{"id":249651,"date":"2017-11-28T17:51:33","date_gmt":"2017-11-28T19:51:33","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=249651\/"},"modified":"2017-11-28T17:58:57","modified_gmt":"2017-11-28T19:58:57","slug":"metales-mas-eficientes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/metales-mas-eficientes\/","title":{"rendered":"Metales m\u00e1s eficientes"},"content":{"rendered":"
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CSN<\/span><\/a> Bobinas de acero el\u00e9ctrico en Companhia Sider\u00fargica Nacional (CSN), en la localidad de Volta Redonda (R\u00edo de Janeiro)CSN<\/span><\/p><\/div>\n

La demanda mundial por una mayor eficiencia en el consumo de energ\u00eda el\u00e9ctrica impulsa la evoluci\u00f3n de los aceros utilizados en la fabricaci\u00f3n de motores de heladeras, equipos de aire acondicionado, generadores y transformadores. Denominados aceros el\u00e9ctricos y compuestos b\u00e1sicamente por hierro y silicio, son producidos desde comienzos del siglo XX y tienen como caracter\u00edstica principal la facilidad de magnetizaci\u00f3n para transformar la energ\u00eda el\u00e9ctrica en energ\u00eda mec\u00e1nica. La b\u00fasqueda de un mejor desempe\u00f1o de este material es constante para fabricar productos en sectores tradicionales, como el de electrodom\u00e9sticos, y en \u00e1reas tecnol\u00f3gicas m\u00e1s avanzadas, como la de producci\u00f3n de coches el\u00e9ctricos. En la d\u00e9cada de 1990, Companhia Sider\u00fargica Nacional (CSN), junto con un grupo de investigadores del Instituto de Investigaciones Tecnol\u00f3gicas (IPT), logr\u00f3 renovar su sistema productivo de aceros el\u00e9ctricos con un proyecto del Programa de Investigaci\u00f3n en Asociaci\u00f3n para la Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica (Pite) de la FAPESP. De ese modo, CSN obtuvo productos con una eficiencia un 30% mayor. La m\u00e1s reciente innovaci\u00f3n proviene de una empresa, Aperan (ex Acesita), de Minas Gerais. En el \u00faltimo trimestre de 2016, dicha compa\u00f1\u00eda concluy\u00f3 un conjunto de mejoras en sus procesos productivos que permiti\u00f3 el inicio de la fabricaci\u00f3n de un material a\u00fan m\u00e1s eficiente energ\u00e9ticamente: el acero el\u00e9ctrico de grano s\u00faper orientado (HGO, siglas en ingl\u00e9s de High Permeability Grain Oriented Steel).<\/p>\n

\u201cEs una tecnolog\u00eda que reduce la p\u00e9rdida magn\u00e9tica del proceso de transformaci\u00f3n de energ\u00eda hasta un 30% en los metales\u201d, dice el ingeniero Rubens Takanohashi, de Aperam. La p\u00e9rdida magn\u00e9tica es la energ\u00eda que se gasta como calor en la alternancia de magnetizaci\u00f3n y desmagnetizaci\u00f3n del metal. El HGO es una evoluci\u00f3n de uno de los dos tipos existentes, los aceros el\u00e9ctricos de grano orientado (GO), que son de alto desempe\u00f1o y equipan a los transformadores, aparatos que alteran y adecuan el voltaje de la corriente el\u00e9ctrica alterna. El otro es el grupo de los aceros el\u00e9ctricos llamados de grano no orientado (GNO), utilizados en motores, compresores y generadores. La p\u00e9rdida magn\u00e9tica que exhibe un acero GO es de aproximadamente 1,25 vatios por kilo del material. Con el HGO, dicha p\u00e9rdida se reduce a alrededor de 0,95 vatio por kilo del material. Esa diferencia puede parecer peque\u00f1a, pero es bastante significativa cuando se tiene en cuenta que dicha p\u00e9rdida es reproducida en todo el parque de transformadores instalados en Brasil. \u201cEsa era una demanda del mercado brasile\u00f1o\u201d, dice Takanohashi. \u201cEste material permite la producci\u00f3n de transformadores m\u00e1s eficientes y con un tama\u00f1o entre un 10% y un 15% menor, que consumen menos insumos en su fabricaci\u00f3n y facilitan su transporte\u201d.<\/p>\n

En el municipio de Tim\u00f3teo (Minas Gerais), la sider\u00fargica Aperan mantiene la \u00fanica planta productora de acero GO \u2012y ahora HGO\u2012 de Am\u00e9rica Latina, y una de las 15 en actividad en el mundo, que est\u00e1n instaladas en 10 pa\u00edses. El comienzo de la producci\u00f3n de HGO insumi\u00f3 inversiones por un valor de 19 millones de d\u00f3lares en el transcurso de dos a\u00f1os. La empresa no adquiri\u00f3 un paquete tecnol\u00f3gico sino que desarroll\u00f3 la soluci\u00f3n internamente. En total fueron ocho a\u00f1os de estudios en el Centro de Investigaciones de Aperan en Tim\u00f3teo, que cuenta con seis investigadores dedicados al desarrollo de aceros el\u00e9ctricos.<\/p>\n

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Aperan <\/span><\/a> Sider\u00fargica Aperam, en Tim\u00f3teo, Minas GeraisAperan <\/span><\/p><\/div>\n

El consumo brasile\u00f1o de aceros el\u00e9ctricos GO est\u00e1 estimado en 45 mil toneladas (t) por a\u00f1o. La estimaci\u00f3n del mercado de siderurgia indica que el consumo global de aceros el\u00e9ctricos asciende a 12,5 millones de t\/a\u00f1o, de las cuales 2,5 millones son de acero GO y 10 millones de GNO. En Brasil, el consumo total, de los dos tipos de productos terminados sumados a los semiprocesados, es de aproximadamente 400 mil toneladas anuales. La f\u00e1brica de Aperan tiene capacidad para producir 60 mil t\/a\u00f1o de acero GO. Su producci\u00f3n actual es de 55 mil t\/a\u00f1o, y se destina a atender el mercado interno y el de otros pa\u00edses de Latinoam\u00e9rica. La fabricaci\u00f3n del nuevo acero HGO no representar\u00e1 un aumento de la capacidad productiva sino un cambio de perfil. Takanohashi, a\u00fan no efect\u00faa una proyecci\u00f3n de cu\u00e1l ser\u00e1 la proporci\u00f3n del HGO en el mix de la compa\u00f1\u00eda. \u201cDepender\u00e1 de la demanda.\u201d<\/p>\n

Motores ecoeficientes<\/strong>
\nUna chapa de acero est\u00e1 formada por miles de millones de cristales. Los tama\u00f1os son variados, pero cada grano de cristal tiene alrededor de 100 micrones (una d\u00e9cima de mil\u00edmetro) de di\u00e1metro. En el acero el\u00e9ctrico, los cristales tienen una estructura c\u00fabica, y cuantos m\u00e1s cristales est\u00e9n orientados de forma tal de tener una cara del cubo paralela a la superficie de laminaci\u00f3n de la chapa, mejor es su propiedad magn\u00e9tica. \u201cPese a que el avance tecnol\u00f3gico ha generado \u2018f\u00f3rmulas\u2019 que permiten un buen control de la orientaci\u00f3n de los cristales en la chapa de acero, la ciencia a\u00fan no es capaz de explicar c\u00f3mo esto sucede\u201d, afirma el ingeniero metal\u00fargico Fernando Landgraf, director presidente del IPT.<\/p>\n

Landgraf coordina un grupo de investigaci\u00f3n sobre aceros el\u00e9ctricos en el Departamento de Ingenier\u00eda Metal\u00fargica y de Materiales de la Escuela Polit\u00e9cnica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (Poli-USP), en el cual ejerce la docencia. Se eval\u00faan los tama\u00f1os de los cristales, su orientaci\u00f3n espacial, las impurezas y los defectos cristalinos. El IPT y la Poli se dedican a la investigaci\u00f3n de materiales magn\u00e9ticos desde 1982. Durante la d\u00e9cada de 1990, el equipo de investigadores encabezado por Landgraf se vali\u00f3 de la experiencia adquirida en la investigaci\u00f3n magn\u00e9tica para desarrollar soluciones destinadas al mercado de aceros el\u00e9ctricos.<\/p>\n

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LPT<\/span><\/a> L\u00e1minas de acero el\u00e9ctrico circundadas por alambres de cobre, en experimento en el IPTLPT<\/span><\/p><\/div>\n

La investigaci\u00f3n sobre la mayor eficiencia de los aceros el\u00e9ctricos, seg\u00fan Landgraf, es hoy en d\u00eda una preocupaci\u00f3n global y se inserta en los esfuerzos de econom\u00eda energ\u00e9tica. \u201cSe calcula que el 50% de la energ\u00eda el\u00e9ctrica producida por a\u00f1o en el mundo la consumen los motores. Alrededor de un 3% de esa energ\u00eda se disipa a trav\u00e9s de p\u00e9rdidas magn\u00e9ticas. Son cifras que pueden achicarse con el desarrollo de aceros el\u00e9ctricos m\u00e1s eficientes\u201d, dice.<\/p>\n

La segunda familia<\/strong>
\nA comienzos de los a\u00f1os 1990, CSN estaban dando inicio a la producci\u00f3n de aceros el\u00e9ctricos de GNO. Este producto se destinaba a abastecer a los fabricantes de motores de artefactos el\u00e9ctricos de menor eficiencia y de electrodom\u00e9sticos, tales como licuadoras, hornos de microondas y autopartes. El siguiente desaf\u00edo de la compa\u00f1\u00eda consist\u00eda en desarrollar una segunda familia de aceros el\u00e9ctricos para entrar en mercados de motores que demandan mayor rendimiento energ\u00e9tico, como los de compresores de heladera, equipos de aire acondicionado y motores industriales<\/p>\n

Nilza Cristina Sabioni Boechat Zwirman, gerente de sistemas de especificaciones y productos del \u00e1rea de Investigaci\u00f3n, Desarrollo e Innovaci\u00f3n de CSN, comenta que en aquel momento la compa\u00f1\u00eda trabajaba con investigaciones relacionadas con el agregado al acero el\u00e9ctrico de elementos qu\u00edmicos tales como silicio, f\u00f3sforo y aluminio para obtener una mejora de las propiedades magn\u00e9ticas. El acercamiento entre el IPT y CSN se concret\u00f3 en 1994, cuando investigadores del instituto intentaron agrupar sider\u00fargicas, f\u00e1bricas de estampas y fabricantes de motores en un consorcio tecnol\u00f3gico. El grupo no se plasm\u00f3, pero CSN se interes\u00f3 en las investigaciones y puso en marcha un intercambio. La asociaci\u00f3n se hizo factible mediante un proyecto del programa Pite lanzado por la FAPESP en 1994, para financiar proyectos desarrollados en conjunto por instituciones de investigaci\u00f3n y empresas.<\/p>\n

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Aperam<\/span><\/a> Los nuevos aceros el\u00e9ctricos de Aperan se destinan a la producci\u00f3n de transformadores menores y m\u00e1s eficientesAperam<\/span><\/p><\/div>\n

En aquel momento, el equipo del IPT ya sab\u00eda que el control de la orientaci\u00f3n de los cristales es importante en la producci\u00f3n del acero el\u00e9ctrico GNO y tambi\u00e9n que algunas impurezas, tales como los cristales excesivamente peque\u00f1os, van en detrimento de las propiedades magn\u00e9ticas del acero. \u201cHasta ese momento, CSN se dedicaba al perfeccionamiento qu\u00edmico del acero el\u00e9ctrico y buscaba relacionar la microestructura del metal y el control de las impurezas con las p\u00e9rdidas magn\u00e9ticas. Nuestros estudios ayudaron a la empresa a rever sus procesos de producci\u00f3n\u201d, comenta Landgraf. Los ajustes en el proceso productivo, seg\u00fan Sabioni Boechat Zwirman, capacitaron a CSN para producir un acero con p\u00e9rdidas el\u00e9ctricas inferiores en un 30% con relaci\u00f3n a la l\u00ednea de productos hasta entonces disponibles en el cat\u00e1logo de la empresa.<\/p>\n

Sabioni Boechat Zwirman comenta que el desarrollo de la l\u00ednea de aceros el\u00e9ctricos de mediana eficiencia le permiti\u00f3 a CSN ponerse en sinton\u00eda con una tendencia del mercado que se volvi\u00f3 bastante relevante en los \u00faltimos a\u00f1os: la de los aparatos el\u00e9ctricos refrendados con la Etiqueta Nacional de Conservaci\u00f3n de Energ\u00eda, concedida por el Inmetro, y por el Programa Nacional de Conservaci\u00f3n de Energ\u00eda El\u00e9ctrica (Procel). El contrato entre el IPT y CSN fue uno de los primeros suscritos en el \u00e1mbito del programa Pite. \u201cEl Pite fue sumamente importante. Sin compartir los costos de la innovaci\u00f3n, dif\u00edcilmente esa investigaci\u00f3n habr\u00eda seguido adelante\u201d, afirma Landgraf. Los trabajos conjuntos del IPT con CSN se extendieron durante casi cuatro a\u00f1os. Desde entonces, la empresa ha producido m\u00e1s de 500 mil toneladas de aceros el\u00e9ctricos para abastecer fundamentalmente al mercado interno.<\/p>\n

Para Sabioni Boechat Zwirman, la asociaci\u00f3n se extiende m\u00e1s all\u00e1 de la inversi\u00f3n econ\u00f3mica en el proyecto. \u201cFue una oportunidad importante para compartir aptitudes\u201d, dice. CSN, seg\u00fan la gerente, colabor\u00f3 al abrir su parque fabril sider\u00fargico y su experiencia en la producci\u00f3n de acero, y el IPT, con su contenido t\u00e9cnico, sus laboratorios y su conexi\u00f3n con otras instituciones. El Instituto de Investigaciones Energ\u00e9ticas y Nucleares (Ipen) contribuy\u00f3 con el conocimiento de c\u00f3mo medir la distribuci\u00f3n de orientaci\u00f3n de los cristales, y el Centro de Caracterizaci\u00f3n y Desarrollo de Materiales (CCDM), de la Universidad Federal de S\u00e3o Carlos (UFSCar), colabor\u00f3 en el \u00e1rea de microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n de la estructura del acero.<\/p>\n

Proyecto
\nDesarrollo de aceros el\u00e9ctricos (n\u00ba 1995\/03988-7<\/a>); Modalidad<\/strong> Programa de Investigaci\u00f3n en Asociaci\u00f3n para la Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica (Pite); Investigador responsable<\/strong> Fernando Landgraf (IPT); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 137.096,77 (FAPESP) y R$ 154.500,00 (CSN).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Innovaciones mejoran el desempe\u00f1o del acero que se utiliza en motores","protected":false},"author":538,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1587,192],"tags":[296,297,312],"coauthors":[1346],"class_list":["post-249651","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-investigacion-en-colaboracion-para-la-innovacion-tecnologica-en","category-tecnologia-es","tag-energia-es","tag-ingenieria","tag-innovacion"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/249651","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/538"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=249651"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/249651\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=249651"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=249651"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=249651"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=249651"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}