sin tolva, crea la necesidad de fabricacin de dichas tolvas para volquetes, que se pueden utilizar para el transporte de material de construccin de escombros, arena, piedras o tambin para el transporte de trigo y otros insumos.

La fabricacin de tolvas es ambiciosa y de buena remuneracin, puesto que tiene pocos inconvenientes para poderse realizar, porque su fabricacin no est sujeto a materiales que varen mucho sus precios; como por ejemplo en el caso del acero, que es un producto que no vara mucho a travs de los aos, con cambios casi imperceptibles en estos ltimos aos, de igual manera en la soldadura, no ha presentado grandes variaciones, ms que el salario de los trabajadores que de acuerdo al gobierno, el sueldo mnimo varia y tambin a la categora de los soldadores, que tambin pueden ser informales.

1. Objetivos

2.1.1. Objetivo general

1. Analizar el proceso de fabricacin de una tolva

2.1.2. Objetivos especficos

1. Dimensionar una tolva de volquete semi-roquera que posea competitividad en el mercado en cuanto a calidad y cosos.

1. Determinar costos de fabricacin, de modo que exista una ganancia al fabricante.

1. Estudiar el mercado peruano respecto al uso de volquetes y su requerimiento de tolvas.

2.2. Justificacin

El continuo crecimiento que viene teniendo nuestro pas, sobre todo en las regiones del sur como Arequipa y Moquegua, en el rea de la minera y construccin ha hecho que se incremente la demanda de volquetes de todo tipo y capacidad, esto incentiva a nuestro proyecto a estudiar el mercado y analizar econmicamente lo que respecta a la fabricacin de tovas, y poder tener ganancias.

2.2.1. Crecimiento Minero

La minera juega un rol importante en la economa peruana a travs de la generacin de valor agregado, divisas, impuestos, inversin y empleo. A nivel departamental, la importancia de la minera se influye potencialmente en la actividad econmica, la transferencia de canon minero y la promocin de recursos para el desarrollo a travs del aporte directo de recursos.

A nivel nacional, los altos precios internacionales de los minerales, hacen que la minera sea una gran generadora de divisas a la economa, la generacin de ingresos fiscales por impuestos y regalas mineras, la creacin de empleos directos e indirectos, y el incremento del crecimiento potencial de la economa, lo que favorece al mercado de transporte de mineral y por lo tanto a la fabricacin de tolvas.

Respecto a las inversiones, es importante notar que el crecimiento econmico peruano del periodo 2005-2011 se debe en buena medida a la ampliacin de la capacidad productiva del pas generada a travs de la inversin, y el sector minero ha contribuido en este aspecto.

Segn el Ministerio de Energa y Minas (MEM), las inversiones del sector minero han adquirido una gran dinmica en nuestro territorio. En aos previos al 2008, llegaron como mximo a US$ 1,600 millones y desde 2008 se observa un crecimiento significativo teniendo su mxima expresin en el 2011 cuando las inversiones llegaron a US$ 7,200 millones, como se ve en la siguiente grafica.

2.2.2. Aumento de construcciones en Arequipa

Las construcciones en Arequipa, tanto civiles, pblicas o privadas han aumentado considerablemente en 86% en los ltimos 3 aos, y se espera que siga aumentando, esta informacin fue proporcionada en el II Estudio Elaborado por el Instituto de la Construccin y el Desarrollo (ICD) de la Cmara Peruana de la Construccin (Capeco) en la Cmara de Comercio de Arequipa.

La construccin con fines comerciales ha variado increblemente, por la construccin de centros comerciales que se han realizado ltimamente y tambin por proyectos de las municipalidades como reparaciones de pistas en la ciudad.

Gracias al auge de la industria minera y agroindustrial, el incremento del costo de vida, mano de obra, son factores principales por los cuales el precio de construccin de viviendas, departamentos, centros comerciales y dems edificaciones seguir en un crecimiento continuo; gracias al aumento de construcciones en Arequipa, permite una inversin importante para el transporte de materiales, lo que conlleva a la adquisicin de volquetes, camiones y otros vehculos, lo que va a permitir la fabricacin y venta de tolvas en un bue porcentaje del 10 al 15 % anual.

Se ver ms profundamente el tema del mercado en la minera y construccin en el capitulo III (3)

Captulo II

MARCO TEORICO

2.1. Corte oxiacetilnico

El cortecon oxiacetileno,llamado avecesoxicorte, se utilizasolo paracortar hierro, acero al carbono y el acero de baja aleacin. La fusin del metal tieneescasaimportanciaen elcorte con oxiacetileno.

La partemsimportantedelprocesoeslaoxidacin delmetal.

Cuando se calienta un metal ferroso hasta ponerlo alrojo y, luego sele expone a la accin del oxigeno puro ocurre una reaccin qumica entre el metal caliente y el oxigeno.Estareaccin,llamadaoxidacin,produceunagrancantidad decalor.

0. Equipodecorte con oxiacetileno

El equipo bsico para cortar essimilar al que se utiliza para la soldadura, es decirsuministro de gas,mangueras,reguladoresy unsoplete.Sepueden usarparaelcortelosmismos cilindros empleados para la soldadura. Como en el corte se consume masoxigeno es preferible el sistema mltiple, se pueden usar las mismas mangueras queparalasoldadurapero,cuando sevan a cortar piezasgruesaso sevaatrabajar en formacontinua se requiere una manguera de mayor dimetro a fin de tener un suministro adecuado degas.Seusaelmismo tipo dereguladoressin embargo,si sevan ahacer trabajosgrandesdecorte,serequierenreguladorescapacesdeproducirpresiones mucho msaltas.Elsoplete para corteesmuy diferentedelsopletepara soldar. Las partes del equipo de oxicorte utilizado se ven en el siguiente esquema.

1. Reguladora de O2

1. Cilindro de O2

1. Reguladora de combust.

1. Cilindro de gas combust.

1. Mangueras.

1. Soplete cortador.

1. Arrestallamas.

0. Boquillasparacorte

Lasboquillaspara corte estn hechas con un anillo de agujeroso aberturasquerodean alagujero del oxgeno para corte.

Cada uno deestosagujerossuministraunaflamadeprecalentamiento,queproduce una distribucin uniformedel calor en todo el contorno del orificio del paraoxgeno y permite cambiar en cualquier momento la direccin delcorte.Si secambia laboquillaparaque vayade acuerdo con el espesor delmetal,sepuedecortarcasicualquierespesor. Pueden ser:

Planas.

Ticnicas.

Divergente (High speed).

Fig. Boquilla de oxicorte

12. Corte por plasma

Consiste en establecer un arco elctrico ionizando el gas circundante, luego se estrangula el gas hacindolo pasar por una tobera de pequeo dimetro, de esta manera se obtiene un chorro de plasma a temperaturas que oscilan los 20.000C.

La velocidad del gas aumenta considerablemente debido al estrangulamiento, lo que produce un barrido del material lquido produciendo el corte.

Los principales gases plasmagenos son: Argn, Hidrgeno, Nitrgeno, Aire o mezclas entre estos.

1. Esquema de funcionamiento

1. Comparacin de los procesos de oxicorte y plasma

PROCESOS

VENTAJAS

DESVENTAJAS

OXICORTE

1. Conveniente para el rango medio y alto de espesores.

1. Aplicacin econmica de varias antorchas.

1. Baja inversin inicial.

1. Repuestos y consumibles de bajo costo.

1. Posibilidad de biselar con tres antorchas simultaneas.

1. Baja calidad de corte debajo de 5 mm. de espesor.

1. Deformacin en materiales de bajo espesorque se debe corregir posteriormente.

1. Por el gran aporte trmico el calor afecta una zona amplia.

1. Baja precisin en el reposicionado en piezas grandes por el impacto trmico.

1. Baja velocidad de corte en relacin con otros procesos.

PLASMA

1. Puede trabajarse con una o ms antorchas.

1. Corta todo material que sea elctricamente conductor.

1. Ideal para el corte de aceros altamente aleados y aluminio aleado de medio o alto espesor.

1. Muy apropiado para el corte de aceros dulces de hasta 30 mm. de espesor.

1. Muy bajo aporte trmico durante el corte.

1. Alta velocidad de corte, en algunos casos hasta 10 veces la del oxicorte.

1. Cortes limpios sin necesidad de tratamientos posteriores.

1. Fcil de automatizar.

1. Con plasma bajo agua se consiguen cortes con muy baja deformacin y reduccin de ruido en el rea de trabajo.

1. Limitado a 160/180 en cortes secos y a 120mm. en cortes bajo agua(siempre dependiendo del tipo de material).

1. La sangra de corte es ms grande que la producida por un laser.

33. Soldadura MIG-MAG (GMAW)

Es un proceso por arco elctrico establecido entre el extremo del alambre aportado y la pieza, eso se da bajo un gas protector, este puede ser gas inerte (MIG) como el helio o el argn, para el caso del gas activo (MAG) los gases pueden ser dixido de carbono o una mezcla con O o CO2, estos gases tienen la funcin de proteger la soldadura del medio que lo rodea.

El gas protector no solo evita la contaminacin del metal, tambin contribuye en la penetracin, forma y composicin qumica del cordn de soldadura.

A continuacin podemos observar los elementos ms importantes que intervienen en el proceso:

0. Caractersticas

Como el proceso GMAW es semiautomtico y el consumible que utiliza tiene un alto rendimiento entre 95-96%, el material depositado es mucho mayor a la del proceso SMAW, existen otras ventajas como:

1. El coeficiente de deposicin es mucho mayor, este coeficiente es la cantidad de material depositado por hora que para la soldadura MIG-MAG es de 4 kg/hr y para SMAW es de 1.4 kg/hr como mximo; esto favorece con gran importancia en la fabricacin de tolvas puesto que mejora la velocidad de produccin.

1. Este proceso permite depositar la soldadura de forma continua, sin cambio de electrodos y no deposita escoria, lo que facilita el trabajo y disminuye el tiempo de trabajo.

1. Al ser un proceso semiautomtico o automtico, se requiere menos habilidad por parte del soldador, puesto que es muy fcil su manipulacin.

1. El material de aporte son alambres solidos y tubulares, este material mediante unos rodillos va siendo aportado cada vez que se cree el arco elctrico.

1. El voltaje nos permite mayor penetracin de la soldadura cuando es ms alto. Por otro lado, el amperaje (intensidad de la corriente), controla la velocidad de salida del electrodo. As, con ms intensidad crece la velocidad de alimentacin del material de aporte, se generan cordones ms gruesos y es posible rellenar uniones grandes.

1. Normalmente se trabaja con polaridad inversa, es decir, la pieza al negativo y el alambre al positivo. El voltaje constante mantiene la estabilidad del arco elctrico, pero es importante que el soldador evite los movimientos bruscos oscilantes y utilice la pistola a una distancia de 7 mm sobre la pieza de trabajo.

2.3.3.1. Tipos de transferencia en el proceso MIG/MAG

1. Transferencia por corto circuito: o transferencia por inmersin, se emplea para soldar en cualquier posicin y es ideal para soldar materiales delgados. Las variables para este tipo de transferencia es que el voltaje no deba ser mayor a 21 voltios, la intensidad de corriente estar en funcin al dimetro del alambre y el espesor de la plancha o placa a soldar.

1. Transferencia globular: es utilizada para soldar materiales de mayores espesores y aumenta la velocidad de soldeo, el voltaje de transferencia es de 25 Voltios, este tipo de transferencia tiene la restriccin de no poder soldar en posiciones forzadas.

1. Transferencia por spray: los voltajes de trabajo para este tipo son de 30 voltios, el material es transferido en forma de gotas y tiene una alta deposicin, tiene la restriccin de poder soldar en la posicin plana y requiere un gas inerte.

0. Equipo

Los componentes principales del equipo son: fuente de poder, alimentador de alambre, el alambre, pistola de soldar y manguera.

1. Fuente de poder: es de corriente continua (DC) y de voltaje constante. Las fuentes de poder de este tipo no tienen control para regular el amperaje, por lo que no se puede emplear electrodos revestidos, a menos q la maquina sea multiproceso, pero lo que conlleva a que el material a soldar no quede limpio.

Las fuentes se encuentran en el mercado desde 150 a 1000 amperios.

1. Alimentador de alambre: este sistema consta de un moto-reductor de velocidad variable conectado a un juego de rodillos, los cuales pueden ser de 2 o 4 rodillos, que tienen la finalidad de impulsar el alambre dentro de la gua que se encuentra en la pistola de soldar.

Tambin contiene una vlvula elctrica, que permite el paso del gas protector en el momento que el soldador lo necesite.

1. Alambre de soldar: los alambres para este proceso pueden ser solidos o tubulares.

Los alambres solidos de fabrican a partir de 0.6 a 3.2 mm y lo tubulares con un dimetro de 1 a 4 mm segn la norma DIN 8559.

1. Pistola y manguera: sirven para conducir y dirigir el alambre, la corriente a usar y el gas protector.

Captulo III

EL MERCADO

El INEI informa que en el tercer trimestre de 2012 la economa peruana medida a travs del producto bruto interno (PBI), a precios contantes de 1994, registro un incremento de 6.5% como se puede ver en el grafico, respecto al mismo periodo del ao anterior, acumulando 12 trimestres consecutivos de crecimiento econmico. Este resultado se atribuye al dinamismo de la demanda interna que creci 10%. Asociando el crecimiento econmico a la demanda interna, las importaciones se incrementaron en 13.7%, en tanto que las exportaciones disminuyeron en 1.2%, debido a una dbil demanda externa, en un contexto de dificultades financieras en la zona del euro y el menor crecimiento de la economa mundial.

Fuente: INEI

ndice de volumen fsico.- Es la secuencia de nmeros ndice que se obtiene de la serie del Producto Interno Bruto a precios constantes. Es decir, manteniendo los Precios fijos, este ndice refleja las variaciones en el volumen de la produccin.

3.1. Importaciones

Al tercer trimestre de 2012, las importaciones de bienes y servicios a precios constantes de 1994, registraron un incremento de 13.7% respecto al mismo periodo del ao anterior.

Entre los principales productos que impulsaron el crecimiento de las importaciones a precios corrientes destacan los camiones y mnibus con 35.6% siendo los principales pases proveedores Japn, Estados Unidos y Corea del Sur, como se puede apreciar en el siguiente cuadro de importaciones:

La importacin volquetes automotores para utilizarlos fuera de la red de carretera, en agosto del 2011 fue de US$ 4.3 millones y para agosto del 2012 la importacin de volquetes fue de US$ 28.4 millones, se genero un incremento de las importaciones es de 560.46%.*

En la importacin de volquetes, la compra de estos puede ser de dos formas, la primera de volquetes sin tolva y la segunda de volquetes ms tolva.

La primera opcin, es la ms comn, y permite la fabricacin y diseo de tolvas. Otra precio de una tolva importada con una fabricada en el pas, vara sustancialmente.

Fuente: SUNAT ZOTAC BCRP

Elaboracin: INEI

La importacin volquetes automotores para utilizarlos fuera de la red de carretera, en agosto del 2011 fue de US$ 4.3 millones y para agosto del 2012 la importacin de volquetes fue de US$ 28.4 millones, se genero un incremento de las importaciones es de 560.46%, esto segn la SUNAT.

En la importacin de volquetes, la compra de estos puede ser de dos formas, la primera de volquetes sin tolva y la segunda de volquetes ms tolva.

La primera opcin, es la ms comn, y permite la fabricacin y diseo de tolvas. Otra precio de una tolva importada con una fabricada en el pas, vara sustancialmente.

3.2. Sectores

El crecimiento del PBI se explica por la participacin positiva de los diferentes sectores, siendo el sector de la construccin la que tuvo mayor incremento, seguido de otros servicios, esto se explicara mejor en el siguiente cuadro.

Fuente: INEI

Entonces en lo que respecta al mercado de volquetes y tolvas se trabajara con los principales sectores que requieren de su uso, como son la minera y construccin.

3.2.1. Sector minero

En el tercer trimestre de 2012, el aumento mostrado en la actividad minera de 3,3%, se fundament en la mayor produccin de los minerales metlicos de hierro (41,7%), cobre (12,8%), zinc (12,5%), plomo (8,0%) y plata (2,3%), crecimiento que fue atenuado por los menores volmenes de molibdeno (23,3%), estao (20,2%) y oro (11,3%). Por su parte, la minera no metlica creci 6,0% en este mismo periodo.

La mayor produccin de hierro de 41,7% se debi al crecimiento de la extraccin por parte de la empresa Shougang Hierro Per S.A.A.

El crecimiento del mineral de cobre de 12,8% se sustent en la extraccin de las empresas Compaa Minera Antamina S.A. (33,9%), Southern Per Copper Corporation - Sucursal del Per (5,0%), y Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A. (4,1%). Estas empresas representan el 40,8%, 22,6% y 18,7% respectivamente de la produccin total de cobre.

En cuanto al mineral zinc, el incremento mostrado de 12,5%, se fundament en las mayores producciones de las empresas Compaa Minera Antamina S.A., Compaa Minera Milpo S.A.A., y Volcan Compaa Minera S.A.A.; las cuales producen el 19,4%, 14,6% y 12,4%, respectivamente del total de la extraccin de este mineral.

El aumento en la produccin de mineral plomo (8,0%) se debi a los incrementos en las empresas Empresa Administradora Chungar S.A.C. (19,2%), Volcan Compaa Minera S.A.A. (12,1%), y Empresa Administradora Cerro S.A.C. (4,5%); siendo estas tres empresas las ms representativas.

La produccin de plata registr un crecimiento de 2,3%, debido a los mayores volmenes de extraccin de las empresas: Compaa de Minas Buenaventura S.A.A.(14,3%), Volcan Compaa Minera S.A.A. (7,3%) y Compaa Minera Antamina S.A. (4,1%), siendo el principal destino de las exportaciones de este mineral la Repblica de Corea.

Los minerales que presentaron un comportamiento negativo fueron: Molibdeno, estao y oro.

3.2.1.1. Cartera de proyectos mineros

Los proyectos mineros en el Per a partir del presente ao se ven en la siguiente tabla.

EMPRESA LOCAL

PAIS INV.

NOMBRE PROYECTO

PROVINCIA

DISTRITO

MINERAL

AO PROD.

INVERSIN US$

SPCC

MEX

Ampliacin Cuajone

MARISCAL NIETO

TORATA

Cu

2012

300

SPCC

MEX

Ampliacin Fundicin

ILO

PACOCHA

Cu

2012

Por definir

SPCC

MEX

Ampliacin Toquepala

JORGE BASADRE

ILABAYA

Cu

2012

600

SPCC

MEX

Ampliacin Refinera de Ilo

ILO

PACOCHA

Cu

2012

Por definir

COMPANIA MINERA MISKI MAYO S.R.L.

BRA

Ampliacin Bayovar

SECHURA

SECHURA

Fosfatos

2014

520

COMPAIA MINERA ANTAMINA S.A.

CAN

Ampliacin Antamina

HUARI

SAN MARCOS

Cu Zn

2012

1,288

MINERA BARRICK MISQUICHILCA S.A.

CAN

Ampliacin Lagunas Norte

SANTIAGO DE CHUCO

QUIRUVILCA

Au

2012

400

SHOUGANG HIERRO PERU S.A.A.

CHI

Ampliacin Marcona

NAZCA

MARCONA

Fe

2012

1,200

SOCIEDAD MINERA CERRO VERDE S.A.A.

USA

Ampliacin Cerro Verde

AREQUIPA

YARABAMBA

Cu

2016

3,573

SOCIEDAD MINERA EL BROCAL S.A.A.

PERU

Ampliacin Colquijirca

PASCO

TINYAHUARCO

Polimet

2012

254

VOTORANTIM METAIS CAJAMARQUILLA S.A.

BRA

Ampliacin Ref. Zinc Cajamarquilla

LIMA

LIMA

Zn

2012

500

Fuente: Ministerio de Energa y Minas

Elaborado: Propia

3.2.1.1. Clasificacin de las minas

Segn el Ministerio de Energa y Minas (vase Anexo E), las empresas mineras, en el Per, se clasifican por el tamao de su produccin:

Fuente: MINEM, Estratos contemplados en la Ley General de Minera, INEI

Elaboracin: OSINERGMIN

En este proyecto de investigacin se trabajo la misma clasificacin para el uso de volquetes como se podr ver en el siguiente cuadro.

Criterio

Gran Minera

Mediana Minera

Pequea Minera

Minera Artesanal

Capacidad productiva

Mas de 5000TM/da

Ms de 350 hasta 5000TM/da

Ms de 25 hasta 350 TM/da

Hasta 25TM/da

Mtodo de transporte de Mineral + Desmonte

Camiones mineros de ms de 90TM

Camiones volquetes

Camiones volquete

-

Fuente: Investigacin

Elaboracin: Propia

En el Per observamos que la gran y mediana minera son las que contribuyen ms en la produccin de los minerales, y eso se observa en el siguiente cuadro.

Fuente: MINEM

Elaboracin: OSINERGMIN

En conclusin el uso de volquetes y el requerimiento de tolvas se dar en la mediana y pequea minera que viene a ser aproximadamente el 48% a nivel nacional.

3.2.2. Sector construccin

El sector construccin es otro potencial comprador de volquetes y requerimiento de tolvas, este sector va en crecimiento continuo como se aprecia en la siguiente tabla de la evolucin mensual del PBI de construccin.

PER: Evolucin mensual del PBI de construccin: 2002 - 2011

Variacin porcentual

Aos

En

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ag

Set

Oct

Nov

Dic

2002

15.6

10.5

4.7

8.5

5.1

10.2

13.5

7.9

13.6

6.1

5.0

5.5

2003

-3.3

6.1

13.0

3.9

5.4

11.0

2.1

4.8

3.9

7.6

-0.2

5.2

2004

6.9

5.9

8.7

3.6

3.0

5.4

0.7

4.5

4.9

-2.9

8.2

7.8

2005

4.6

3.9

-0.2

10.6

8.0

3.6

10.2

10.8

11.7

12.5

13.3

14.0

2006

14.1

14.8

20.1

4.8

19.2

16.0

11.6

21.3

14.5

18.2

14.8

8.1

2007

11.0

5.3

10.6

13.0

24.6

22.2

25.2

14.7

10.8

19.9

13.1

24.5

2008

21.0

22.1

13.1

33.9

14.3

16.5

18.1

10.4

19.7

11.9

10.2

10.3

2009

4.5

4.7

6.3

-1.5

-0.6

-1.3

6.4

5.2

3.3

10.7

13.9

19.7

2010

10.2

16.1

24.1

21.1

20.9

22.7

12.3

14.2

23.0

10.7

23.8

12.5

2011

16.2

4.9

3.6

0.1

3.7

-2.8

-2.9

6.7

1.6

4.4

3.2

3.8

Fuente: INEI

Elaboracin: Ministerio de vivienda, Construccin y Saneamiento (MVCS) Oficina general de Estadstica e Informtica (OGEI)

En lo que respecta al sur del pas, el crecimiento es importante como se puede apreciar en el siguiente grafico de la macro regin sur del Per tomando como indicador la venta de cemento.

Fuente: Asociacin de productores de cemento (ASOCEM)

Elaboracin: INEI

Se observa que tanto en nuestra ciudad Arequipa como en el resto del sur el crecimiento en la compra de cemento est en constante crecimiento.

Solo en Arequipa el crecimiento de la construccin medido a travs de la compra de cemento es importante, como se puede observar en el siguiente cuadro llegando a crecer un 24.87% en el ao 2009.

Fuente: INEI

Para nombrar a algunas empresas dedicadas a este rubro se tiene el siguiente cuadro con un ranking de empresas constructoras y su facturacin en el ao 2007.

Ranking

Empresa

Facturacin en mllns de soles(2007)

1

GYM

1.3

2

CBI PERUANA S.A.C

0.5

3

ODEBRECHT PERU INGENIERIA Y CONSTRUCCION S.A.C

0.36

4

CONIRSA S.A

0.36

5

JJC CONTRATISTAS GENERALES S.A

0.28

6

FLUOR DANIEL SUCURSAL DEL PERU

0.28

Fuente: PUCP

Elaboracin: Propia

3.2.2.1. Municipalidades

Se sabe que las municipalidades requieren de maquinaria para trabajar los proyector de construccin y requieren de volquetes, sea propios o alquilados, es por eso que se toma a las municipalidades como potenciales compradores de volquetes y tolvas.

3.3. Demanda

Como se ha mencionado la demanda de vehculos de transporte de materiales y minerales est en un proceso de aumento debido al desarrollo de la minera y construccin del pas, esta demanda tendr un incremento sustancial teniendo en cuenta los proyectos mineros antes mencionados para los prximos aos mas los proyectos de construccin como por ejemplo el boom de los centros comerciales, edificios, etc.

Entonces no cabe duda que la demanda tiene un aspecto sano y que los fabricantes tienen que mejorar la calidad y eficiencia en la produccin.

3.4. Oferta

El Per presenta grandes ventajas que son, hombres dispuestos a trabajar y materia prima que si bien en algunos casos no cubren la demanda, en otros si como es el acero, hierro.

Si bien es cierto que alguna materia prima se importa del extranjero, se debe tener la capacidad para poder cubrir la demanda nacional de tolvas, y esto requiere un crecimiento paralelo de las factoras y metalmecnicas con la industria de la minera y la construccin, porque para un empresario es ms econmico adquirir una tolva hecha en el pas que importarla.

Esto se traducir en un crecimiento en posibilidades de trabajo para tcnicos y gente inexperta, lo que siempre es bueno para el pas.

Captulo IV

PROCESO DE PRODUCCIN

.

46. Partes de la tolva

1. Cubre cabina. Es diseada de acuerdo a las caractersticas de la cabina, en los camiones semi-roqueros esta es de aproximadamente 0.7m de largo y ancho igual al parachoques.

Su funcin bsica es proteger a la cabina de impactos de cualquier material al momento de cargar la tolva, ya que un choque directo podra daar severamente la estructura de la cabina e incluso penetrarla.

1. Porta repuesto. Se utiliza para llevar una o dos llantas de repuesto, consta de una pequea base y un gancho en la parte de arriba para sostener el neumtico.

1. Puerta trasera. Esta puerta puede ser de accionamiento mecnico o hidrulico, esto depende del comprador ya que con ambos tipos puede funcionar correctamente. Su funcin es permitir que el material salga de la tolva nicamente cuando se requiera.

Esta puerta se refuerza debido a las cargas que soporta al momento de carga de la tolva, ya que el material tiende a deslizarse hacia la parte posterior del camin.

El material utilizado en la pared de la tolva es acero de alta resistencia Hardox 450 con refuerzos de acero al carbn A36 y el proceso de soldeo es por arco elctrico con gas de proteccin inerte (MIG).

1. Bisagra principal. utiliza un pasador de lado a lado para que la tolva tenga un soporte ms en el momento de la descarga (recordemos que existe un cilindro hidrulico principal y dos ms cerca del centro de gravedad que ayudan a soportar el peso de la tolva).

La bisagra est soldada al bastidor con MIG (la razn se ver ms adelante en el proceso de soldadura)

1. Guardafangos. sirve para evitar que material del camino sea salpicado hasta la tolva y pueda daar su pintura. Esta fabricado con planchas de acero A36 y soldada al cuerpo de la tolva con MIG

1. Para choques, se fabrica de acuerdo al Reglamento Nacional de Vehculos (Anexo A) del MTC (Ministerio de Transportes y Comunicaciones).

1. Cubre tolva, se utiliza en la ciudad y a las afueras de ella especialmente en la mina, donde es obligatoria que est presente segn la Gua Ambienta de Manejo y Transporte de Concentrados Minerales del MINEM(Ministerio de Energa y Minas)(Anexo B), As como en Las Especificaciones Tcnicas Generales para la Conservacin de Carreteras del MTC (Anexo C)

Generalmente se usa lona por ser resistente a temperaturas elevadas, humedad, etc.

1. Refuerzos, Fabricados de acero A36 sirven para aadir resistencia a las paredes de la tolva, esto porque al momento de llenarla, dentro de esta se crean esfuerzos que tienden a deformar las paredes como si fuese un globo llenndose de aire, a continuacin se ver la diferencia de la tolva con la que se trabaja en este proyecto y un modelo comercial de la misma capacidad con mayor uso de refuerzos.

MODELO

CARACTERSTICAS

Tolva convencional

Maquinor

1. Tipo semi-roquera de 15m3

1. Forma poligonal

1. Fabricada en acero de alta resistencia 400 HB

1. Refuerzos cruzados en paredes y puerta.

1. Menor relacin resistencia-peso

Tolva del proyecto.

Fabricada por JC

1. Tipo semi-roquera de 15m3

1. Forma poligonal

1. Paredes fabricadas con acero de alta resistencia Hardox 450(450HB) y refuerzos de acero A36

1. Refuerzos en zona trasera y puerta

1. Mayor relacin resistencia-peso

1. Cubre tolva, se utiliza en la ciudad y a las afueras de ella especialmente en la mina, donde es obligatoria que est presente segn la Gua Ambienta de Manejo y Transporte de Concentrados Minerales del MINEM(Ministerio de Energa y Minas)(Anexo B), As como en Las Especificaciones Tcnicas Generales para la Conservacin de Carreteras del MTC (Anexo C)

Generalmente se usa lona por ser resistente a temperaturas elevadas, humedad, etc.

1. Recubrimiento y pintura, dos capas de esmalte sinttico en un color a eleccin, sobre dos capas de anticorrosivo, adems hay una alternativa de pintura electroesttica* en color a eleccin.

4.2. Diseo de la tolva

4.2.1. Dimensionamiento

Debido a cuestin de tiempo este proyecto de investigacin solo tomo medidas de la tolva que se considero de mejor calidad de Arequipa y de dimensiono como se puede apreciar en los siguientes bosquejos.

4.3. Procesos de produccin

Resaltamos cinco procesos de produccin:

1. Etapa de trazado y corte de planchas metlicas.

1. Etapa de armado de las planchas metlicas.

1. Etapa de sub montaje y unin de las planchas metlicas.

1. Etapa de montaje de las partes antes sub-ensambladas.

1. Etapa de pintado y almacenado.

Flujo del proceso de produccin

TRAZADO Y CORTE

ARMADO

SUBMONTAJE Y UNIN

MONTAJE

PINTADO Y ALMACENADO

Se definir cada proceso debido a su importancia:

4.3.1. Recepcin de materias primas

En esta actividad se efecta la recepcin y almacenamiento temporal de las materias primas necesarias para el proceso de fabricacin de tolvas. En particular se registran los datos del proveedor, procedencia, costo y cantidad entregada.

Los materiales utilizados dentro del proceso de produccin de una tolva son:

La principal materia prima se ve a continuacin.

4.3.1.1 Acero de alta resistencia Hardox 450

El Hardox 450 es un acero martenstico templado y revenido, con una dureza tpica de 450 Brinell, destinado para aplicaciones sometidas a una intensa abrasin.

Proporciona una buena estabilidad dimensional y por lo tanto sufre menores deformaciones permanentes. El rea de mayor aplicacin es en tolvas de volquetes. Con esta chapa la caja resultams liviana en peso (mayor carga) y con vida til ms largalo cual se traduce en una substancial reduccin de los costes de transporte.

HARDOX 450

Dureza BrinellHBW

Tenacidad al impacto Charpy V longitudinal -40C

Lmite elstico

Resistencia a la traccin Rm

Espesoresmm

Carbono equivalente CEV tpico

425-475

35 J

1200 N/mm2

1400 N/mm2

4 80

0.41

Para ms informacin sobre el Hardox visitar el anexo D.

4.3.1.2 Acero A36

Es el material estructural ms usado para construccin de estructuras en el mundo. Es fundamentalmente una aleacin de hierro (mnimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fsforo, azufre, slice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Entre sus ventajas est la gran resistencia a tensin y compresin y el costo razonable.

REQUERIMIENTOS MECNICOS.

Tensin Ksi (Mpa)

58-80(400-500)

Punto de cedencia min., ksi(Mpa)

36 (250 )

Elongacin en 8 pulg. min.%

20

Elongacin en 2 pulg. min.%

23

4.3.2. Trazado y corte

Aqu inicio el proceso de fabricacin una vez trazado el diseo sobre las placas son cortadas mediante dos procesos que se vern a continuacin y dobladas, para despus ser lijadas donde tengan bordes y rebabas.

4.3.2.1 Corte con oxiacetileno

Se dividi el proceso de oxicorte en 7 puntos que sirven para optimizar el corte, los cuales aumentan la productividad de una empresa en tiempo y costos:

1) Regule el Precalentamiento

El equipo al utilizar propano, la proporcin entre oxgeno y combustible debe ser de 4.5/1 y la temperatura mxima debe alcanzar un nivel de 2.832 C (5.130 F). En el caso que el operario necesite ajustar la temperatura de la llama, es necesario tener en cuenta cuatro pasos para que sta produzca un corte perfecto:

Encender la antorcha y ajustar la llama.

Sin modificar la vlvula de gas de la antorcha, cerrar lentamente, la vlvula de oxgeno de precalentamiento hasta que los conos internos sean largos y uniformes.

Abrir lentamente, la vlvula de precalentamiento y permanecer atento al cambio de longitud del cono interno. Por lo regular, stos se reducen, permanecen con la misma longitud por un momento y empiezan a alargarse de nuevo, mientras contina aadindose el oxgeno.

Repetir los pasos anteriores, no abrir la vlvula de oxgeno cuando el cono interno posea su longitud ms corta. En ese punto, la temperatura y la intensidad de la llama deben alcanzar su tope mximo.

2) Procure un Haz de Oxgeno Puro, Largo y Uniforme

Generalmente, los fabricantes de equipos de oxicorte suministran tablas con los valores ms recomendados de presin y velocidad de corte, en funcin del espesor del material a cortar. As mismo tener en cuenta los siguientes puntos.

Verifique que los reguladores, tubos y mangueras estn en buenas condiciones, el oxgeno mantendr la misma pureza que tiene en el cilindro o tanque, al momento de fluir por la boquilla de corte.

Utilice el tamao de boquilla y la presin de funcionamiento recomendados por el fabricante para obtener los mejores resultados. En el caso que sea necesario cortar lneas rectas a alta velocidad, por ejemplo, el operario debe usar 1 o 2 tamaos mayores que los que normalmente se aconsejan.

Fuente: ESAB

3) Elija el Sistema de Antorcha Correcto

En este proceso inciden tres variables fundamentales para asegurar un buen corte: longitud de la antorcha, nmero de mangueras y vlvulas, mezclado y capacidad.

Cabe distinguir al Inyector (mezclador de baja presin), este aparato debe seleccionarse en funcin del tipo de gas utilizado y del grosor de la pieza que el trabajador vaya a cortar. Ejemplo:

- Gas natural de baja presin y capacidad media (3 psig) (2 de capacidad de corte).

- Gas natural de presin y capacidad media (3-10 psig) (18 de capacidad de corte).

- Gas natural de presin media y alta capacidad (3-10 psig) (20 de capacidad de corte).

.En el mercado, existen dos tipos de boquillas especiales: de gas acetileno y gas propano.

Boquillas de acetileno: este tipo de boquilla permite obtener alta velocidad de quemado y una mejor eficacia con el diseo de una pieza.

Boquillas de gas propano: a diferencia de la anterior, este tipo de boquilla permite una velocidad de llama inferior, es decir es ms difcil de encenderla.

4) Cuide la Velocidad de Corte

Es uno de los factores ms importantes en las operaciones de oxicorte. A continuacin se presentan los efectos que la velocidad tiene sobre la calidad de este proceso:

Cuando el operario emplea una velocidad mayor a la recomendada, pueden aparecer barrigas en la superficie del corte que destruyen la suavidad deseada.

Las velocidades bajas tambin ocasionan problemas en el corte y es que al liberar demasiado oxgeno produce inestabilidad de funcionamiento de la llama y por lo tanto una accin de corte insuficiente en el extremo de la lmina.

5) Verifique la Composicin del Material

La condicin para que funcione adecuadamente el proceso, es verificar que el acero de alta resistencia tenga puntos de fusin superiores a los de sus xidos; requisito que se cumple, bsicamente, en los aceros.

6) Elija una Mesa Adecuada

En el corte mecanizado, la mesa suele estar equipada con extractores que reducen eficazmente la expansin de humos, polvo, gases y hasta el calor de la radiacin; sin embargo ste tipo de mesa extrae grandes cantidades de aire del local o del taller, lo cual produce corrientes y fluctuaciones de temperatura que pueden afectar el proceso y la salud del operario.

7) Cuide la Limpieza

La limpieza en el taladro de oxgeno es un factor fundamental para que el gas circule libremente y obtener una buena llama; si est sucio o daado, el haz no ser uniforme y causar defectos como barrigas en la cara de corte, adems, en el caso que el operario corte formas, la intensidad y la ubicacin del defecto se desplazar alrededor de la lnea de corte de la pieza. A continuacin se resean algunas recomendaciones que el operario debe tener presente para mantener el equipo limpio:

1. Garganta recta: utilice un alambre suave y del tamao adecuado, e insrtelo para eliminar partculas de metal que sobran del proceso. Puede emplear alambres con rebabas pero siempre debe estar recto.

1. Divergencia: existen herramientas especiales para limpiar esta pieza. El objetivo consiste en rascar su superficie para eliminar partculas o escoria, incluso las que no sean de metal. Un dispositivo sencillo es un palillo de madera redondo, que el operario introduce en el orificio y luego gira entre sus dedos, con el fin de remover material sobrante.

1. Esquina de salida: a menudo, suelen crearse rebabas en la esquina de salida del taladro de oxgeno, dado que es la parte que ms se calienta; para impedir la acumulacin de esta escoria, slo es necesario utilizar un recipiente de 1/4 de dimetro; basta con tomarlo entre el pulgar y el ndice para insertarlo dentro del orificio y encajarlo suavemente.

1. Lo anterior ayuda a colocar un bisel muy fino de 45 grados alrededor del orificio para reducir la tendencia a la acumulacin de rebabas y mejorar con esto, la calidad del corte.

4.3.2.2. Corte por guillotina

Mquina empleada en el corte de planchas delgadas tambin utilizadas en el proceso de fabricacin de tolvas, aunque su uso no es recomendado por falta de fuerza y precisin, se utilizan de igual manera por ser prcticas y rpidas.

Fig. Guillotina Industrial

4.3.2.3. Corte por plasma

La tcnica de inicio con arco piloto ms comn consiste en hacer saltar una chispa de alta frecuencia entre el electrodo y la punta del soplete; el arco piloto se establece en el trayecto ionizado resultante. Cuando el soplete se acerca lo suficiente a la pieza de trabajo como para que la pluma o llama del arco piloto la toque, se establece un trayecto conductor de la electricidad entre el electrodo y la pieza de trabajo. El arco de corte seguir este camino hasta la pieza de trabajo.

Para el proceso de corte por plasma tambin se toman los 7 puntos vistos en el corte oxiacetilnico. Y tomando en cuenta las ventajas vistas en el marco terico respecto al corte oxiacetilnico, este proceso es el ms ventajoso en la fabricacin de tolvas.

4.3.2.4. Doblado con plegadora industrial

Los radios interiores mnimos, para una plegadora industrial, en los mximos espesores son de 1.5 veces el espesor de la chapa.

Los bordes mnimos de plegado oscilan entre 6 o 7 veces su espesor. Lo que no nos causara problema alguna al momento de doblar las planchas de acero.

4.3.3. Transporte piezas cortadas

En una factora grande como la visitada, se utilizan montacargas como la que se observa en la siguiente imagen para el transporte de materiales hacia la zona de produccin y ensamble.

Fig. Montacargas para transporte de materia prima.

4.3.4. Armado

Las piezas son unidas en orden, a la par del soldeo, as se le va dando forma a la tolva este proceso se hace manualmente. El orden por partes para armar una tolva se ve en el siguiente esquema.

4.3.5. Soldado y sellado

Unin del metal producido por calentamiento localizada con o sin aplicacin de presin o con o sin el uso del metal de aportacin. El metal de aportacin puede tener un punto de fusin aproximadamente igual ala material base o por debajo de este por encima de la temperatura de 426C.

Se ver en el siguiente punto el proceso de soldadura ms detalladamente, debido a su importancia para este proyecto.

El proceso de soldado se da en el siguiente orden:

1. Bastidor

1. Piso

1. Paredes

1. Frontera

1. Puerta

1. Refuerzos

4.3.6. Ensamblado

Se hacen perforaciones con taladros en las placas de acero para unir cada una de las placas de acero y son colocados tornillos y tuercas as como empaques de hule.

4.3.7. Almacn de productos terminados

La tolva es colocada sobre bases de madera en la bodega de productos terminados para despus ser enviada al cliente.

4.4.1. Soldadura en tolvas de volquetes

0. Soldadura para el Acero Hardox 450

Hardox 450 puede ser soldado con todos los mtodos convencionales de soldadura por arco, que tengan caractersticas para soldar chapas de acero ordinario y de alta resistencia, por ejemplo SMAW, GMAW (MIG-MAG), TIG, etc.

Para una soldadura ideal en aceros Hardox debera usarse consumibles bsicos y de rutilo que concedan un contenido mximo de hidrgeno de 5 ml o 100 g.

Adems, estos debern poseer un lmite de elasticidad de unos 500 MPa, ya que gracias a este lmite podemos reducir el nivel de tensiones residuales en la junta y, por tanto, su susceptibilidad al agrietamiento en fro.

Hardox resisten mejor el agrietamiento por absorcin de hidrgeno que otros aceros de alta resistencia gracias a su baja proporcin de carbono equivalente. Para reducir estos agrietamientos se puede:

1. Reducir al mnimo los contenidos de hidrgeno en la unin soldada y alrededor de la misma, esto se puede lograr trabajando a la temperatura de trabajo correcta, usando materiales de aportacin con bajo contenido de hidrgeno y manteniendo las uniones soldadas libres de impurezas.

1. Reducir al mnimo las tensiones en la unin soldada, esto se logra usando materiales de aportacin de una resistencia menor a la necesaria, reducir las tensiones residuales al mnimo y usando una separacin de 3 mm como mximo en la unin a soldar.

0. Temperaturas de trabajo del Hardox

Las diferentes temperaturas mnimas para soldar Hardox se encuentran en la siguiente tabla.

Se debe tener las siguientes consideraciones:

1. Al soldar chapa del mismo tipo de acero pero de distinto espesor, la chapa ms gruesa determina la necesidad de un incremento en la temperatura de trabajo.

1. Al soldar aceros de distinto tipo, la chapa que impone las exigencias ms altas determina la necesidad un incremento en la temperatura de trabajo.

Estas consideraciones nos indican que si hay necesidad de aumento de incremento de temperatura, se debe precalentar la plancha a soldar.

1. Usando consumibles de acero inoxidable austentico AWS 307 o AWS 309 puede evitarse el precalentamiento.

0. Resistencia de los materiales de aportacin

Elegir un material de aportacin de menor resistencia suele proporcionar varias ventajas, como mayor tenacidad en el material depositado, mayor resistencia a grietas por absorcin de hidrgeno y menores tensiones residuales en la unin soldada, como ya se ha mencionado anteriormente.

Al momento de soldar se puede tener en cuenta que los primeros cordones se sueldan con material de aportacin de baja resistencia y los dems cordones se sueldan con material de aportacin de alta resistencia. Esto incrementa la tenacidad y la resistencia a grietas por absorcin de hidrgeno.

Para el proyecto realizado se baso, la soldadura en el proceso GMAW (MIG-MAG) como el proceso principal y nico, debido a su fcil manejo y porque nos permite diferentes ventajas y propiedades que se irn explicando.

0. Materiales de aporte

La soldadura cumple un papel importante en la fabricacin de tolvas, porque todas las uniones se realizan por soldadura SMAW (MIG-MAG), a excepcin de unin con el bastidor, que es realizada con uniones pernadas.

GMAW:

1. AWS A5.18 / ASME SFA-5.18 - ER70S-6 (Soldamig ER70S-6): es un alambre macizo para la soldadura de aceros al carbono o de baja aleacin por el proceso MAG. Su contenido de silicio y manganeso le confiere excelentes propiedades desoxidantes, lo que asegura una soldadura libre de porosidades en una variedad de trabajos.

Se utilizar este material de aporte por su alto limite de fluencia (59.5 kpsi) y a su alta resistencia a la traccin (497-552 kpsi); este material de aporte se usara para la unin de planchas tanto en Hardox, como en A-36, esto porque se requiere alta eficiencia y un alto grado de depsito.

SMAW:

1. AWS A5.1 / ASME-SFA - 5.1 E7018-1 (Supercito 1/8): Electrodo revestido de tipo bsico, para ser aplicado con corriente contina polaridad al positivo (DCEP). Debido al polvo de hierro tiene alto ratio de deposicin, adems de presentar un arco suave con bajo nivel de salpicaduras. (ficha tcnica anexa)

Este electrodo se usa como refuerzo, debido a su alto limite de fluencia (58 kpsi) puesto que se rellenara las partes con defectos, de la soldadura con GMAW (Soldamig).

0. Posicin

La mayora de las uniones soldadas son:

1. Unin de esquina con filete interno

1. Unin de esquina con filete externo nico

1. Unin en T con filete doble.

1. Soldadura con surco

Y las posiciones de soldadura son las siguientes:

Para las soldaduras en ngulo o de rincn se designan con la letra F, que son:

1. Posicin 1F: Soldadura acuada o plana y una de las chapas inclinadas a 45 ms o menos.

1. Posicin 2F: Soldadura horizontal y una de las chapas en vertical.

1. Posicin 3F: Soldadura vertical con ambas chapas en vertical; en la normativa americana tanto la soldadura ascendente como descendente sigue siendo la 3F.

Y para posiciones de soldeo de chapas a tope, son las siguientes:

1. Posicin 1G: Chapas horizontales, soldadura plana o sobremesa.

1. Posicin 2G: Chapas verticales con eje de soldaduras horizontales, o tambin denominado de cornisa.

1. Posicin 3G: Soldadura vertical ascendente, soldadura vertical descendente (PG).

Para la mejor comprensin de las siguientes imgenes, se aclara que el acero Hardox 450 es el de color cobrizo y el acero A-36 es el de color plomizo.

PARTE A SOLDAR

CARACTERSTICAS

PISO DE LA TOLVA

La soldadura en el piso de la tolva es soldadura con surco V.

Porque es necesario, que exista una gran penetracin y fusin, lo que permite que aguante cargas de hasta 18 toneladas y adems es lo que se gasta o falla primero en una tolva.

Las posiciones para la soldadura del piso son:

1. Posicin 1G

1. Posicin 2G

1. Posicin 1F

Los cordones de soldadura pueden variar de uno 3-5 mm de espesor.

Cabe la observacin, si es que existe algn error o falla en la soldadura, se le puede volver a soldar encima con SMAW electrodo E 7018, que nos va a permitir reparar la parte daada.

Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseador.

La soldadura en las paredes o laterales de la tolva, son soldaduras de unin de esquina con filete interno, que pueden ser soldadura en ngulo y soldadura en cornisa.

Las posiciones para la soldadura de los laterales de la tolva son:

1. Posicin 1G

1. Posicin 2G

1. Posicin 1F

1. Posicin 2F

1. Posicin 3F

Las dos primeras posiciones se realizan cuando las planchas no estn acopladas a la base.

Y la posicin de rincn 3F se realiza cuando ya esta acoplada a la base, es utilizada para soldar algunos refuerzos de las paredes.

Los cordones de soldadura pueden variar de uno 3-5 mm de espesor.


Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseador.

La soldadura de la puerta de descarga de la tolva, son soldaduras de unin de esquina con filete interno, y uniones en T con filete doble, para lo que son los refuerzos, la soldadura pueden ser soldadura en ngulo y soldadura en cornisa.


1. Posicin 1G

1. Posicin 2G

1. Posicin 1F

1. Posicin 3F

Las dos primeras posiciones se realizan cuando las planchas no estn acopladas a la base, lo que permite que el proceso de soldadura sea una posicin ms cmoda.

Como se ve en la imagen los refuerzos, que son acero A-36, tienen la funcin de soportar todo el peso del material a la hora de la descarga.

Los cordones de soldadura pueden variar de uno 4-5 mm de espesor, debido a la fuerza de descarga.


Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseador

La soldadura de la cara frontal tolva, son soldaduras de unin de esquina con filete interno, y uniones en T con filete doble, para lo que son los refuerzos, la soldadura pueden ser soldadura en ngulo y soldadura en cornisa.

Como se ve en la imagen la cara frontal, consta de una visera de proteccin de la cabina del volquete.

La visera y refuerzos estn hechos de acero A-36, que tambin son soldados con proceso SMAW.


1. Posicin 1G

1. Posicin 2G

1. Posicin 1F

1. Posicin 2F

1. Posicin 3F

La soldadura plana y horizontal se realizan cuando las planchas no estn acopladas a la base.


Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseador

PAREDES O LATERALES DE LA TOLVA

PUERTA DE LA TOLVA

CARA FRONTAL DE LA TOLVA

Captulo V

EVALUACIN ECONMICA

5.1. Costos y evaluacin econmica

El anlisis econmico estudia la estructura y evolucin de los resultados de la empresa (ingresos y gastos) y de la rentabilidad de los capitales utilizados. Este anlisis se realiza a travs de la cuenta de Prdidas y Ganancias.

Los principios que tendremos en cuenta en la elaboracin de nuestra evaluacin econmica sern los siguientes:

1. Minimizacin de costos.

1. Costo-efectividad.

1. Costo-utilidad.

1. Costo-beneficio.

5.2. Material para la Tolva

Descripcin

Precio unitario (S/.)

Precio total (S/.)

2 Planchas de Hardox 450

5500

11000

2 Planchas de Acero A-36 de 3/8

1617.9

3235.8

2 Planchas de Acero A-36 de 5/16

1440.0

2880.0

3 rollos de 20 kg de soldadura.

78.234

234.7


237.8

2378

4 galones de pintura esmalte

65

260

Otros elementos(bisagras pernos ,ect)

500

500

2 Botella de 10 m3

180

360

Mano de obra

6000

6000

Accesorios de Maquina de Soldar. (Punto de Contacto,Tobera,Antiespator)

18

18

Gastos extras

1000

1000

Precio Total

27866.5

*Los precios de las planchas fueron consultados en pginas web de distribuidores (referenciales)

5.3. Detalles de las Maquinas de Soldar

Modelo

Proceso

Marca

Costo incluido

IGV ($)

BLUMIG 503

GMAW

CemonT

3873.75

XMT 350 VS

Maquina de Soldar Multiproceso

Miller

4378.00

ALIMENTADOR PARA XMT

350 VS

Maquina de Soldar Multiproceso

Miller

2992.00

POWERMAX 1650

Corte por Plasma

Hypertherm

5963.09

Los precios fueron consultados en la empresa SOLDEXA S.A.

*Fichas tcnicas consultar en anexos F, G y H.

Calculo Detallado de los Accesorios

Accesorios

Costo +

IGV ($)

Costo incluido

IGV ($)

Punto de Contacto

1.64

2.00

Tobera

4.92

6.00

Antiespator

8.20

10.00

TOTAL

14.76

18.00

5.3.1. Detalles de los electrodos a usar

Tipo

Costo x Kg en dlares + IGV

Costo x Kg

en soles incluido IGV

Costo x lata de 20 kg (soles) + IGV

Supercito 1/8

3.9

11.89

237.8

Soldamig

1.7

5.21

78.234

El IGV en el Per es de 18%

5.3.1.1. Detalle del gas de proteccin

Tipo de Gas de Proteccin (CO2)

Costo x m3 + IGV

Costo x botella de 10 m3

Carbofil

18

180

El IGV en el Per es de 18%

5.3.1.2. Detalle Del Clculo de la cantidad necesaria de Material de Aporte

Tipo de Gas de Proteccin (CO2) Carbofil


(Soldamic)

10 rollos de 15 kg de soldadura (Supercito 1/8)

Botellas de 10 m3

1.66

------

Total

2

-------

Se tomo el uso de una botella de 10m3 por cada 3 rollos.

5.4. Clculo de la Mano de Obra

Se calcula que el jornal de un trabajador sea de 100 nuevos soles.

Descripcin

Tarifa (promedio) (S/.)

Tcnico Soldador

100

Pintor

100

Tcnico Ayudante Mecnico

100

Tcnico Mecnico

100

El tipo de tarifa es referencial puede variar segn el trabajo a realizarse.

Tiempo que se Demora en Realizar una Tolva:

El tiempo promedio que lleva a cabo la realizacin de la tolva modelo Semiroquero segn una consulta a una factora que opera en el rubro es.

Tiempo Promedio

15 das

Cantidad de Personal por Tolva

Este dato tambin se consulto a una factora que opera en el rubro

Cantidad Promedio

4 personas

Calculo del presupuesto por Mano de Obra:

Personal

Precio diario (S/.)

Precio total (S/.)

4 personas

100

400

Gasto diario (S/.)

Gasto total (15 dias) (S/.)

400

6000

Para tener de referencia en cuanto a precios reales en el mercado de Arequipa empresa Factora JC :

Precios de tolvas a la venta del pblico:

Descripcin

Detalles

Precio total (US$)

Tolva Modelo Semiroquero

Hecho de Planchas de Acero y Hardox450

18000

Tolva Modelo Semiroquero

Hecho solo de Planchas de Acero

14000

Calculo de Beneficios obtenidos en la elaboracin y venta de una tolva Modelo Semiroquero:

Cambio de moneda

Descripcin

Detalles

Precio

Tolva Modelo Semiroquero(SOLES)


27866.5

Tolva Modelo Semiroquero(DOLARES)


10717.88

Tipo de cambio que se tomo para este clculo fue de 2.6.

5.5. Comparacin

DESCRIPCION

DETALLES

PRECIO TOTAL (US$)

Tolva Modelo Semiroquero(COSTO)


10717.88

Tolva Modelo Semiroquero(PUBLICO)


18000

Como se ve la utilidad obtenida en este proyecto sera de unos 7282.12 Dlares Americanos.

EL porcentaje de ganancia en este Proyecto es de 40.45 %.

Captulo VI

RECOMENDACIONES

6.1. Plan de mantenimiento de tolvas

El plan de mantenimiento de una tolva depender de su ciclo de trabajo y su aplicacin pero en general se recomienda;

1. Lubricacin de pasadores de bisagras de puerta trasera cada 6 meses aproximadamente.

1. Lubricacin de pasador superior de cilindro hidrulico cada 6 meses aproximadamente.

1. Lubricacin del pivoteo trasero de la tolva cada 6 meses aproximadamente.

1. Re-pintado de tolva cada ao aproximadamente.

123. Normas para camiones volquetes

0. Situacin de la carga con un mismo tipo de mercanca

Se debe intentar que el centro de gravedad de la mercanca se encuentre sobre el centro de gravedad de la caja de carga, tal y como se indican en las figuras En las otras 2 figuras se indican la forma incorrecta de la situacin de la carga.

0. Situacin de la carga con varios tipos de mercancas

Es aconsejable cargar primero la mercanca de pequea granulacin y despus el otro tipo de mercanca, pero siempre de menor a mayor volumen, con objeto de que las ms pequeas hagan de cuas sobre las ms grandes

6.3.3. Situacin del vehculo volquete sobre el terreno en el momento del basculamiento

Este punto fue indicado en el 3 caso de las normas del basculamiento, si bien las figuras se indican la posicin correcta e incorrecta.

6.3.4. Situacin de la mercanca durante la marcha

Est totalmente prohibido que la mercanca se vaya cayendo sobre la calzada de las carreteras o vas pblicas. Por consiguiente la mercanca no se debe situar como se indica en las figuras. Adems debe evitarse que la trampilla de descarga tenga mucha holgura con los laterales de la caja de carga.

6.3.5. Peligro de muerte

Estn totalmente prohibidos realizar cualquier tipo de trabajo por debajo de la caja de carga levantada. Los talleres que trabajen este tipo de vehculos y tengan necesidad de levantar la caja de carga para poder realizar el trabajo, es imprescindible que coloquen unas cuas de madera entre el bastidor del vehculo y la caja de carga, con objeto de evitar un posible retroceso imprevisto.

Precisamente para evitar que la caja baje de forma inesperada cuando el cilindro hidrulico est extendido, la bomba deber disponer de una vlvula anti-retorno, o en caso contrario se deber ubicar una en el circuito a la salida de esta. Sumando estas dos medidas de seguridad en caso de tener que realizar alguna operacin de reparacin o mantenimiento, reducimos al mximo el riesgo de ser atrapado bajo la caja.

Captulo VII

CONCLUSIONES

1. En definitiva, lo que se ha pretendido con este trabajo no ha sido ms que justificar la viabilidad de la simpleza del diseo, a trabes del cual se ha logrado alcanzar todos los objetivos marcados (funcionalidad, robustez, seguridad) y ha quedado patente que el sistema atiende a unas especificaciones claras de economa de la instalacin y mantenimiento reducido.

1. Por supuesto, otras muchas configuraciones o diseos hubieran sido igualmente validos, o incluso mejores si las especificaciones del cliente fueran otras, pero nos hubisemos desviado de los objetivos propios (simplicidad y economa).

1. El uso de oxicorte queda descontinuado con la entrada fuerte a la industria del corte por plasma, el corte por plasta tiene mejoras en tiempo, costos, etc.

1. La soldadura interviene fuertemente en la fabricacin, porque todas las uniones de la tolva son con soldadura, la soldadura usado fue GMAW (MIG), lo que permite un tiempo de fabricacin rpido y un buen acabado.

1. El mercado para tolvas, es muy bueno, porque gracias al crecimiento minero y al apogeo de las construcciones civiles la fabricacin de tolvas ha aumentado en un 10 a 15% anual.

1. Los futuros proyectos tanto mineros como de construccin promovern una mayor demanda de tolvas, lo que exigir a las empresas a disponer y acomodarse a la demanda interna para tener el mercado balanceado.

1. El acero utilizado Hardox 450 es el mejor material para las paredes de la tolva por sus excelentes propiedades mecnicas como la resistencia a la abrasin.

1. El uso de Hardox disminuir el peso de la tolva comparada con las antiguas tolvas fabricadas con puro acero estructural, esto quiere decir que su relacin resistencia peso es mucho mayor que las antiguas

Captulo VIII

BIBLIOGRAFA

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1. Fabricacion de tolvas Scribd http://es.scribd.com/doc/62927734/Fabricacion-de-Tolvas-Para-Volquetes

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1. http://www.construmatica.com/construpedia/Cami%C3%B3n_Volquete

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1. http://www.ferrecepsa.com.mx/grados-acero-a-36.php

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1. http://www.angelfire.com/dc2/tpiwm/downloads/oxiacetileno.pdf

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1. http://www.casapellas.com/industr/esab_docs/1%20Oxicorte.pdf

1. http://www.soldan.es/nueva/messer/mainmetodo1.sw

1. http://www.elacero.com.mx/acero-hardox-1.html

1. http://personales.ya.com/industriastrimar//Ventajas%20Hardox%20550.pdf

1. http://personales.ya.com/industriastrimar//Antidesgaste.htm

1. http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/tecnologia/NORMAS.PDF

1. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/ACERO%20ESTRUCTURAL.htm

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1. http://www.soldexa.com.pe/ficha_boletin/bol69_PROCESO_MIG_MAG.pdf

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1. http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_MIG/MAG

1. http://www.eppseguridad.com/ps.html

1. http://soldex.es/guia-del-soldador/posiciones-de-soldadura/

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Posiciones_de_soldeo

1. http://personales.ya.com/industriastrimar//Catalogo%20Hardox_Weldox%20Soldadura%20Trimar.pdf

1. http://www.snmpe.org.pe/pdf/libro_portada/2706/8FechadepublicacionMayo2012.pdf

1. http://www.snmpe.org.pe/informes-y-publicaciones-snmpe/boletin-estadistico-mensual/mineria/boletin-mensual-mineria-octubre-2012.html

1. http://www.inei.gob.pe/BiblioINEIPub/BancoPub/Est/Lib0885/Libro.pdf

1. http://www.inei.gob.pe/web/BoletinFlotante.asp?file=15565.pdf

1. http://webinei.inei.gob.pe:8080/SIRTOD/inicio.html#app=8d5c&5415-selectedIndex=1&61dd-selectedIndex=2

1. http://cendoc.esan.edu.pe/fulltext/e-documents/osinergmin/PANORAMA_MINERIA_PERU.pdf

1. http://es.scribd.com/doc/28051643/4/La-pequena-y-mediana-mineria-en-el-Peru

1. http://www.datosperu.org/pep-construccion-edificios-completos-constructoras-45207.php

1. http://fenix.vivienda.gob.pe/Compendio2011/index2.php

1. http://blog.pucp.edu.pe/item/24929/ranking-de-empresas-constructoras

ANEXOS

1. Anexo A: Reglamento Nacional Vehicular del MTC, anexo V - Pesos y Medidas mximas

http://transparencia.mtc.gob.pe/idm_docs/normas_legales/1_0_1021.pdf

1. Anexo B: Gua Ambienta de Manejo y Transporte de Concentrados Minerales del MINEM(Ministerio de Energa y Minas)

http://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/DGAAM/guias/guiaminera-xviii.pdf

1. Anexo C: Especificaciones Tcnicas Generales para la Conservacin de Carreteras del MTC

http://transparencia.mtc.gob.pe/idm_docs/normas_legales/1_0_2951.pdf

1. Anexo D: Hoja de datos del acero Hardox

http://www.ssab.com/es/Products--Services/Products--Solutions/Products/Hardox/Hardox-4501/

1. Anexo E: Decretos Supremos Peru 2012

http://spij.minjus.gob.pe/CLP/contenidos.dll/CLPlegcargen/coleccion00000.htm/tomo00164.htm/libro00185.htm?f=templates$fn=document-frame.htm$3.0#JD_DS-EM-2012

1. Anexo F: Ficha tecnicaa BLUMIG 503 S

1. Anexo G: Ficha tcnica XMT

Anexo H: Ficha tcnica powermax1650

Universidad Catlica de Santa Mara Pgina 2

* Pintura electroesttica, suele ser usada para dar un acabado ms duro que la

pintura convencional.

fabricación de tolvas para volquetes

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