UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO

FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA E INGENIERÍA METALÚRGICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

Proyecto de inversión

“INSTALACIÓN DE UN HORNO CUBILOTE PARA LA FABRICACIÓN PIEZAS

DE MAQUINARIAS PESADAS EN LA INDUSTRIA MINERA Y MECÁNICA EN
LA PROVINCIA DE SAN ROMAN – JULIACA”

PRESENTADO POR

CARLOS VICTOR FLORES MAMANI

DOCENTE

DR. DANTE SALAS ÁVILA

CONTENIDO
I. RESUMEN EJECUTIVO ................................................................................................... 4
II. ASPECTOS GENERALES ............................................................................................... 4
2.1. Nombre ..................................................................................................................................... 4
2.2. Naturaleza ................................................................................................................................ 4
2.3. Ubicación ................................................................................................................................. 4
2.4. Unidad ejecutora .................................................................................................................... 5
2.4.1. Unidad ejecutora del proyecto ....................................................................................... 5
2.5. Entidades Involucradas y beneficiarias ........................................................................... 5
2.5.1. Entidades involucradas ................................................................................................... 5
2.5.2. Participación de los beneficiarios ................................................................................. 5
2.6. Marco de referencia ............................................................................................................... 5
2.6.1. Origen del proyecto .......................................................................................................... 6
2.6.2. Marco legal .......................................................................................................................... 6
III. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................... 7
3.1. Diagnóstico de la situación actual .................................................................................... 7
3.2. Definición del problema ....................................................................................................... 7
3.3. Objetivos del proyecto.......................................................................................................... 9
3.3.1. Objetivo general ................................................................................................................. 9
3.4. Alternativas de solución ...................................................................................................... 9
3.5. Objetivos Del Estudio ......................................................................................................... 12
3.6. Antecedentes ........................................................................................................................ 12
3.6.1. Antecedentes sistemáticos ........................................................................................... 12
3.6.2. Antecedentes sistematizados ...................................................................................... 12
IV. FORMULACION Y EVALUACION ................................................................................. 16
4.1. Análisis de la demanda ...................................................................................................... 16
4.1.2. Estimación de la Demanda Actual .............................................................................. 16
V. ESTUDIO DE MERCADO ............................................................................................... 17
5.1. MERCADO ...................................................................................................................... 17
VI. ESTUDIO TECNICO ....................................................................................................... 18
6. PROCESO Y TECNOLOGIA .......................................................................................... 18
6.1. HORNO CUBILOTE .............................................................................................................. 18
Figura: Partes del Horno Cubilote en funcionamiento. .......................................................... 18
6.1.1. FUNCIONAMIENTO.......................................................................................................... 19
6.1.2. SANGRADO O SALIDA DEL METAL ........................................................................... 19
6.1.3. CARACTERÍSTICAS ........................................................................................................ 20
6.1.4. MATERIALES DE CARGA .............................................................................................. 22
 DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESO PRODUCTIVO ................................................. 23
Figura: Horno Proyectado .............................................................................................................................. 23
Figura: diagrama de flujo de funcionamiento del horno cubilote .............................................................. 24

6.2. PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES ................................................................... 24

6.2.1. FUNDICIÓN EN ARENA .................................................................................................. 24
6.2.2. Modelos y corazones ...................................................................................................... 25
6.3. CLASIFICACION DE ACEROS A NIVEL MANUFACTURERO ............................... 27
1. Aceros de construcción mecánica.............................................................................. 28
2. Aceros aleados y elementos de aleación .................................................................. 29
3. Aceros resistentes a la oxidación y la corrosión (aceros inoxidables). ........... 30
4. Aceros para herramientas ............................................................................................. 32
Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso-vanadio NOM-B-284
(ASTM A572) ................................................................................................................................... 34
Planchas, perfiles y barras de acero de acero al carbono para uso estructural con baja e
intermedia resistencia a la tensión, NOM-281-1987 (ASTM A283) ........................................ 35
Lamina de acero al carbono en caliente para uso estructural NOM-B-347-1981 (ASTM
A570) 35
Lamina de acero de baja aleación y alta resistencia, laminada en caliente y laminada en
frio, resistente a la corrosión, NOM-B-277-1981 (ASTM A606) ............................................... 35
6.4. CÁLCULOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL HORNO CUBILOTE. ......................... 35
a) CÁLCULOS PRELIMINARES Y DIÁMETRO INTERIOR ........................................... 35
b) CÁLCULO DE CARGA. ................................................................................................... 38
c) CÁLCULO PARA ENCONTRAR EL VOLUMEN DE AIRE IDEAL A INYECTAR
EN EL HORNO. .............................................................................................................................. 39
VII. INVERSIONES ................................................................................................................ 41
7.1. COSTOS DE INVERSION FIJA...................................................................................... 41
 Maquinaria y equipo ........................................................................................................ 41
 Inversión en terreno y documentaciones .................................................................. 42
 Resumen de la inversión fija ........................................................................................ 42
 Materias primas ................................................................................................................ 43
 Alimentación ..................................................................................................................... 43
7.3. CAPITAL TOTAL DE INVERSION ..................................................................................... 44
VIII. CONCLUSIONES............................................................................................................ 44
IX. ANEXOS ......................................................................................................................... 44
X. BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................... 44
 I. RESUMEN EJECUTIVO

El presente trabajo denominado “Instalación de un Horno Cubilote para la

fabricación piezas de maquinarias pesadas en la industria minera y mecánica
en la provincia de San Román – Juliaca”, nace ante la necesidad de poder
brindar servicio a los establecimientos dedicados al empleo de piezas fundidas
para el mantenimiento y reparación de maquinarias pesadas y mecánicas.

La ciudad de Juliaca, de alguna manera por ser el centro de comercio más

grande de la región de puno, cuenta con mayores volúmenes de chatarra de
acero, cobre, aluminio, bronce, latón, hierro fundido, etc. Las cuales son de
gran importancia para poder realizar el proceso de fundición, ya que estos
materiales mencionados anteriormente son la materia prima para el proceso
por ser económicamente viables, entonces podemos señalar que el proyecto
está en la capacidad de poder ser desarrollado,

De acuerdo a los estudio de mercado que se han realizado en la zona, se ha

estimado que existe una población que requieren el servicio. El proyecto se
propone a cubrir gran parte de la demanda que existe, cabe indicar que el
proyecto realizara trabajo de piezas de tamaños menores, ya que los trabajos
con tamaños mayores son más complejas de poderlas elaborar por diferentes
razones técnicas.

II. ASPECTOS GENERALES

2.1. Nombre

INSTALACIÓN DE UN HORNO CUBILOTE PARA LA FABRICACIÓN PIEZAS

DE MAQUINARIAS PESADAS EN LA INDUSTRIA MINERA Y MECÁNICA EN
LA PROVINCIA DE SAN ROMAN – JULIACA”

2.2. Naturaleza

Comprende el proceso fundición a partir de horno cubilote para la fabricación

de piezas para de maquinarias pesadas en la industria minera y mecánica en la
Provincia de San Román Juliaca, que beneficiara con la disposición de estos
productos a partir de fundición gris de fierro que son de gran demanda y
necesidad en la región de puno.

2.3. Ubicación

Departamento: Puno

Provincia: San Román

Distrito: Juliaca.
El área donde se desarrollará el proyecto de instalación de un horno cubilote
para la fabricación de piezas de maquinarias pesadas en la industria minera y
mecánicas estará ubicada en el parque industrial de la ciudad de juliaca.

2.4. Unidad ejecutora

2.4.1. Unidad ejecutora del proyecto

El desarrollo del proyecto será realizado inicialmente con la asociación

personas que deseen invertir para la industrialización de fierro fundido gris
para la fabricación de piezas en la ciudad de Juliaca, también con el apoyo de
instituciones, e empresas dedicadas al uso de materiales de fierro fundido. E
entidades o empresas dedicadas a consultoría de instalación de hornos
industriales.

2.4.2. Unidad del estudio

Instalación de un horno cubilote para la fabricación piezas de maquinarias

pesadas en la industria minera y mecánica en la provincia de san roman –
juliaca es realizado por el estudiante Carlos Víctor Flores Mamani, de IX
semestre de La Escuela Profesional de Ingeniería Metalúrgica de la Una-Puno.

2.5. Entidades Involucradas y beneficiarias

2.5.1. Entidades involucradas

El ministerio de trabajo, ministerio de ambiente a través de servicios de

supervisión son los organismos principales para poder proporcionar la
viabilidad del proyecto en cuanto a manejo y cuidado del medio ambiente con la
instalación de un horno cubilote para la fabricación piezas para de maquinarias
pesadas en la industria minera y mecánica. La Dirección regional de energía y
minas puno tendrá un papel importante en cuanto a procesos de legalización y
permisos de trabajo para la ejecución del proyecto.

2.5.2. Participación de los beneficiarios

Los beneficiados con el desarrollo de este proyecto serán los centros

industriales e talleres mecánicos que requieran piezas tanto para maquinarias
pesadas e livianas, y también la sociedad que conformara el proyecto.

2.6. Marco de referencia

La industria de la producción de hierro fundido es una de las principales a nivel

internacional. Anualmente son producidas piezas que son ensambladas y
empleadas como componentes de equipos y maquinarias. La producción de
hierro fundido es el triple al resto de las producciones de metales ferrosos y no
ferrosos juntos, superado solo por la producción de acero laminado según
datos obtenidos.
Los hierros fundidos, como los aceros, son básicamente aleaciones de hierro y
carbono. Con relación al diagrama Fe-Fe3C, los hierros fundidos contienen
más carbono que el necesario para saturar la austenita a la temperatura
eutéctica, por tanto, contienen entre 2 y 6.7 % de carbono. Como el alto
contenido de este elemento tiende a hacer muy frágil al hierro fundido, la
mayoría de los tipos manufacturados están en el intervalo de 2.5 a 5 % de
carbono, además, contienen silicio del 2 al 4%, manganeso hasta 1%, bajo
azufre y bajo fósforo.

2.6.1. Origen del proyecto

Nace de la inquietud de poder realizar la transformación e industrialización de

nuestra región de puno a escala creciente ya que en la actualidad no se cuenta
con fundiciones para la elaboración de piezas de maquinarias, ya que la única
manera de poder contar con estos piezas es a partir de la importación de estas
piezas desde la ciudad de lima y Arequipa.

En las siguientes áreas:

Fundición de hierro en un horno cubilote, maquinado de piezas fundidas,

control de calidad, etc

2.6.2. Marco legal

 En el Art. 29º del Decreto Supremo n.° 016-93-EM del 28.04.93
modificado por el D.S. n.° 059-93-EM que aprueba el Reglamento sobre
protección del medio ambiental en la actividad minero-metalúrgica se
indica que los EIA y/o PAMA enfatizarán el cumplimiento de metas
respecto a calidad del aire por las emisiones gaseosas.
 En el Reglamento de Protección Ambiental para las actividades de
Hidrocarburos, aprobado por Decreto Supremo n.° 046-93-EM, Art. 43º
se establece en la Tabla 2, las concentraciones Máximas aceptables de
Contaminantes en el Aire para: partículas, monóxido de carbono, gases
ácidos, ácido sulfhídrico (H2S), dióxido de azufre (SO2), óxidos de
nitrógeno (NO2), hidrocarburos.
 La Resolución Ministerial N.° 315-96-EM-VMM aprueba los Niveles
Máximos Permisibles de elementos y compuestos presentes en
emisiones gaseosas provenientes de las unidades minero-metalúrgicas,
para el anhidrido sulfuroso, partículas, plomo y arsénico presentes en las
emisiones gaseosas provenientes de las unidades minero-metalúrgicas
(Anexo 1 de la norma) y en su Anexo 3, establece los Niveles Máximos
Permisibles de Calidad del Aire para SO2, partículas en suspensión,
plomo y arsénico.
 Mediante Resolución Suprema N.° 057-97-MTC se crea la Comisión de
la Calidad del Aire y retiro del Plomo en la gasolina.
 El Decreto Supremo N.° 019-98-MTC dispone eliminar del mercado la
oferta de Gasolina 95 RON con plomo y reducir el límite máximo de
contenido de plomo en la Gasolina 84 RON.
 El año 1998 se aprueba el Decreto Supremo 097-98-MTC Retiro del
plomo en la gasolina.
 Con Resolución Suprema N.° 768-98-PCM se establece el Comité de
Gestión de la Iniciativa de Aire Limpio para Lima y Callao.
 Con Decreto Supremo N.° 044-98-PCM se aprueba el cronograma para
el establecimiento de los ECA de Aire (Programa Anual de ECA y LMP).

III. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

3.1. Diagnóstico de la situación actual

El constante crecimiento de la población del departamento de puno, tanto

en el porcentaje de habitantes hace que no solo las industrias comerciales
sean las de mayor demanda en cuanto a servicio, también el sector
industrial mecánica dedicadas al mantenimiento de maquinarias pesadas y
livianas hace que el servicio sea requería por la población, sabemos bien
que nuestra región puno es abundante en recursos, es así que la minería
es una fuentes de económicos con mayor ingreso. Para tal fin la minería
hace uso de máquinas y equipos, que con el pasar de los años requieren
de manteniendo en cuanto a piezas fundamentales de fundición hierro, que
por lo general no se pueden encontrar con facilidad en la departamento de
puno, y por este motivo se hace la importación de otras ciudades como
lima y Arequipa.

El uso de piezas de fundición tanto para la industrial minería y mecánica en

nuestra región, las cuales serían puestos a disposición con la ejecución del
proyecto de alguna manera podrían disminuir la falta de estos servicios en
la cuidad de juliaca.

El gran volumen de chatarra metálica que es generada por la población de

juliaca hace que el proyecto tenga un valor significativo y podamos decir
que tendría un amplio tiempo de vida en cuanto a servicios para la
elaboración de piezas de fundición de hierro en nuestra región puno.

La ejecución del proyecto podría abrir la creación de nuevas industrias en

cuanto a transformación de metales.

3.2. Definición del problema

El uso de equipos, y maquinas mecánicas, hace que los materiales que son
usados para su elaboración tengan propiedades con múltiples
características desde el recubrimiento, resistencia mecánica, dureza, para
las cuales han sido desarrollados y diseñados ciertas partes con piezas
fundidas de hierro. Al pasar de unos ciertos periodos de tiempo estos
 equipos y maquinarias sufren algunos cambios, y requieren de piezas
fundidas para corregir las fallas que de alguna podrían suscitarse al
transcurrir los años y también por las horas activas de operación.

Por estas consideraciones se plantea como primer punto de partida con la

instalación del proyecto que de alguna manera ya podrá notar un cambio
positivos al querer y poder elaborar productos de piezas de fundición de
hierro en nuestra región de puno que serían de gran utilidad para el
mercado.

Efecto final:
 Aumento de demanda de piezas de hierro fundido para la reparación
de maquinarias y equipos en sectores mineras y mecánicas de la
ciudad de juliaca.

Efectos indirectos:
 Inversiones inactivas para la instalación de hornos de fundición de
piezas hierro fundido en la ciudad de juliaca.
 Aumento de adquisición de maquinarias y equipos mecánicos en la
ciudad de Juliaca.
Efectos directos:
 Perdida de generación de empleo e industrias de fundición de hierro por
falta de inversionistas locales en procesos de fundición de piezas con
hierro.
 Importaciones de piezas de fundición para maquinarias y equipos de la
ciudad de lima y Arequipa.
Problema Central
 Falta de abastecimiento en el mercado con la adquisición de piezas
fundidas de hierro para maquinarias pesadas de la industria minera y
mecánica, esto debido a necesidad de no contar con hornos de fundición
para desarrollar tales trabajos en la región de puno.
Causas directas
 Falta de industrias pequeñas y medianas en procesos de fundición
metales tanto de hierro y aluminio.
 Falta de inversiones objetivos para poder desarrollar la instalación de
hornos cubilote de fundición.
 Falta de información necesaria del proceso de fundición en el
departamento de puno para poder desarrollar para la transformación y la
fabricación de piezas.
Causas indirectas
 Falta de apoyo de investigaciones relacionadas acorde a las exigencias
de mercados por parte de las universidades e institutos técnicos de la
región de puno.
  Escasa información acerca de la tecnología y parámetros de proceso de
fundición en la región puno.
 Extensión de terreno en zona de parque industrial para poder desarrollar
la instalación de un horno cubilote.
3.3. Objetivos del proyecto
3.3.1. Objetivo general
 promover la instalación de un horno cubilote para la fabricación piezas
de maquinarias pesadas en la industria minera y mecánica en la
provincia de san Román – Juliaca.
3.3.2. Objetivos específicos
 Determinar los parámetros necesarios para poder realizar instalación de
un horno cubilote.
 Determinar los costos para desarrollar la instalación de un horno cubilote
para la fabricación piezas para de maquinarias pesadas en la industria
minera y mecánica
 Lograr resultados positivos con la con la implantación de un horno
cubilote en la ciudad de juliaca.

3.4. Alternativas de solución

 Elaborar el expediente ingenieril para poder fijar la cantidad aproximada

para poder llevar acabo la instalación de un horno cubilote en la ciudad
de Juliaca.

GRAFICO N°01
ARBOL DE PROBLEMA CAUSA-EFECTO

Aumento de demanda de piezas de hierro fundido para la

reparación de maquinarias y equipos en sectores mineras y
mecánicas de la ciudad de juliaca.

EFECTOS

Inversiones inactivas para la Aumento de adquisición de maquinarias

instalación de hornos de fundición de y equipos mecánicos en la ciudad de
piezas hierro fundido en la ciudad de Juliaca.
juliaca.
Perdida de generación de empleo e Importaciones de piezas de fundición
industrias de fundición de hierro por para maquinarias y equipos de la ciudad
falta de inversionistas locales en de lima y Arequipa.
procesos de fundición de piezas con
hierro.
Falta de abastecimiento en el mercado con la adquisición de piezas
fundidas de hierro para maquinarias pesadas de la industria minera
y mecánica, esto debido a necesidad de no contar con hornos de
fundición para desarrollar tales trabajos en la región de puno.

CAUSAS

Falta de industrias Falta de inversiones objetivos Falta de información

pequeñas y medianas en para poder desarrollar la necesaria del proceso de
procesos de fundición instalación de hornos cubilote fundición en el
metales tanto de hierro y de fundición departamento de puno
aluminio. para poder desarrollar
para la transformación y
la fabricación de piezas.

Falta de apoyo de Escasa información acerca de Extensión de terreno en

investigaciones la tecnología y parámetros de zona de parque
relacionadas acorde a las proceso de fundición en la industrial para poder
exigencias de mercados región puno. desarrollar la instalación
por parte de las de un horno cubilote.
universidades e institutos
técnicos de la región de
puno.

GRAFICO N°02

ÁRBOL DE OBJETIVOS MEDIOS Y FINES

Poner a disposición de demanda de piezas de hierro fundido para

la reparación de maquinarias y equipos en sectores mineras y
mecánicas de la ciudad de juliaca.
 EFECTOS

Cambiar las inversiones inactivas Proporcionar la adquisición de piezas

para la instalación de hornos de mecánicas para maquinarias y equipos
fundición de piezas hierro fundido mecánicos en la ciudad de Juliaca.
en la ciudad de juliaca.

Generación de empleo en la Mercado local de con la fabricación de

industria de fundición de hierro por piezas de fundición para maquinarias y
inversionistas locales en procesos equipos de la ciudad de juliaca
de fundición de piezas con hierro.

Abastecimiento en el mercado local e regional con la

adquisición de piezas fundidas de hierro para maquinarias
pesadas de la industria minera y mecánica, esto debido a
capacidad contar con hornos de fundición para desarrollar
tales trabajos en la región de puno.

CAUSAS

Creación industrias Generalizar inversiones Dara conocer de

pequeñas y medianas en objetivos para poder información necesaria
procesos de fundición desarrollar la instalación de del proceso de fundición
metales tanto de hierro y hornos cubilote de fundición en el departamento de
aluminio. puno para poder
desarrollar para la
transformación y la
fabricación de piezas.

Buscar el apoyo de Aumentar información acerca Contar con Extensión de

investigaciones de la tecnología y parámetros terreno en zona de
relacionadas acorde a las de proceso de fundición en la parque industrial para
exigencias de mercados región puno. poder desarrollar la
por parte de las instalación de un horno
universidades e institutos cubilote.
técnicos de la región de
puno.

3.5. Objetivos Del Estudio

 Promocionar la instalación de un horno cubilote para la fabricación
piezas de maquinarias pesadas en la industria minera y mecánica a
partir de diferentes puntos de evaluación de costos y mercado.
 Promocionar resultados y logros positivos en cuanto a la
transformación y reutilización de los metales a partir de fundición en
hornos cubilote.

3.6. Antecedentes
3.6.1. Antecedentes sistemáticos

No se ha encontrado estudios similares al del proyecto.

3.6.2. Antecedentes sistematizados

La información anual comprende el Valor Agregado Bruto del Sector

Manufacturero, elaborado por el Instituto Nacional de Estadística e Informática
a través de la Dirección Nacional de Cuentas Nacionales, cuya base es el año
2007. Cabe indicar que esta información está desagregada según actividad
económica.

Asimismo, la evolución de la actividad industrial está expresada en índices de

volumen físico, cuya base es el año 2012, la misma que está desagregada a
nivel de grupo y división industrial. También se presenta de acuerdo a la
Clasificación por Uso o Destino Económico (CUODE); es decir, según bienes
de consumo, bienes intermedios y bienes de capital.
 Fuente: ministerio de producción- viceministerio de MYPE e
industria.

Secgun las encuestas del ministerio de la producción, el índice de volumen

físico de la producción manufacturera, se muestra a continuación el empleo de
los metales y hierros fundidos, con la cantidad elaborada en el año 2014-2015
Fuente: ministerio de la producción - viceministerio de MYPE e industria

Según el instituto nacional de estadistica e informatica, sobre la encuesta

economica anual manufacturera, se tiene de la siguiente manera.

Según las encuestas elaboradas en a nivel nacional la ciudad de Juliaca

es la única ciudad que figura en el ranking de los micros y pequeñas
empresas por tipo de organización jurídica de la siguiente manera
 IV. FORMULACION Y EVALUACION
4.1. Análisis de la demanda

Las necesidades del mercado local con la falta de fundiciones en nuestra

región puno para poder desarrollar trabajos para la obtención de productos
piezas fundidas para maquinarias, equipos hace que impaciencia de poder
desarrollar la instalación de un horno cubilote como punto de partida para poder
desarrollar la transformación de nuestros metales y darle un valor agregado en
el mercado local e regional.

ÁREA

Estudios de proyectos de inversión desde los diferentes mercados en la venta y

adquisición de piezas fundidas.

SECTORES: Minero/metalúrgico, industrias mecánica, metal mecánica, etc.

4.1.1. Características De La Demanda

La necesidad esta generalmente enfocado en promover la instalación de un

horno cubilote en la provincia de san roman – juliaca, para poder contar con la
fabricación de piezas de hierro fundido para el mercado de las industria
dedicadas al mantenimiento de maquinarias y equipos, que de alguna manera
requieren piezas en su mantenimiento, es así que surge la necesidad de poder
enfocar con este proyecto.

4.1.2. Estimación de la Demanda Actual

La necesidad actual tanto en requerimientos de piezas de fundición para el

mantenimiento de maquinarias tanto urbano e industria minera en la región de
puno hace que el desarrollo del proyecto tenga un valor significativo en cuanto
a poder cambiar la situación actual de nuestra región de puno.

 Población de referencia

La ciudad de Juliaca se caracterizado siempre por ser el centro de comercio

económico más gran de la región puno es por eso que opto como la zona clave
para el desarrollo del proyecto.

 Población Afectada o Demandante

La población del distrito de Juliaca está dedicada en gran parte a la

comercialización textil, metal mecánica, mecánica, soldadura, mueblería,
transporte, etc. Es así que desarrollo del proyecto no traerá muchos
inconvenientes que ver en cuanto a la industrialización del proyecto.
 4.2. Concepción del problema

ANÁLISIS SITUACIONAL (FODA) DISTRITO DE JULIACA

OPORTUNIDAD AMENAZA
Fabricación piezas para de maquinarias Contaminación de la calidad del aire, por
pesadas en la industria minera y mecánica. emanación de gases reductores.
contaminacion del agua, el medio ambi

FORTALEZA
Utilizacion de chatarras metalicas DEBILIDAD
disponibles como materia prima para la
elaboracion de productos. Tecnología del proceso con mano de obra
calificada en proceso de fundición.
la cuidad de juliaca es de mayor
industrializacion e comercializacion del procesos iniciales de producción con ciertas
departamento de puno. limitaciones.

POTENCIABILIDAD DEL DISTRITO DE JULIACA

P1=F1O1=Aprovechamiento de utilización de chatarras metálicas que son

desechados por la población de la ciudad de Juliaca, las cuales serán usados
como materia prima el fundición.
P2= F2O2=Aumento de fabricación de piezas de para maquinarias pesadas y
mecánicas
P3= F3O3=terreno segura para la instalación del horno cubilote.

V. ESTUDIO DE MERCADO

5.1. MERCADO

El hierro fundido, en mercado industrial tendrá una demanda rentable ya que

los talleres de mecánica, y mecánica de equipos pesados requieren de piezas
de hierro fundido de ciertas propiedades para poder desarrollar el
mantenimiento de algunos equipos y maquinarias pesadas, para poder
desarrollar estas actividades de mantenimiento, la ciudad de Juliaca como
centro industrial de la región de puno, no da la satisfacción para llevar a cabo el
proyecto.
Estas piezas fundidas al igual que las poblaciones de juliaca tendrán una
acogida por otras ciudades vecinas como Puno, Azángaro, Ayaviri, ilave, San
Antonio De Putina, Sandia, Etc

VI. ESTUDIO TECNICO

6. PROCESO Y TECNOLOGIA
6.1. HORNO CUBILOTE

Está compuesto por un cilindro metálico vertical, recubierto por refractarios. El

fondo, se cierra con una tapa sobre la que se apisona una capa de tierra
inclinada hacia el orificio de salida, sangrado o piquera. Encima de la zona
donde se acumula el metal, llamada crisol, se encuentra una cámara de aire o
viento, donde converge el aire soplado por un ventilador, que iguala su presión
y lo conduce al interior del horno a través de las toberas. En la parte superior,
tiene una abertura lateral por donde se carga el horno. Más arriba, se
encuentra la chimenea que conduce los gases. Termina con un supresor de
chispas y separador de polvillo que acarrean estos gases.

Figura: Partes del Horno Cubilote en funcionamiento.

 6.1.1. FUNCIONAMIENTO

Se inicia la marcha colocando por la boca de carga coque para formar la cama,
que va desde el piso hasta algo encima de las toberas; Antes de iniciar la
colada, debe ser perfectamente encendida y llevada a la altura correcta.
Posteriormente, se introducen alternativamente cargas metálicas y no metálicas
(coque y caliza) en un número de 4-5 pares hasta alcanzar el nivel de la boca
de carga..

Al insuflar aire por las toberas hace subir la temperatura por la combustión del
coque, provocando la fusión del metal. Este cae en gotas a través del coque,
que lo carbura y calienta aun más, llegando al piso del horno.

El coque consumido por la combustión y carburación, es sustituído por el

cargado entre cada carga metálica, manteniendo la altura ideal de la cama.

La arena arrastrada por los materiales de carga, el refractario que se funde y

oxidación del metal, producen una escoria ácida y viscosa. Para neutralizarla y
hacerla más fluída, se agrega caliza junto con el coque.

En la medida que va fundiendo el metal, baja la carga y se va restituyendo con

nuevas cargas metálicas y de coque.

La conducción del horno cubilote, exige una experiencia muy grande, y se debe
controlar constantemente su marcha. Esta debe ser continua; si se para, al
reiniciar suceden descontrol de composición química y caída de temperatura,
proporciónal al tiempo de parada.

6.1.2. SANGRADO O SALIDA DEL METAL

Las gotas fundidas llegan al piso y se acumulan en el fondo. El metal es

extraído del horno de dos formas diferentes:

1) Sistema intermitente, de pinchado o discontinuo, mediante apertura y

obturado periódico de un tapón refractario externo. Se deja acumular metal y
escoria en el crisol un tiempo determinado. Se abre el tapón, y el metal pasa a
través de un canal a la cuchara de colado o a veces a un acumulador y
homogeneizador llamado ante crisol. Se corta la salida cuando se observa que
comienza a salir la escoria que flota sobre el hierro.

Más arriba del orificio de sangrado hay otro agujero también tapado con
refractario, por el que cada 5 -6 salidas de metal se abre y permite fluir la
escoria.

2) Sistema continuo, donde metal y escoria salen juntos por el orificio de

sangrado; previo a desbordar a la cuchara de colada o ante crisol, pasa por un
sifón que los separa.
 6.1.3. CARACTERÍSTICAS

El horno cubilote, fue el principal para la producción de fundición laminar y

blanca; considerado obsoleto desde hace 50 años, aun participa en un
importante sector de la producción de este material y nodular o esferoidal. Por
problemas de conducción, calidad y contaminación principalmente, es
sustituido por hornos de inducción. En las fundiciones pequeñas que producen
fundiciones de calidad intermedia, se mantiene vigente.

De todos modos, se han introducido a través del tiempo continuas mejoras que
lo mantienen vigente; las analizaremos en el siguiente punto:

Mejoras y Modificaciones

- Sustitución del coque de hulla nacional de pésima calidad por el de residual

de petróleo; este es de poder calorífico y carburación altos, y bajo porcentajes
de cenizas. Se debía importar la materia prima, y se elevaba el sensiblemente
el costo. Esta es una solución privilegiada para nuestro país, no es universal.

 Refrigeración de la coraza externa con lluvia de agua, que provoca la

solidificación de la escoria para que actúe como refractario,
principalmente encima de las toberas que es la más caliente y mayor
consumo de refractario. Con la aplicación simultánea de refractarios de
alta calidad en zonas de mayor desgaste como piquera y sifón, permite
realizar coladas de 48 horas o más.
 El desarrollo de nodulizantes especiales para alto azufre, como los que
se obtienen en el cubilote, permiten la producción de esferoidal de alta
calidad en estos hornos.
 El uso de aire precalentado, enriquecido con oxígeno, o el uso de gas
natural permite obtener: marchas más homogéneas y económicas,
menor consumo de coque, mayor producción horaria y temperatura del
metal. Permite producir piezas más complejas y de mayor calidad.
 Sustitución total del coque por gas natural como combustible. Ya hay
instalados en Japón, Alemania, España, Australia y Austria entre otros
países. En Brasil, Fundición Tupy está avanzada en este proyecto. Este
desarrollo, puede ser importantísimo para Argentina, por la gran
disponibilidad de gas. La abrupta baja de costos de producción, sumado
a la radical disminución de la contaminación por los gases resultantes de
la combustión, cambiaría totalmente los parámetros de elección. Puede
ser un nuevo motivo para el impulso y rejuvenecimiento de este pesado
obsoleto que se resiste. Dice la bibliografía y es razonable, que da hierro
más caliente, mayor producción horaria para un mismo diámetro de
horno, menor contaminación ambiental, y no aporta los indeseables
fósforos y azufre que contiene el coque.
  Equipos eliminadores de gases contaminantes, polvillo y humos. ésta
solución es muy costosa, y no alcanza a compensar con los beneficios
del precalentamiento del aire de soplado aprovechando el calor latente
de los gases depurados.
 La automatización de cargas, comandos, controles y correcciones del
cubilote, aportó también para facilitar la conducción del cubilote y
mantenerlo vigente.

Ventajas

Muy baja inversión si no es imprescindible el equipo depurador de gases,

exigido en las zonas urbanas.

 Alta eficiencia térmica, por trabajar a contracorriente la carga y los gases

que la atraviesan. Si de algún modo económico se precalientan el aire
con el calor latente de los gases, se mejora dicha eficiencia.
 Elevada producción horaria; un horno de 600 mm. de diámetro interno,
produce 2-2,5 ton/hora. Uno de 1200, 11-12 ton/hora.
 Particularmente en Argentina con coque de residual de petróleo, se
obtiene excelente calidad y costo relativamente bajo.
 El costo operativo es relativo a los valores del coque y al de la energía
eléctrica. Siempre fue favorable al coque; pero en los años 2002-2004 se
invirtió la relación, y llevó a una fuerte tendencia a instalar la inducción.
 Con materiales seleccionados y una correcta marcha, se obtiene muy
buena calidad de gris y nodular comunes y levemente aleadas. Estos
representan en volumen, el 80 % de los metales obtenidos por moldeo.

Desventajas

La contaminación atmosférica es la principal, por la producción de humos y

gases tóxicos. En zonas urbanas se hace imposible pensar en su utilización, y
como dijimos los depuradores son prohibitivos económicamente.

 Exige una complicada y correcta programación de los moldes, para

evitar por todos los medios interrumpir la marcha del horno. Toda
parada, provoca desequilibrios en la composición química y caída de la
temperatura difíciles de corregir.
 No permite corregir sensiblemente la composición química, ni elevar la
temperatura. Al agregar aleantes, ésta cae aún más. Si del horno sale
material defectuoso para lo programado, queda como única alternativa
disponer de moldes con otras características donde se pueda colar de
inmediato.
 Cuando se pone en marcha el horno, produce continuamente y sin
interrupción un volumen grande de metal por varias horas;
simultáneamente, deben producirse varias tareas como colado de las
piezas, producción de nuevos moldes, cambiar los contrapesos en ellos
 para contrarrestar la presión ferrostática, cargar de material al horno,
desmolde de lo ya colado, y otras tareas y movimientos paralelos.
Cuando no se produce gran volumen todos los días, demandan mucho
personal simultáneamente, y se debe recurrir a personal de otros
sectores como rebaba y joyería, que deben interrumpir sus actividades.
Con horno inducción, el metal sale en forma intermitente, y permite
desarrollar las tareas con el personal específico a cada tarea sin
interrumpir otras.

6.1.4. MATERIALES DE CARGA

Se divide en dos grupos; la metálica formada por los siguientes componentes y

porcentajes, en fusión de la marcha y material que se desea obtener:

Para gris, se utilizará arrabio, chatarra y colada de gris, y para nodular de

nodular. Retornos ídem, y se refiere a las coladas, piezas rechazadas, lingoteo
de metal frío o fuera de composición química. La calidad del metal a obtener y
piezas que se fundirán (grandes y gruesas o pequeñas y finas), determinan los
porcentajes de materiales de carga. El arrabio en general facilita la obtención
de material de calidad, pero su uso está restringido por el alto costo,
principalmente en Argentina.

La carga no ferrosa, está compuesta por coque que corrige la altura de la

cama, consumida como combustible y carburante, y la caliza o carbonato de
calcio para fluidificar la escoria. Como dijimos, actualmente en el país se utiliza
coque de residual de petróleo, que puede ser de alta, media y baja carburación
y poder calorífico, en función inversa al porcentaje de cenizas que posee. En
gris se puede utilizar cualquiera de los tres en función del metal a obtener en
porcentajes del 14 al 16 %; para piezas gruesas (% C bajo), se usan los de
menor carburación, y para finas alta o media. En nodular, con carbono
necesariamente alto, se utiliza exclusivamente el de alta carburación entre 17 y
20 %.

MATERIAL QUE SE PUEDEN OBTENER

Son básicamente las fundiciones comunes y de baja aleación. No permite

altamente aleadas por su mayor temperatura de fusión y regulación de
composición química, ni aceros ni ferrosos por su alta carburación. O sea es
aplicable para las fundiciones comunes:
 - Gris.
- Maleable Corazón Blanco.
- Maleable Corazón Negro.
- Nodular o Esferoidal.
- Blanca Baja Aleación.

DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESO PRODUCTIVO

Figura: Horno Proyectado

 Figura: diagrama de flujo de funcionamiento del horno cubilote

6.2. PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES

Los procesos de fundición del metal se dividen en dos categorías de acuerdo al
tipo de moldes 1) moldes desechables y 2) moldes permanentes. En las
operaciones de fundición con molde desechable, éste se destruye para
remover la parte fundida, como se requiere un nuevo molde por cada nueva
fundición, las velocidades de producción son limitadas, ya que se requiere más
tiempo para hacer el molde que para la fundición en sí, sin embargo, para
ciertas partes se pueden producir moldes y fundiciones a velocidades de 400
partes por hora o mayores. En los procesos de moldeo permanente, el molde
se fabrica con metal (u otro material durable) que permite usarlos en repetidas
operaciones de fundición. En consecuencia, estos procesos tienen una ventaja
natural para mayores velocidades de producción.

6.2.1. FUNDICIÓN EN ARENA

La fundición en arena es el proceso más utilizado, la producción por medio de
este método representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. Casi
todas las aleaciones pueden fundirse en arena; de hecho, es uno de los pocos
procesos que pueden usarse para metales con altas temperaturas de fusión,
como son el acero, el níquel y el titanio. Su versatilidad permite fundir partes
muy pequeñas o muy grandes (véase la figura 2.9) y en cantidades de
producción que van de una pieza a millones de éstas.

FIGURA 2.9 Fundición en arena para el cuerpo de un compresor con un peso

de 680 Kg(Cortesía de Elkhart Foundry, Foto por Paragon Inc. Elkhart Indiana).

La fundición en arena consiste en vaciar el metal fundido a un molde de arena,

dejarlo solidificar y romper después el molde para remover la fundición.
Posteriormente la fundición pasa por un proceso de limpieza e inspección, pero
en ocasiones requiere un tratamiento térmico para mejorar sus propiedades
metalúrgicas.
En esta breve descripción se puede observar que la fundición en arena no
solamente incluye operaciones de fundición, sino también la fabricación de
modelos y manufactura de moldes. La secuencia se muestra en la figura 2.10.

6.2.2. Modelos y corazones

La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño de la parte,

ligeramente agrandado, tomando en consideración la contracción y las
tolerancias para el maquinado de la pieza final. Los materiales que se usan
para hacer estos modelos incluyen la madera, los plásticos y los metales. La
madera es un material común para modelos, por la facilidad de trabajarla y
darle forma. Sus desventajas son la tendencia a la torsión y al desgaste por la
abrasión de la arena que se compacta a su alrededor, lo cual limita el número
de veces que puede usarse. Los modelos de metal son más costosos pero
duran más. Los plásticos representan un término medio entre la madera y los
metales. La selección del material apropiado para patrones o modelos depende
en gran parte de la cantidad total de piezas a producir.
Hay varios tipos de modelos, como se ilustra en la figura 2.11. El más simple
está hecho de una pieza, llamado modelo sólido, que tiene la misma forma de
la fundición y los ajustes en tamaño por contracción y maquinado. Su
manufactura es fácil, pero la complicación surge cuando se utiliza para hacer el
molde de arena. Determinar la localización del plano de separación entre las
dos mitades del molde e incorporar el sistema de vaciado y el vertedero de
colada para un modelo sólido, puede ser un problema que se dejará al juicio y
habilidad del operario del taller de fundición. Por tanto, los modelos sólidos se
usan solamente en producciones de muy baja cantidad.
Los modelos divididos constan de dos piezas que separan la pieza a lo largo
de un plano, éste coincide con el plano de separación del molde. Los modelos
divididos son apropiados para partes de forma compleja y cantidades
moderadas de producción. El plano de separación del molde queda
predeterminado por las dos mitades del molde, más que por el juicio del
operador.
Para altos volúmenes de producción se emplean los modelos con placa de
acoplamiento o los modelos de doble placa (superior e inferior). En un modelo
con placa de acoplamiento, las dos piezas del modelo dividido se adhieren a
los lados opuestos de una placa de madera o metal. Los agujeros de la placa
permiten una alineación precisa entre la parte superior y el fondo (cope y drag)
del molde. Los modelos con doble placa de acoplamiento son similares a los
patrones con una placa, excepto que las mitades del patrón dividido se pegan a
placas separadas, de manera que las secciones de la parte superior e inferior
del molde se puedan fabricar independientemente, en lugar de usar la misma
herramienta para ambas.
Los patrones definen la forma externa de la fundición. Si posee superficies
internas, se necesita un corazón para definirlas. Un corazón es un modelo de
tamaño natural de las superficies interiores de la parte. El corazón se inserta en
la cavidad del molde antes del vaciado, para que al fluir el metal fundido, entre
la cavidad del molde y el corazón, formando así las superficies externas e
internas de la fundición. El corazón se hace generalmente de arena
compactada. El tamaño real del corazón debe incluir las tolerancias para
contracción y maquinado lo mismo que el patrón. El corazón, dependiendo de
la forma, puede o no requerir soportes que lo mantengan en posición en la
cavidad del molde durante el vaciado. Estos soportes, llamados sujetadores, se
hacen de un metal cuya temperatura de fusión sea mayor que la de la pieza a
fundir. Por ejemplo, para fundiciones de hierro colado se usan sujetadores de
acero. Los sujetadores quedan atrapados en la fundición durante el vaciado y la
solidificación. En la figura
2.12 se muestra un posible arreglo del corazón usando sujetadores. La porción
de los sujetadores que sobresalen de la fundición se recortan después.
FIGURA 2.12 (a) corazón mantenido en su lugar dentro de la cavidad del molde
por los sujetadores (b) Diseño posible del sujetador (c) Fundición con cavidad
interna (d) manufactura del corazón.

6.3. CLASIFICACION DE ACEROS A NIVEL MANUFACTURERO

Los aceros son aleaciones de hierro carbono, aptas para ser deformadas en
frío y en caliente. Aunque teóricamente un acero puede contener cerca de 2%
de carbono, en general el porcentaje de este no excede el 1,1%. El acero se
obtiene sometiendo el arrabio (mineral de hierro) a un proceso de carburación
y eliminación de impurezas llamado refino (oxidación del elemento carbono)

En función del porcentaje de carbono, los aceros se clasifican en:

 Aceros hipoeutectoides, si su porcentaje de carbono es inferior al

correspondiente al punto eutectoide en un diagrama Hierro - Carbono, o
sea cerca de 0,80%.
 Aceros hipereutectoides, si su porcentaje de carbono es superior al
correspondiente al punto eutectoide.

Desde el punto de vista de su composición, los aceros se pueden clasificar en

dos grandes grupos:

Aceros al carbono: formados principalmente por hierro y carbono y elementos

residuales (denominados elementos traza) como: P, S, Mn en pequeños
porcentajes.

Aceros aleados: Que contienen además del carbono, otros elementos en

cantidades suficientes como para alterar sus propiedades como son: como
dureza, puntos críticos, tamaño del grano, templabilidad, resistencia a la
corrosión, etc).
Entre los elementos químicos que influyen en la resistencia a la corrosión de
los aceros están el cromo, que favorece la resistencia a la corrosión; integra la
estructura del cristal metálico, atrae el oxígeno y hace que el acero no se oxide,
el molibdeno y el tungsteno también favorecen la resistencia a la oxidación.
Otros elementos comúnmente encontrados en los aceros aleados están. Al, Cu,
V, Nb, Ti, Mn, Si, etc.

1. Aceros de construcción mecánica

Son los aceros más utilizados para construir piezas mecánicas que forman
parte de máquinas y equipos industriales, siendo que sus propiedades están
determinadas principalmente por la composición química y el tratamiento
térmico. A continuación se presenta a la nomenclatura de los aceros de
construcción mecánica según el sistema AISI. SAE basado en la composición
química.

En el sistema AISI- SAE, los aceros de construcción mecánica se nombran con

cuatro dígitos. El primer dígito especifica el elemento aleante principal, el
segundo dígito indica el % del elemento aleante principal y los dos últimos
dígitos informan sobre la cantidad de carbono presente en la aleación (en
centésimas).

Las convenciones para el primer dígito son:

2. MANGANESO
3. NIQUEL
4. NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo
5. MOLIBDENO
6. CROMO
7. CROMO-VANADIO, principal aleante el cromo
8. NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el molibdeno
9. NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el níquel

No hay aceros numerados 7xxx porque estos aceros resistentes al calor

prácticamente ya no se fabrican.

En caso que el primer número sea 1 se trata de un acero al carbono; si el dígito

siguiente es el 0, o sea que la designación es 10xx, se trata de un acero
ordinario al carbono, así: 1030 significa un acero ordinario al carbono con
0.30%C. Otra clasificación comúnmente usada se hace con respecto a los
elementos de aleación presentes en el acero y del tratamiento térmico al cuál
va a ser sometido, de acuerdo con esta clasificación los aceros para ingeniería
se dividen en:

ACEROS AL CARBONO PARA CEMENTACION. Utilizados para la

fabricación de bulones, ejes, cadenas, bujes, remaches, tuercas, tornillos
racores, eslabones para cadenas, pasadores, y en general en elementos de
ingeniería que requieran gran tenacidad conjuntamente con una baja
resistencia mecánica. Ejemplos AISI - SAE. 1010, 1016, 1020

ACEROS AL CARBONO PARA TEMPLE Y REVENIDO. Utilizado para la

fabricación de palancas para frenos, cigüeñales, herramientas agrícolas,
productos estampados y forjados en la industria automotriz, y en general en
piezas de ingeniería que requieran dureza y tenacidad. Ejemplo AISI - SAE.
1035, 1040, 1045.

ACEROS AL CARBONO DE ALTO MANGANESO (hadfield). Son aceros

usados en la fabricación de piñones, bujes, casquillos, partes para la industria
petrolera, acoples, ejes de transmisión. Ejemplo AISI - SAE. 1518

ACEROS ALEADOS PARA CEMENTACION. Son usados en la fabricación de

engranajes, ejes de leva, cigüeñales, tornillos sinfín, cuerpos de válvulas.
Ejemplo AISI - SAE. 8620, 8615.

ACEROS ALEADOS PARA TEMPLE Y REVENIDO. Usados en la fabricación

de ejes, reductores, engranajes, transmisión, espárragos, bielas, cinceles,
tijeras, rotores de turbinas, y en general piezas que requieran alta resistencia
mecánica. Ejemplo AISI - SAE. 4140, 4340, 5160

2. Aceros aleados y elementos de aleación

Los aceros aleados no sólo poseen propiedades físicas más convenientes, sino
que también permiten una mayor amplitud en el proceso de tratamiento
térmico, El efecto de los principales elementos de aleación adicionados a los
aceros se resume a continuación.

 Cromo: la adición de este elemento origina la formación de diversos

carburos de cromo que son muy duros; sin embargo, el acero resultante
es más dúctil que un acero de la misma dureza producido simplemente
al incrementar su contenido de carbono
 Níquel: la adición de níquel al acero amplía el nivel crítico de
temperatura, no forma carburos u óxidos. Esto aumenta la resistencia sin
disminuir la ductilidad.
 Manganeso: el manganeso se agrega a todos los aceros como agente
de desoxidación y desulfuración, pero si el contenido de manganeso es
superior a 1%, el acero se clasifica como un acero aleado al manganeso.
 Silicio: Este elemento se agrega como desoxidante a todos los aceros.
Cuando se adiciona a aceros de bajo carbono, produce un material frágil
con baja pérdida por histéresis y alta permeabilidad magnética
 Molibdeno: El molibdeno forma carburos y también se disuelve en la
ferrita hasta cierto porcentaje, de modo que intensifica la dureza y la
tenacidad.
  Vanadio: Es un fuerte desoxidante y promueve la formación de un
tamaño de grano fino, también acrecienta la tenacidad del acero.
 Tungsteno: (wolframio) este elemento se emplea mucho en aceros para
herramientas, porque la herramienta mantendrá su dureza aun cuando
estuviera candente o al rojo.

3. Aceros resistentes a la oxidación y la corrosión (aceros

inoxidables).

Los aceros inoxidables son resistentes a la corrosión atmosférica, a los ácidos

y álcalis y a la oxidación a temperaturas no muy elevadas. En los aceros
inoxidables, la acción de los elementos aleantes es muy importante y depende
del porcentaje del o los elementos de aleación que este contenga. El cromo es
el elemento aleado que más influye en la resistencia a la oxidación y a la
corrosión de los aceros inoxidables. Un 12% de cromo ya impide la corrosión
ocasionada por el aire húmedo del ambiente. Para la oxidación a altas
temperaturas se puede necesitar hasta un 30 % de Cr. El Níquel mejora la
resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables y es el responsable de que
algunos de estos aceros presenten una estructura austenítica. El Molibdeno
mejora la resistencia a la oxidación a altas temperaturas.

 Familias de aceros inoxidables

 Aceros Inoxidable Ferríticos (serie 4XX)

Casi la mitad de este tipo de aceros es producido en placas, las que se

terminan con laminados en frío. Se utiliza en utensilios de cocina, partes
ornamentales para autos, etc. Son atractivos porque proporcionan buena
resistencia a la corrosión líquida y a la oxidación a alta temperatura y son más
baratos que los Austeníticos, poseen además buena resistencia a la corrosión
por picadura y a la corrosión bajo tensión.

Tabla 1. Composición química de algunos aceros inoxidables ferríticos

Tabla 2. Propiedades de tracción de aceros inoxidables ferríticos en estado de

recocido.
  Aceros Inoxidables Martensíticos

Estos aceros difieren de los ferríticos en su mayor contenido de C (0,12 a 1,2%)

y su contenido de Cr fluctúa entre un 12% y un 17%. La relación entre C y Cr
debe ser tal que puedan ser austenizados, es decir, que al ser calentados se
caiga dentro del campo de austenita. Para esto se debe cumplir la siguiente
relación:

Estos aceros pueden ser templados y revenidos para lograr resistencias a la

fluencia en el intervalo de 550 a 1860 MPa. El contenido de Cr hace que estos
aceros presenten gran templabilidad, esto permite ser templados al aire, aún en
secciones grandes.

Los más usados de los aceros inoxidables martensíticos son el 410, 420 y
440A, 440B y 440C (la composición típica de algunos de ellos se muestra en la
tabla 3).

Tabla 3. Composición química de algunos aceros inoxidables martensíticos.

 Aceros inoxidables Austeníticos

Los aceros inoxidables austeníticos son esencialmente aleaciones ternarias de

Fe, Cr y Ni, que contienen de un 16 hasta un 25% de Cr y de un 7 a un 20% de
Ni, estas aleaciones son llamadas austeníticas debido a que su estructura
permanece austenítica, (CFC o Fe-
recocido a alta temperatura. La mayor parte de estos aceros contienen de un
0,06 a 0,1 % de C. Cabe señalar que algo del Ni de esta aleación puede ser
reemplazado por Mn sin alterar la estructura austenítica del acero.

Tabla 4. Composición química de algunos aceros inoxidables ferríticos

Estos aceros tienen la mejor resistencia a la corrosión, a medida que el
ambiente es más corrosivo, (por temperatura o por ácidos más fuertes), se
utilizan aceros inoxidables con mayores cantidades de elementos de aleación,
un ejemplo de esto es el AISI 304. La adición de 2% de Mo aumenta resistencia
a la corrosión por picadura del AISI 316.

 Aceros inoxidables duplex

Poseen una estructura mixta de ferrita y austenita, siendo que la cantidad de

cada fase es una función de la composición y del tratamiento térmico. Los
principales elementos de aleación en este tipos de aceros son el Cr y el Ni,
pero otros elementos como N, Cu, Si y Mo son adicionados para aumentar la
resistencia a las corrosión.

4. Aceros para herramientas

En este grupo de aceros se incluyen aquellos que normalmente se emplean en

la fabricación de útiles o herramientas destinados a modificar la forma, tamaño
y dimensiones de los materiales por corte, presión o arranque de viruta.

Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en carbono

superior a 0.30%, aunque a veces también se usan aceros de bajo contenido
en carbono (0.1 a 0.30%), para la fabricación de ciertas herramientas.

Tipos aceros de herramientas:

1. Aceros de endurecimiento en Agua, (W): contienen solamente C en %

entre 0.6 y 1.4, se usan en general como herramientas de corte o cuchillería.

2. Aceros resistentes al impacto, (S): se usan en herramientas que están

sometidas a impacto y por tanto deben tener buena tenacidad, es decir,
resistencia al impacto. No necesariamente deben alcanzar máxima dureza.
Este tipo de acero contiene típicamente: 0.5% C, 0.5% Mo, 1.5% Cr, 2% Si.

3. Aceros para trabajo en frío, templables en aceite (O): son muy utilizados
para la fabricación de herramientas para trabajo en frío como matrices, donde
la resistencia al desgaste y resistencia al impacto son muy importantes. Un
acero muy conocido es el O1: 0.9% C, 0.5% W, 0.5% Cr, 1% Mn.

4. Aceros para trabajo en frío, templables al aire (A): son utilizados para
aplicaciones donde se requiere excepcional resistencia al impacto y buena
resistencia a la abrasión, como por ejemplo en matrices de estampado, de
extrusión y de trefilación. Un acero típico es el A2, su composición típica es: 1%
C, 1% Mo, 5% Cr.

5. Aceros para trabajos en caliente, tipo H: estos aceros mediante

endurecimiento secundario, mantienen la dureza a alta temperatura. Es típico
su uso en herramientas y matrices.
6. Aceros base Cromo, H10: 0.4% C, 2.5% Mo, 3.25% Cr, 0.4% V

7 .Aceros base Tungsteno, H21: 0.35% C, 9% W, 3.5% Cr

8. Aceros base Molibdeno, H42: 0.6% C, 6% W, 5% Mo, 4% Cr, 2% V

9. Aceros rápidos, Tipo T y M: son aceros altamente aleados, usados para

cortes de alta velocidad.

Deben mantener su resistencia a alta temperatura y al desgaste a esas

temperaturas para mantener bordes afilados.

Desarrollan carburos de tungsteno y molibdeno para mantener resistencia a

alta temperatura. 10. Tipo T (Tungsteno), T1: su composición típica es: 0.75%
C, 18% W, 4% Cr y 1% V, es utilizado en la fabricación de brocas, matrices,
escarbadores.

 Otros tipos de aceros para herramientas incluyen:

Aceros al carbono: usados en la fabricación de herramientas para los más
diversos usos. Se emplean aceros sin elementos de aleación con porcentajes
de carbono variables de 0.50 a 1.40%. Para herramientas que deban tener gran
tenacidad como martillos y picas; se emplean aceros con contenidos medios de
carbono (0.50 a 0.70%). Para herramientas de corte como brocas, cuchillas y
limas; se usan aceros con porcentajes intermedios de carbono (0.70 a 1%).
Para conseguir la máxima dureza, todos estos aceros deben ser templados en
agua.

 Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es

conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas
casi al rojo (600º), sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones
típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V =
1%; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%.
 Aceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el
temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del
temple y revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las
que tenían antes del tratamiento. Esto se consigue empleando
principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación.
Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite.
Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C =
1% y Mn = 1%.
 Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados,
principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la
fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en
condiciones muy forzadas.
 La tabla 5 presenta un resumen de algunas propiedades como estado de
entrega, dureza en estado de entrega y dureza obtenida por temple y
formato y tamaño en el cual se consiguen comercialmente.

6.3.1. CLASIFICACION SEGÚN ASTM

Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso-

vanadio NOM-B-284 (ASTM A572)
Esta norma menciona los requisitos que deben cumplir los perfiles, placas y
barras de acero de alta resistencia y baja aleación de calidad estructural que se
usan en construcciones soldadas, remachadas o atornilladas, principalmente
en puentes y edificios donde son importantes el ahorro en peso y la durabilidad.
La resistencia a la corrosión atmosférica de este acero es aproximadamente del
doble que la del acero estructural básico al carbono. Cuando va soldarse el
acero, debe emplearse el procedimiento más adecuado según el grado del
mismo y uso al que se destine.

Acero estructural de baja aleación y alta resistencia, NOM-B-282-

1987(ASTM A242)
esta norma describe los requisitos que deben cumplir los perfiles, placas y
barras de acero estructural de baja aleación y alta resistencia que se usan en
construcciones soldadas, atornilladas o remachadas, en miembros
estructurales donde son importantes el ahorro en peso y la durabilidad. Estos
aceros tienen una resistencia a la corrosión atmosférica de aproximadamente el
doble de los aceros estructurales al carbono con cobre. Se incluyen requisitos
para materiales con espesor de hasta 100mm. Cuando va a soldarse el acero,
debe emplearse el procedimiento más adecuado de acuerdo a su grado y uso o
servicio al que se destine.
Planchas, perfiles y barras de acero de acero al carbono para uso
estructural con baja e intermedia resistencia a la tensión, NOM-281-1987
(ASTM A283)
Esta norma indica los grados de las placas de acero al carbono para uso
estructural, y los grados de perfiles y barras de acero al carbono.

Lamina de acero al carbono en caliente para uso estructural NOM-B-347-

1981 (ASTM A570)
Esta norma establece los requisitos que debe cumplir la lámina de acero al
carbono laminado en caliente, para uso estructural, suministrada en rollo o en
hojas.

Lamina de acero de baja aleación y alta resistencia, laminada en caliente y

laminada en frio, resistente a la corrosión, NOM-B-277-1981 (ASTM A606)
Esta norma menciona los requisitos que debe cumplir la lámina de acero de
baja aleación y alta resistencia, laminada en caliente y en frio, suministrada en
hojas o en rollo. Es adecuada para emplearse en estructuras donde es
importante el ahorro en peso o se requiera de mayor durabilidad. Este acero
tiene buena resistencia a la corrosión atmosférica y se suministra en dos
clases: la clase A, que tiene una resistencia a la corrosión como mínimo de dos
veces más que la de un acero al carbono para uso común, y a la clase B, que
tiene una resistencia a la corrosión como mínimo de 4 veces más que la de un
acero al carbono para uso común.

6.4. CÁLCULOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL HORNO CUBILOTE.

Para construir el horno lo primero que debemos determinar, es la cantidad de

material fundido que se espera obtener (P), este parámetro se proyecta en
función de la cantidad de piezas a fundir y esto va acompañado, con el peso
mayor que se debe llenar el molde de acuerdo a la pieza de mayor peso que se
espera obtener cuyo material está referido a la cantidad de hierro fundido por
picada (Pp). Entonces el primer valor es la cantidad de material fundido,
llamado producción (P)

a) CÁLCULOS PRELIMINARES Y DIÁMETRO INTERIOR

1.- Producción (P) lo fijamos en 475 kg/h.

2.- Cantidad de calor para fundir (Q) a introducir en el horno.

(Capello.149)
3.- Cantidad de aire a introducir en el cubilote (Qv) se deduce del
siguiente modo:

3. a.- 1 kg de coque, produce (q) colorías por peso de coque (Pct)

; Valores teóricos; q = 8030 kcal/kg de C (Tabla50 AFS 854)

= 17.13 kg de C (teórico)

3. b.- En la práctica (Pc) hay que compensar la pérdida de caloría en un 70

% (Capello p. 217):

Si: C + O2 = CO2; aire posee 21 % de Oxig.

12 2*16

32

Peso de aire inyectado (A) será:

El volumen del aire (V) depende del peso específico (δ) = 1.2 kg/m3

Llevándolo a cauda (Qv) por minutos:

4.-Peso de la Carga de Carbón (Pc) se determina del siguiente modo:

Se considera entre 7 a 8 minutos por picada:

aprox 4.3
5.- Carga metálica (Pm) que se utilizará en la fundición cuya caloría estará
dada por la cantidad de carbón encontrada. (De relación Fe/C=10/1)

6.- Carga del fundente (Pf) para fundir esta cantidad de hierro.

(Capello p.212)

Hemos hallado las cantidades de carga que deberá tener el horno

7.- Diámetro interior (di) del horno

(Capello p.204)

8.- Sección interna (Si) del horno.

9.- Cantidad de hierro existente en el crisol (Pfe-cri) del horno esto está
referido a la cantidad de 2 cargas de fierro.

(AFS p. 195)

10.- Cantidad de hierro a obtener por picada (Pp)

Estos son los valores necesarios para la construcción del horno el resto lo daré
en una tabla en forma referencial

*Hemos hallado los parámetros para construir el horno cubilote, cuyas

cualidades es un horno pequeño, cuyo diámetro interno es de 2.80 dm., una
altura de 16.82dm y una producción horaria de 475 kg. Con una producción
por fundición de 1000 kg. (3 horas, aproximadamente). Este tipo de horno es a
mi criterio el necesario para una producción de piezas a nivel de industrias
pequeñas. Tomando estos valores vamos hacer el cálculo de carga para
el horno.

b) CÁLCULO DE CARGA.

El procedimiento seguido es el método de la selección, porque

generalmente las cargas en cantidad y calidad son frecuentes en la producción
de una fundición.

Los parámetros que debemos tomar:

Peso de la carga de hierro (Pm = 43.94 kg.) cuya relación con la carga de
carbón (Pc = 4.39) es de 10 a 1, respectivamente.

Vamos a preparar una carga para piezas de máquinas herramientas de 2 kg.

c/u con un grosor entre 20-30 mm y una carga de rotura de 22 kg. /mm2. Para
estas exigencias se recomienda un material en Piquera con una composición
química de C = 3.25%; Si = 1.75%; Mn= 0.50%; P = 0.25%; S = 0.100%.

La carga de hierro estará compuesta:

Chatarra de hierro fundido mecanizado en una proporción del 70%, cuyo

análisis químico es de C = 3.30%; Si = 1.60%; Mn = 0.70%; P = 0.30%; S =
0.08%.

Piezas de retorno de fundición en una proporción del 27%, con el siguiente

análisis químico C = 2.80%; Si = 1.70%; Mn = 0.40%; P = 0.35%; S = 0.08%.

Como dato que en el horno hay una ganancias y pérdidas de elementos como
sigue C = 30%; Si = -15%; Mn = - 18%; P = 0.0%; S = 40%.

Agregaremos ferroaleaciones en una proporción del 3% Si = 1.750 * 1.15 –

1.750 = 0.4335 kg. Mn = (0.500*1.18)-0.598 = -0.008 kg (exceso favorece baja
de S)

Procedimiento de cálculo:

a.- Para la chatarra de hierro fundido mecanizado

 a.1.- Hallando el peso de carga:

a.2.- Hallando peso de C de acuerdo a análisis:

a.3.- Hallando peso de Si de acuerdo a análisis:

a.4.- Hallando peso de Mn de acuerdo a análisis:

a.5.- Hallando peso de P de acuerdo a análisis:

a.6.- Hallando peso de S de acuerdo a análisis:

c) CÁLCULO PARA ENCONTRAR EL VOLUMEN DE AIRE IDEAL A

INYECTAR EN EL HORNO.

1.- Comenzaremos por señalar la reacción de combustión:

C + O2 = CO2 ; Esto implica que:

1 molécula de C (1 átomo) mas 1 molécula de O2 (2 átomos) para formar 1

molécula de CO2.

En los mismos términos podemos expresar:

1kmol de C + 1kmol O2 = 1 kmol de CO2 (0ºC y 760 mmHg)

12 kg 32 kg 44 kg.

1 kmol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.41 m3, luego Si se quema

12 kg (1kmol) de C, se emplean 22.41 m3 de O2 y se forma 22.41 m3 de
CO2.

Al utilizar estos términos en el cubilote diremos que: el O2 es suministrado por

el aire inyectado mediante el ventilador al sistema; pero:

El aire atmosférico contiene aproximadamente:

O2: 21 % de por volumen luego el volumen de aire a soplar seria:

22.41/0.21 = 106.7 m3.

N2 del aire contiene 79 % en volumen seria:

106.7 x 0.79 = 84.29 m3 (efecto inerte)

Si la combustión fuera perfecta el gas que sale por la chimenea del horno seria
22.41 m3 de CO2 y (84. 29 m3 de N2 un total de 106.7 m3 (Este
volumen es igual a volumen del aire inyectado al sistema).

De lo descrito se observa que el volumen de aire a inyectar en el cubilote por

medio del ventilador es fundamental, además las reacciones en la realidad no
son perfectas, al entender esto nos lleva como metalurgista a tratar de calcular
de manera aproximada a las necesidades del sistema para no contaminar el
medio ambiente, utilizando el recurso aire en su magnitud necesaria para hacer
sustentable el trabajo del horno.

Figura Nº 6: Partes y dimensiones del horno cubilote en la práctica.

Productos A Elaborarse

Polea para grúa

Fundición gris Cuerpo

Gris Cuerpo de compresor

Fundición Gris

VII. INVERSIONES
7.1. COSTOS DE INVERSION FIJA
 Maquinaria y equipo

Tabla: costos de maquinarias y equipos

Denominación Cantida Costo Costo total soles

d unitario $
Horno cubilote 1 4000.00 17400.00
Crisoles 2 1000.00 4350.00
Cajas de moldeo 8 50 1400.00

total general Maquinaria e equipos

23150.00
Fuente: elaboración propia

 Inversión en terreno y documentaciones

Tabla2: Inversión en terrenos y documentaciones

ITEM COSTO
Adquisición del terreno 8000.00
Elaboración y presentación del proyecto 2000.00
ambiental

TOTAL 10000.00
Fuente: elaboración propia

 Resumen de la inversión fija

Tabla 3: resumen de la inversión fija

RUBRO COSTO US soles

Maquinaria y equipos 23150.00
Terreno y documentaciones 10000.00
Sub total 33150.00
Imprevistos 5% 1657.50
Total general inversión fija 34807.5
Fuente: elaboración propia

7.2. PERSONAL DE OPERACIÓN DE PLANTA DE FUNDICION EN

HORNO CUBILOTE

Tabla 4: personal de operación

Actividades Cantidad Total

mes
soles
Trabajadores:
Residente de planta de fundición 1 2000.00
(Ing. Metalurgista)
Obreros de planta ( permanente) 04 2800.00
Administración:
Administrador 1 1200.00
Seguridad 1 700.00
TOTAL 1 6700.00
Fuente: elaboración propia
 VII. Materias primas

Tabla 5: materias primas

ITEM Reactivo Unidad de Costo Costo

medida unitario mes soles
soles
1 chatarra TM 400 1600.00
2 fundentes Kg 16.0 64.00
3 ferroaleaciones Kg 17.0 68.00
4 combustible Galón 11.5 46.00
5 carbón TM 360 1440.00
6 arena de moldeo TM 110 110.00
TOTAL 3328.00
Fuente: elaboración propia

VIII. Alimentación

Tabla 6: Costo para alimentación

ITEM CANTIDAD COSTO

MENSUAL
(SOLES)
PERSONAL 5 360.00
OPERATIVO 1 72.00
PERSONAL
ADMINISTRATIVO
TOTAL 11 432.00
Fuente: elaboración propia

IX. Generación de energía

Tabla 7: Costo para la generación de energía

EQUIPO US $/MES (SOLES(

Fuente de energía 185.00
Ventilador 64.00
Total 313.00
X. Total de costos de operación

Tabla 8: Costos de operación

RUBRO COSTO US (SOLES)

Personal de operación 6700.0
Materias primas 3328.00
Alimentación 935.00
Generación de energía 432.00
 11395.00
Fuente: elaboración propia

7.3. CAPITAL TOTAL DE INVERSION

Tabla 9 capital total de inversión

INVERSION COSTO US (SOLES)

Inversión fija 34807.5
Inversión de operación 11395.00
costo total de inversión 46202.5
Fuente: elaboración propia

VIII. CONCLUSIONES
 Los estudio a cerca de instalación de plantas industriales en nuestra
región de puno son muy escasos en cuanto a información de estudio de
mercado, es así que se propone la “Instalación De Un Horno Cubilote
Para La Fabricación Piezas De Maquinarias Pesadas En La Industria
Minera Y Mecánica”, que en cierta medida una vez desarrollada podrá
ser de gran ayuda y a impulsar el desarrollo de nuestra región de puno.

 Este proyecto propone la fabricación de piezas de maquinarias pesadas

en la industria minera y mecánica, tiene una ambición grande con
respecto a la elaboración de estos materiales, la que la fundición de
hierro gris es la más conveniente para tal caso, se propone elaborar
como inicio piezas como las uñas de los cargadores por fundición como
punto de partida.

IX. ANEXOS

PLANOS

X. BIBLIOGRAFÍA
 http://www.metalspain.com/Art.tartera.pdf
 25.- ISO – 1400
 http://www.monografias.com/trabajos4/iso14000/iso14000.shtml
 26.- Wolframalpha
 https://www.google.com.pe/webhp?sourceid=chrome-
instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=horno%20cubilote%20pdf
 http://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2012/10/178-12_20.pdf
 http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/1340/2/137844.pd
f
 https://ferrosos.files.wordpress.com/2010/10/hornos.pdf
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