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Tecnología

Hechas en fino aluminio

Companhia Brasileira de Alumínio (CBA) y la escuela Poli-USP desarrollan chapas más delgadas y resistentes

Chapas de aluminio más finas y más apropiadas para veladores o lámparas y para la fabricación de carrocerías de automóviles, por ejemplo, constituyen el horizonte de un amplio estudio llevado a cabo por Companhia Brasileira de Alumínio (CBA) -una empresa del Grupo Votorantim- y la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP). Dicho estudio se basa en el análisis de la microestructura de las chapas que se obtienen mediante un proceso denominado Roll Caster de laminación en frío, diferente del proceso tradicional que es más costoso, mediante el cual las chapas se laminan en caliente.

Con el avance tecnológico logrado hasta ahora, con este proceso se producen chapas de 2,5 milímetros de espesor, en tanto que en el pasado reciente de máxima se llegaba los 6 milímetros. “Esto redunda en una mejora de la productividad y la competitividad, pues la bobina sale del proceso con un espesor que requiere el paso por menos etapas durante la laminación”, explica el ingeniero metalúrgico Ricardo do Carmo Fernandes, doctorando de la Poli.

“Nuestra estrategia consiste en sacarle mayor provecho tecnológico al sistema Caster, desarrollando habilidades que nos lleven a la fabricación de productos a menor costo y con mejor desempeño”, dice el ingeniero Wilke Martins Parra, jefe de los departamentos de láminas y procesos tecnológicos de CBA. “Conociendo mejor las características del proceso, podemos ampliar la gama de productos, mejorar su calidad y expandir así su vida útil, por ejemplo”. En los últimos dos años, complementa el ingeniero Jorge Valezin, coordinador general de ventas, CBA ha invertido 87 millones de dólares anuales en equipos, estudios y procesos, sumados a la expansión de su capacidad de producción, que trepó de 240 mil a 340 mil toneladas anuales de aluminio primario.

Para lograr la textura ideal
Hasta ahora los estudios realizados conjuntamente por la Poli y CBA han desembocado en forma inédita en Brasil en chapas que se utilizarán en la fabricación de lámparas y accesorios para el montaje de tejas de aluminio. De acuerdo con Fernandes, el objetivo final de este estudio consiste en lograr la textura ideal en chapas finas para estampados profundos (el moldeo prensado), un proceso empleado en la producción de las carrocerías de los automóviles, por ejemplo. Fernandes es dirigido por el profesor Angelo Fernando Padilha, del Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales de la Poli-USP.

Integran también este equipo la doctoranda Juliana de Paula Martins y el posdoctorando Márcio Ferreira Hupalo. El proceso Caster, estudiado por los investigadores, utiliza el aluminio líquido que, al pasar por dos cilindros metálicos refrigerados internamente con agua, resulta en una chapa que así está libre de la laminación en caliente del proceso convencional. Esa técnica más antigua parte de un material semiacabado y fundido a partir de la bauxita -la materia prima del aluminio- y resulta en placas con espesores que varían entre los 23 y los 60 centímetros (cm). Posteriormente, las chapas son formadas a una temperatura que asciende a los 500 °C.

El Caster elimina esta última etapa de la línea de producción, con lo que se racionaliza la infraestructura y se emplea menos capital. Un laminador en caliente requiere de una inversión de 150 millones de dólares, mientras que la laminación continua puede montarse con 40 millones de dólares -10 millones del Caster y 30 millones de dólares del laminador en frío. Y, por añadidura, se elimina la necesidad de contar con una instalación de 200 metros de longitud para la instalación del laminador en caliente; y eso sin contar los gastos con mano de obra, el consumo de energía eléctrica y el mantenimiento.

Desde el punto de vista operativo, el Caster es más versátil, es decir, muy ventajoso en casos de producción con varias aleaciones, pues facilita el ajuste de la composición química del metal y produce una diversificada línea de productos, con anchos mayores. El ancho es un dato importante por varios motivos. Antes el ancho promedio de una chapa de aluminio era de 85 cm. Actualmente el mercado exige 1,8 m.

Esta dimensión hace posible una mayor productividad en las aplicaciones, explica Ayrton Filleti, coordinador del Comité de Mercado de la Industria Automotriz de la Asociación Brasileña de Aluminio (Abal). Según Filleti, el Caster, al requerir una inversión un 20% menor en infraestructura de producción y promover una reducción de alrededor de un 30% en el costo operativo, representa actualmente la mitad de la capacidad instalada de laminación de la industria del aluminio en América Latina, con 35 máquinas en operación.

Sin deformaciones
“Productos que antes sufrían un alto grado de deformación durante su procesamiento se obtienen actualmente en dimensiones cercanas al espesor final deseado y con la microestructura adecuada”. Esta característica determinará si la chapa laminada puede someterse a condiciones más severas sin sufrir deformaciones que la comprometan. Con todo, el proceso Caster presenta aún dificultades significativas con relación a la laminación en caliente. Una de éstas es la escala reducida de producción -10 mil toneladas anuales por máquina-, sumada a los problemas de enfriamiento de las instalaciones, lo que redunda en una baja resistencia del material cuando se lo somete al estampado profundo, tal como lo exige la industria automotriz, que utiliza el aluminio en cantidades cada vez mayores.

Precisamente estas deficiencias en el proceso Caster son estudiadas por Fernandes y el equipo del profesor Padilha en los laboratorios de la empresa y de la Poli. Hoy en día se sabe que factores tales como las temperaturas implicadas en las diversas fases del proceso y la velocidad de transporte del material a otro recipiente durante la producción, por ejemplo, tienen impacto en la textura de la chapa laminada por el Caster. “Con la variación de la velocidad y de la temperatura de transporte obtendremos características diferentes en la microestructura de las chapas”, dice Fernandes.

CBA, una empresa que factura 700 millones de dólares anuales -un 50% proveniente de las exportaciones-, estudia el Caster desde hace más de diez años, y por medio de esa ruta tecnológica produce láminas con espesores inferiores a un milímetro, destinadas a productos que no requieren estampado profundo, como el material utilizado en la producción de embalajes de comidas listas [-marmitex-], por ejemplo.

La intención de la empresa es migrar casi toda la producción hacia ese proceso, incluidos los laminados para aplicaciones en intercambiadores de calor (radiadores y equipos de aire condicionado), embalajes para la industria de alimentos, material de transporte, etc., contribuyendo así a incrementar la participación y el consumo de aluminio en el mercado local. Por cierto: un mercado aún pequeño, con un consumo per cápita de aluminio del orden de los 4 kilos anuales por habitante, ante los 29 kilos por año de Estados Unidos, por ejemplo. Un desfase que podría reducirse con la utilización de chapas de aluminio más finas.

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