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Metalurgia

Reciclado metálico

Una empresa transforma chatarra en la materia prima empleada en la producción de aleaciones de aluminio

eduardo cesar Pastillas con un 90% de hierro y un 10% de aluminio: empleadas en las industrias para aumentar la resistencia mecánica de las aleaciones de aluminioeduardo cesar

Un viraje en la línea de producción y audacia para investigar y desarrollar un producto más adecuado a las necesidades del mercado fueron los dos principales motivos que llevaron a Mextra, una pequeña empresa de ingeniería especializada en el procesamiento de metales, a alcanzar la posición de liderazgo en la fabricación de pastillas con productos metálicos empleadas en la producción de aleaciones de aluminio. Con sede en la localidad de Diadema, en el Gran São Paulo, esta firma sumará en 2004 una facturación de 6 millones de dólares, prácticamente el doble que el año pasado. Tiene 60 empleados. Parte de este ingreso proviene de las ventas al mercado externo.

“Aproximadamente el 30% del volumen de producción, estimada en 200 toneladas mensuales, es comercializado a alrededor de 20 clientes en el exterior. Aunque tenemos 26 años de actuación en el mercado, hace solo seis que creamos la línea de fabricación de pastillas. Debemos a ella el formidable crecimiento de la empresa”, afirma el ingeniero metalúrgico Ivan Calia Barchese, uno de los socios de Mextra.

Las pastillas portadoras de elementos de aleación – también llamadas pastillas endurecedoras – son fundamentales para la fabricación de la gran mayoría de los productos hechos en aluminio, tales como ventanas residenciales, utensilios domésticos y hasta alas de aviones. Esta interacción es importante, porque el aluminio es un material naturalmente maleable, y para aumentar su resistencia mecánica es necesario adicionarle elementos de aleación. Los más comunes son el hierro, el cobre, el cromo, el manganeso y el titanio. “Estas pastillas, elaboradas en polvos prensados o compactados, son similares a las efervescentes de vitamina C, pero en tamaño gigante (miden 85 milímetros de diámetro y 40 de espesor, y pesan alrededor de un kilo). Adicionadas al aluminio en estado líquido, se disuelven y le confieren nuevas propiedades mecánicas”, afirma el ingeniero metalúrgico Lucio Salgado, investigador colaborador del Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares (Ipen, sigla en portugués) del Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCT).

Innovación en pastillas
Para ganar mercado y afianzarse como líder del segmento, la gran jugada de Mextra consistió en innovar en el proceso de fabricación de estas pastillas compuestas de dos elementos metálicos. En lugar de hacer una pastilla con base en la mezcla de dos polvos distintos (por ejemplo, de hierro y de aluminio, que es la más buscada en el mercado), la empresa invirtió en la investigación y en la elaboración de un nuevo proceso destinado a la obtención de un polvo pre-aleado, que ya contuviera en su estructura final ambos elementos. “A partir de la fusión de chatarras de acero y de aluminio y de un proceso llamado atomización, produjimos las pastillas en la composición deseada y no precisamos utilizar más polvos comprados en el mercado”, comenta Ivan Barchese. “Desarrollamos un producto adecuado desde el punto de vista ambiental, puesto que usamos material reciclado, y a un costo de producción inferior al del que se vende en el mercado. Asimismo, las pastillas tienen una calidad superior, pues laspropiedades del polvo, tales como tamaño y composición química del grano, pueden ser mejor controladas, ya que su fabricación se efectúa por nudos.”

El desarrollo del polvo pre-aleado con hierro y aluminio solamente fue posible con el apoyo financiero de la FAPESP, a través del Programa de Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (PIPE). El trabajo contó con la fundamental participación del Instituto de Investigaciones Tecnológicas del Estado de São Paulo (IPT), que domina la tecnología del proceso de atomización de polvos metálicos. “La atomización es un proceso similar a la pulverización. La aleación metálica fundida de hierro y aluminio es pulverizada y transformada en polvo en la composición adecuada”, dice el investigador Salgado, que fue el coordinador del proyecto del PIPE.

“Aunque el proceso de atomización es conocido y dominado a escala comercial desde los años 1940, hasta ahora ninguna empresa en el mundo había elaborado una aleación de hierro y aluminio empleando este método”, comenta Salgado. En función del carácter inédito del producto a nivel mundial, las pastillas de Mextra, en su proporción de un 90% de hierro y un 10% de aluminio, y el proceso de producción resultaron en patentes, depositadas en el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INPI) y también en otros dos países: Estados Unidos y Venezuela, donde están los principales clientes de la empresa. Mextra depositará en poco tiempo más patentes en otros países.

“El primer paso del proceso de producción de las pastillas es la elección de la chatarra, que estará compuesta de acero con tenores mínimos de carbono”, dice Salgado. Tampoco es deseable que éste contenga impurezas de otros elementos, principalmente cobre, cromo, níquel y silicio. Una vez seleccionada, la chatarra, cuya tonelada se vende por alrededor de 500 reales, se funde en un horno de inducción (el calentamiento se hace directamente en el metal y no en las paredes del horno) y se calienta hasta una temperatura del orden de los 1.700°C. Luego de que el metal se transforma en líquido, se escurre hacia una gran cuchara de colada, a través de la cual sale un hilo líquido de cerca de 12 milímetros de diámetro. Mediante el uso de un dispositivo llamado bocal de atomización, este hilo es bombardeado con un chorro de agua de alta presión, lo que deriva en su pulverización y producción de polvo. “El choque del agua con el hilo en estado líquido lleva a una fragmentación del metal”, afirma Salgado. “Para controlar el tamaño y la morfología de las partículas, los principales parámetros que deben observarse son la presión y el caudal de agua, la temperatura del metal líquido y el diámetro del hilo”, dice.

Deacuerdo con Barchese, el proceso de fabricación del polvo metálico por atomización ya ha sido prácticamente concluido. “Por ahora, la nueva pastilla de hierro y aluminio sale el mercado en pequeña cantidades. Estimamos que se han producido alrededor de 20 toneladas del producto. En este momento estamos adecuando algunas etapas de la producción para atender a los clientes de manera más amplia”, dice Barchese. Mextra invirtió alrededor de dos millones de reales para erigir una planta industrial para la fabricación del polvo atomizado. En un futuro, la empresa tendrá capacidad para producir 400 toneladas por mes de las pastillas con material reciclado. “Al margen del producto innovador, el proceso también es una novedad, pues todas las maquinarias se desarrollaron en el marco del PIPE, que concluirá en abril del próximo año”, informa Barchese. “Creemos que dentro de dos años nuestras pastillas pre-aleadas estarán consolidadas en el mercado.”

Los clientes del exterior
Actualmente Mextra tiene en su cartera de clientes a los principales productores de aluminio del país, como las industrias Alcoa, Alcan, Companhia Brasileira de Alumínio (CBA), BHP Billiton y Valesul, una subsidiaria de la Companhia Vale do Rio Doce. “Alcoa, por ejemplo, solamente compra las pastillas de hierro que nosotros producimos. Entre las diversas aplicaciones del polvo prensado que les vendemos se encuentra la producción de láminas finas de aluminio para embalajes, conocidas como tetrapak. Es un material muy sofisticado y la pastilla empleada debe ser de buena calidad, caso contrario la lámina de aluminio puede contener impurezas y romperse durante el procesamiento”, explica Barchese. En el exterior, Mextra vende sus productos a fábricas de Estados Unidos, Canadá, México, España, Francia, Colombia, Venezuela, Argentina, Taiwán y países de Medio Oriente. Un contrato firmado recientemente con Alcan, tendiente a la exportación a Europa, prevé la entrega de polvos metálicos producidos por atomización.

La sociedad con el IPT para el desarrollo del polvo atomizado fue la segunda firmada entre Mextra y el centro de investigaciones paulista. Antes, la empresa había recurrido en el año 2000 al Programa de Apoyo Tecnológico a la Exportación (Progex), promovido conjuntamente con el IPT, el Servicio Brasileño de Apoyo a las Micro y Pequeñas Empresas (Sebrae) de São Paulo y la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), del Ministerio de Ciencia y Tecnología. “En aquella ocasión pretendíamos disputar el mercado internacional, y sabíamos que debíamos contar con un producto de calidad y precio competitivo.

Consultamos al IPT para que nos ayudase a perfeccionar nuestras pastillas, que eran exportadas en ese tiempo a una empresa venezolana. La sociedad contempla la realización de estudios de compactación de las pastillas sin pérdida de eficiencia. Esto significa que las mismas no pueden ser demasiado duras, pues en dicho caso demandan mucho tiempo para disolverse en el aluminio líquido; ni tampoco muy frágiles, pues corren el riesgo de desarmarse durante el transporte”, comenta Barchese. Los buenos resultados de este trabajo conjunto sirvieron para iniciar las investigaciones con miras al desarrollo de las pastillas pre-aleadas de hierro y aluminio.

Mextra fue creada en 1978 por el ingeniero Eduardo Barchese, padre de Ivan, quien decidió poner en práctica su tesis doctoral defendida en la escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP), que versaba sobre la transformación de minerales en metales mediante una técnica denominada aluminotermia (la obtención de altas temperaturas por medio del calor generado en reacciones químicas entre el aluminio en polvo y óxidos metálicos). Armó una empresa pequeña, con foco en la fabricación de metales y aleaciones metálicas volcadas a los mercados de fundición y siderúrgico. Eduardo Barchese también fue profesor en la Poli-USP y en la Facultad de Ingeniería Industrial (FEI).

Aceros especiales
Hoy en día la industria está estructurada en tres diferentes sectores. La División Cromo fabrica óxido de cromo verde, un producto empleado como materia prima para la fabricación de refractarios especiales y como pigmento verde en la industria cerámica. Esta misma división es responsable de la fabricación de cromo metálico, metal del cual Mextra fue pionera en su fabricación en Brasil, y carburo de cromo, ambos empleados en la producción de electrodos y aceros especiales que exigen propiedades metalúrgicas superiores, tales como resistencia mecánica a la abrasión y a la corrosión. Otro sector de la empresa es la División de Servicios Especiales, que brinda servicios de molido, clasificación de metales y desarrollo de aleaciones metálicas, de acuerdo con las necesidades de los clientes. Este mismo sector beneficia ferroaleaciones, manganeso en escamas o polvo y aleaciones de aluminio.

La tercera división elabora pastillas de elementos de aleación para aluminio. Esta línea de productos, el buque insignia de la empresa, recibió el nombre de Mextral. Al margen de las pastillas de polvo de hierro y aluminio atomizado, la empresa oferta al mercado otras cuatro pastillas, producidas con base en la mezcla de diferentes polvos metálicos (cromo, manganeso, cobre o titanio). Todas, excepto la de hierro, tienen en su composición entre un 10% y un 25% de polvo de aluminio, y cada una le confiere una propiedad diferente al aluminio. Las pastillas de hierro, por ejemplo, aumentan la resistencia mecánica del material a la temperatura elevada, mientras que las de cromo reducen la corrosión bajo tensión. Las pastillas de manganeso y cobre elevan la dureza del aluminio, al paso que las de titanio mejoran las propiedades mecánicas en general.

Los buenos resultados comerciales de Mextra, que posee un sistema de calidad basado en la certificación ISO 9001:2000, llevaron a una expansión de la empresa, que inaugurará a comienzos del año entrante una nueva unidad fabril en la ciudad de Taubaté, región de Vale do Paraíba, São Paulo. La construcción de la fábrica, presupuestada en 3 millones de reales, contó con recursos del Banco Nacional de Desarrollo Económico y Social (BNDES). Cuando ésta empiece a funcionar, las instalaciones de Diadema se abocarán a la fabricación de pastillas pre-aleadas de hierro y de aluminio. “Somos optimistas respecto al futuro de la empresa. Fabricamos un producto global y estamos seguros de que, con las inversiones que hemos hecho en los últimos años, ocuparemos lugares cada vez más destacados en mercado internacional”, dice Barchese.

El Proyecto
Producción de polvos metálicos pre-aleados por atomización para su aplicación en la fabricación de pastillas para la adición de elementos de aleación en baños metálicos de aluminio (nº 01/03209-0); Modalidad Programa de Innovación Tecnológica en Pequeñas Empresas (PIPE); Coordinador Lucio Salgado – Ipen/Mextra; Inversión R$ 373.600,00 (FAPESP)

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