Noticiencias

La Difracción De Rayos X En La Industria Siderúrgica

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La Difracción de Rayos X (DRX) es una técnica muy versátil que se caracteriza por ser de alta tecnología y no destructiva, y se utiliza para el análisis de una amplia gama de materiales, incluso fluidos, metales, minerales, polímeros, catalizadores, plásticos, productos farmacéuticos, recubrimientos de capa fina, cerámicas y semiconductores. La aplicación fundamental de la Difracción de Rayos X es la identificación cualitativa de la composición mineralógica de una muestra cristalina. La Difracción se produce por la interacción de un haz de Rayos X que posee una determinada longitud de onda, con un material cristalino y se basa en la dispersión coherente del haz de Rayos X por parte de la materia y en la interferencia constructiva de las ondas que están en fase las cuales se dispersan en determinadas direcciones.

Los Rayos X tienen longitudes de onda con magnitudes en escala de Angstroms, del mismo orden que las distancias interatómicas de los componentes de las redes cristalinas. Al ser irradiados sobre una muestra a analizar, los Rayos X se difractan con ángulos que dependen de las distancias interatómicas. El método analítico del Polvo al consiste en irradiar con Rayos X sobre una muestra formada por multitud de cristales colocados al azar en todas las direcciones posibles. Para ello es aplicable la Ley de Bragg: nλ = 2d . senθ, en la que “d” es la distancia entre los planos interatómicos que producen la difracción.

En la figura 1A se observa una descripción del modelo de Bragg cuando se trata de secuencias de planos del mismo espaciado, pero formados a su vez por átomos de distinto tipo, separados por Δd. Esta separación geométrica origina diferencias de fase dentro de un mismo haz difractado que provocan interferencias y que dan lugar a variaciones de intensidad (según la dirección), lo que permite obtener información de la estructura de los átomos que forman el cristal. En la industria siderúrgica, la técnica de Difracción de Rayos es de alta utilidad, ya que, dada la versatilidad de la técnica es posible analizar desde las materias primas e insumos hasta los subproductos y/o productos generados en los distintos procesos.

Específicamente en Sidor,  se cuenta con el D8 Advance, mostrado en la figura 1B, para análisis por DRX. El mismo complementado con la técnica de Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) brinda la información química y morfológica de utilidad para el estudio y desarrollo de los productos así como para la caracterización de materias primas e insumos, tales como: magnesita, dolomita, arena de sellado de EBT y olivinas, en miras de lograr sustitución de importaciones en estos materiales de consumo en la fabricación de pellas y en el proceso de aceración.

En el marco de desarrollo de materia prima Nacional caracterización de Magnesita mediante esta técnica ha permitido estudiar su factibilidad de uso en el proceso de peletización, así como en aceria principalmente como acondicionador de escoria para aumentar la vida útil de los refractarios. Determinándose sus componentes principales, Carbonato de Magnesio MgCO3 y diferentes morfologías de Sílice SiO2, como ilustra la figura 2. Evidenciándose que este material evaluado exige para su uso en los procesos de Sidor un  acondicionamiento previo o mezclas de las mismas con Magnesita de alto contenido de MgO y bajo SiO2.

Otras aplicaciones como soporte a los procesos productivos de Sidor, lo representa el análisis comparativo de escorias atípicas generada en los distribuidores (figura 3A) que generaron alto desgaste y pérdida prematura del monolítico refractario, contrastándose con escorias típicas (figura 3B) revelándose a través de la DRX la identificación de compuestos complejos a base de Ca, Mg, Fe y Si comparables entre sí descartándose su origen con los refractarios acotando  su origen a procesos previos como Horno de Fusión-Horno Cuchara.

El DRX en Sidor, es una herramienta de utilidad a los procesos de investigacion industrial que aporta a las soluciones tecnológicas que requiere la planta, para la toma de decisiones asertivas que contribuyen a la producción a la continuidad operativa y al desarrollo de los  productos y procesos de fabricación del acero y que es extensivo a los clientes y a las instituciones relacionadas con SIDOR .

Figura 1:  A) Interacción de Rayos X con una Sustancia Cristalina, según modelo de Bragg, B) D8 Advance

Figura 2: Espectro de DRX de muestra de Magnesita

Figura 3: A) Espectro de DRX de Muestra de Escoria Atípica, B) Escoria Típica

 

Referencias:

[1]    Universidad de Alicante. (S/f). Difracción de Rayos X. Agosto 21, 2017, de Servicios Técnicos de Investigación Sitio web: https://sstti.ua.es/es/instrumentacion-cientifica/unidad-de-rayos-x/difraccion-de-rayos-x.html
[2]    Universidad de Cambridge. (S/f). Dispersión y Difracción. Agosto 21, 2017, de S/i Sitio web: http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_05.html

Ervis Díaz. N., Jennifer N. Castillo G. /Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales/SIDOR, Puerto Ordaz. Venezuela.
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Coque Verde de Petróleo como Materia Prima para el sector Siderúrgico

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El coque de petróleo es un subproducto del mejoramiento de crudos pesados, caracterizado por ser un sólido duro, poroso, de poder calorífico elevado, bajo contenido de cenizas y por concentrar elevados contenidos de metales y azufre, y su composición depende directamente de la calidad del petróleo procesado. El término coque “verde”, se refiere al material sin ningún tratamiento térmico (como calcinación), por lo que mantiene todo su potencial de material volátil.

Según Speight (2004), la producción del coque verde de petróleo, puede ser hecha por medio de tres procesos distintos: el coquizado retardado, el coquizado en lecho fluidizado y el coquizado en lecho fluidizado con gasificación. Cada uno de ellos, presenta diferentes configuraciones operacionales y de proceso, los cuales interfieren en la composición final del coque.

En el caso de Venezuela, la producción del coque verde de petróleo se localiza en cuatro mejoradores: Petro San Félix, PetroMonagas, PetroCedeño y PetroPiar, con coquizado retardado, ubicados en el Complejo de Mejoradores “José Antonio Anzoátegui” (cercano a la ciudad de Barcelona) y, en las Refinería de Cardón y Amuay ubicadas en el Centro Refinador Paraguaná (CRP), cuyo proceso es de lecho fluidizado. Las propiedades los diferentes coques producidos, es mostrada en la siguiente tabla. Mientras que en la figura 1, se muestran las pilas de almacenamiento de coque del Complejo de Mejoradores “José Antonio Anzoategui”.

El coque verde de petróleo, por ser una forma sintética de carbono, puede compararse con otras formas de carbono de origen mineral como la Antracita, que es de origen importado, la cual es usada como fuente de energía o de carbono en los procesos siderúrgicos, convirtiéndolo en un material con un alto potencial para ser considerado un sustituto de la Antracita.

Figura 1. Reserva de coque verde de Petróleo en el Complejo de Mejoradores José Antonio Anzoátegui, PDVSA.
Fuente: PDVSA

 

En Sidor, la Antracita es usada tanto en el proceso de peletización como combustible sólido en la fabricación de aglomerados de mineral de hierro (pellas), el cual suministra la energía interna suficiente para lograr las propiedades físicas que las pellas requieren para los procesos posteriores, como en el proceso de aceración, en que la Antracita es empleada como espumante de escoria. Éste tipo de escoria permite asegurar que la corriente eléctrica se transfiera directamente al baño líquido para aprovechar el calor durante todo el ciclo del proceso, así como proteger los refractarios y mantener la temperatura del baño de acero líquido.



Referencia:
Speight, J.G.; New Approaches to Hydroprocessing, Catalysis Today, 98 (1-2), 55 - 60 (2004).


Kiamarís Gorrín, Gerencia Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y Materiales/SIDOR, Puerto Ordaz, Venezuela, e-mail: Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.

 

Metodología para Evaluar Comportamiento de la Estabilidad de una Emulsión y su relación con el Tamaño de Partícula del Aceite

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El corazón del proceso de Laminación en Frío Tándem lo constituye  el Sistema de Emulsión que se aplica de forma recirculada y tiene como funciones principales:

Disminuir la fricción hasta los valores compatibles con el proceso de laminación
Reducción del desgaste
Obtener un buen acabado superficial

Impedir adhesión metálica en los cilindros de laminación

No presentar manchas y ser de fácil remoción de la superfície del material
No presentar características tóxicas



                                         
La emulsión es una mezcla de líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea. Un líquido (fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Una emulsión debe contener por lo menos 3 tipos de componentes: La fase dispersa, el medio de dispersión y el  agente emulsificante.

Las principales variables a controlar en la  emulsión son: calidad del aceite en estado virgen, porcentaje de aceite, pH,  temperatura, porcentaje de contaminación, índice de saponificación, ppm de hierro total e índice de estabilidad. Se ha presentado situaciones en que la emulsión cumple con sus parámetros de control rutinarios y sin embargo tiene problemas de dispersión y lubricación durante el proceso de laminación donde se amerita observar su comportamiento de dispersión y separación del aceite en el tiempo.

Se propone ensayos semicuantitativos para evaluar la capacidad de dispersarse y separarse el aceite en la fase acuosa y cuyo comportamiento se relaciona con el tamaño de partículas de una emulsión.

Esta metodología contemplan los siguientes pasos:
Preparación de una emulsión a nivel de laboratorio a concentraciones de aceite aplicadas en el proceso de laminación, utilizando cilindros graduados de 100 ml y el equipo Emulsímetro. Con ayuda del cronómetro se mide la cantidad de aceite que se va separando en el tiempo.
Se ha incorporado la observación de una gota de la emulsión en el microscopio para verificar el tamaño de distribución de partículas de aceite dispersas en el agua (o/w).
 
La metodología desarrollada para el estudio semicuantitativo del comportamiento de la Estabilidad de la Dispersión se ilustra en el siguiente esquema:



             
A- Procedimiento para Ensayo de Emulsibilidad y Estabilidad del aceite en la fase acuosa






B- Análisis de Imagen de Gota de la Emulsión y su Distribución de Tamaños de Partículas.

                   



Imágenes por Microscopía Óptica de una gota de emulsión y la distribución del tamaño de la partícula de aceite en la dispersión preparada a nivel de Laboratorio





Con la aplicación de esta metodología  se puede visualizar el efecto de los aceites contaminantes sobre el comportamiento de la dispersión y los problemas de lubricación en el proceso de laminación. Por lo general los aceites contaminantes tienden a aumentar el tamaño de las partículas de aceite ocasionando mayor rapidez en la separación, alterando el equilibrio de la dispersión y no formación de la película óptima de aceite en el arco de contacto de la banda durante la laminación. Cuando la contaminación es con detergente el efecto es contrario la partícula de aceite disminuye drásticamente y no se separa de la fase acuosa

Estos ensayos semicuantitativos de estabilidad de la emulsión y de tamaño de partícula al aplicarse sobre la emulsión de los laminadores Tándem aportan información útil  sobre su comportamiento y explica la causa raíz de la perdida de lubricación, con la finalidad de solucionar y dar continuidad operativa en oportunidad. Da una visión del grado de deterioro de la emulsión, si se debe a  rompimiento del equilibrio de dispersión, a contaminación por aceites hidráulicos y/o Morgoil, a contaminación con detergentes. También puede indicar si la emulsión dañada puede recuperarse o si debe ser desechada.

Autor: Gisela Mujalli
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IIMM, SIDOR C.A

Importancia de la simulación de los procesos industriales

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La Simulación de Procesos resume toda la teoría relacionada con un proceso en el cual se sustituyen las situaciones reales por otras creadas artificialmente, lo que permite identificar los factores, variables y condiciones de proceso que puedan influir para la resolución de situaciones que afecten al proceso o al producto, coadyuvar al desarrollo de nuevos productos y/o realizar mejoras en el proceso o en el producto. En los últimos años, la simulación de procesos ha llegado a ser una herramienta adecuada y oportuna de apoyo para el funcionamiento de los procesos industriales.


La simulación de procesos puede usarse en el desarrollo de un proyecto industrial o para complementar los procesos industriales activos, ayudando en:
•    Investigación y desarrollo: Una simulación sencilla se puede usar para probar la factibilidad técnica y económica del proyecto.
•    Etapa crítica en la toma de decisiones: Se prueban diferentes alternativas de proceso y condiciones de operación y se toman decisiones.
•    Planta piloto: Simulación con modelos más sofisticados para obtener mejores estimaciones de las condiciones de operación a escala industrial.
•    Diseño: La simulación proporciona todos los datos de proceso requeridos para el diseño detallado de los diferentes equipos.
•    Simulación de plantas existentes: Puede ser muy útil cuando es necesario cambiar las condiciones de operación, o cuando se quieren sustituir materias primas.


 

Así mismo, la  simulación de procesos y sistemas puede lograr:
•    Mejorar el entendimiento de cómo opera el sistema.
•    Disminuir los costos asociados con la experimentación en el sistema real (ej: prueba y error en el sistema real)
•    Disminuir el riesgo de error en sistemas reales o en papel.


En la simulación de procesos y de sistemas, las decisiones son predefinidas por quien modela en la forma de reglas de decisión y variables de operación. Además, la simulación de procesos es efectuada en tiempo “comprimido” (o acelerado) en vez de tiempo real. Esto permite a quien modela correr la simulación miles de veces más rápido que el tiempo real y permite correr una multitud de experimentos en un corto periodo de tiempo. Esto sin duda ayuda a entender el modelo a una velocidad muy rápida.


La  Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro”, a través del  Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales,  tiene en servicio la Planta Piloto y Simulación de los procesos de Peletización, piroconsolidación y reducción, que le han permitido a la empresa tener la posibilidad de realizar adecuaciones en  el diseño, caracterización, optimización y monitoreo de los procesos y productos asociados a los procesos primarios de la empresa.


En estas instalaciones se cuenta con equipos que simulan los Procesos de Reducción Directa y Peletización, así como de caracterización de minerales hierro, calcáreos y dolomíticos, con personal técnico, supervisorio y de investigación altamente capacitado y formados para dar respuesta a los procesos productivos desde el punto de vista de investigación y asesoria técnica, garantizando resultados conforme a la practicas de calidad y a las normas internacionales. Esto, ha permitido desarrollar más de 67 estudios especiales, 5 consultas técnicas de investigación y 23 proyectos de investigación, dando respuestas a distintos temas relacionado con los procesos y los productos primarios de Sidor, permitiendo la adecuación ante situaciones de cambio.


Para más detalle contactar: Kiamarís Gorrín, Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.; William Barrios, Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla. 

Revista Mundo Ferrosiderúrgico: Una ventana al investigador de la cadena del hierro-acero.

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La Revista Mundo Ferrosiderúrgico es una publicación electrónica de frecuencia bimestral, de corte técnico-científico, que tiene como objetivo principal la divulgación de los estudios y desarrollos existentes en el sector ferrosiderúrgico en materia de ciencia, tecnología e innovación, gestión y transferencia del conocimiento, así como las condiciones del mercado de la cadena productiva. Es editada por el Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento (CIGC) de Ferrominera Orinoco, específicamente por el Departamento de Investigaciones Aplicadas. Comenzó como una publicación de Informes de Mercado en febrero del año 2012, y luego resurgió como una respuesta a la necesidad de Ferrominera Orinoco de proyectar y divulgar los trabajos de investigación que se generan en la organización, expandiéndose más tarde a las empresas del sector ferrosiderúrgico, universidades y afines a la cadena del hierro y acero. Es una oportunidad de promoción y proyección para la comunidad científica, tecnológica e industrial, regional, nacional e internacional, involucrada con el sector de la minería y metalurgia del hierro así como de la siderurgia.


Como todo proyecto, la Revista Mundo Ferrosiderúrgico surge a partir de una idea. Se materializa en el tiempo con el empeño, la dedicación y la mejora continua. La primera edición, publicada en febrero de 2012, dedicada enteramente al mercado ferrosiderúrgico, y centrada en el mercado spot del mineral de hierro y sus perspectivas según la opinión de los expertos del sector, abren paso al continuo reporte de las actividades que han producido hasta el momento 29 ediciones, en donde se han publicado 103 artículos con la participación de 135 autores, coautores y colaboradores. Según la naturaleza de los artículos se clasificaron en artículos de Mercado, artículos de Investigación, artículos de Análisis e Información y artículos de Proyectos de Mejora. De estos 103 artículos, 59 se han clasificado como de Investigación y 18 de Mercado, cumpliendo de esta forma con los principales pilares de la línea editorial. Esta particularidad así como la de enmarcarse dentro de una cadena productiva específica (Hierro-acero), pero con amplitud en las áreas de conocimiento que la soportan, convierten a la publicación en una pionera y única en su estilo, no sólo a nivel nacional sino también a nivel internacional. Una revista híbrida con alto nivel técnico y lectura ligera de ciencia y tecnología que permite no sólo la divulgación de trabajos científicos, sino también de artículos y secciones de interés general en materia de ciencia y tecnología engranados con una ameno diseño gráfico que atrae a muchos lectores que le huyen a la rigidez de las tradicionales revistas científicas.

La figura 1 muestra gráficamente como se han distribuido por tipo los artículos publicados en las 29 ediciones, mostrando una clara tendencia hacia la publicación de artículos de Investigación con más de la mitad de las publicaciones.


Figura 1. Distribución de artículos por tipo.

Luego de establecer como principal objetivo, incentivar el trabajo científico en Ferrominera Orinoco, comenzó la expansión de la publicación hacia empresas e Instituciones con trabajos enmarcados en la cadena ferrosiderúrgica. La figura 2 nos muestra como ha sido la distribución de esos 103 artículos según la institución o empresa. Se muestra que en estas primeras 29 ediciones aproximadamente un tercio de los artículos provienen de externos a Ferrominera, siendo la Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro” (SIDOR), por medio del Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales (IIMM) con un 14%, la institución foránea que mayormente ha contribuido con 16 artículos. La participación de universidades, empresas del sector, etc., se han proyectado como autores directos, coautores y colaboradores de los distintos artículos.



Figura 2. Distribución de artículos por Institución.

La Revista Mundo Ferrosiderúrgico es publicada en el sitio web http://issuu.com/mundoferrosiderurgico, y en lo que respecta a las estadísticas de lecturas externas en la página se puede observar en la figura 4 que desde la primera publicación en dicho sitio (Edición Nº 4), hasta la Nº 29, la revista Mundo Ferrosiderúrgico tiene un total de 3.110 lecturas, que según los parámetros de la página, se refiere a las veces que un usuario abrió la publicación por más de dos segundos.





Figura 3. Lecturas en Internet de la ediciones de la Revista undo Ferrosiderúrgico.
FUENTE: http://issuu.com/mundoferrosiderurgico 29/06/2017.

Una interesante estadística que se refiere a los países de origen de donde son los lectores de las publicaciones, nos muestra que hasta la edición No 29, la Revista Mundo Ferrosiderúrgico ha sido leída en 15 países (Venezuela, Colombia, Chile, México, USA, España, Argentina, Reino Unido, Canadá, Perú, Austria, El Salvador, Ecuador, Uruguay y Guatemala). Estos lectores son sólo los registrados en la página y no coinciden con el número de lecturas de la figura 3, sin embargo es una referencia que nos permite observar lo internacional que se ha vuelto la publicación. Después de Venezuela, Colombia y Chile son los países en donde más se han interesado por la publicación. Le siguen México, EE.UU, Perú y Argentina. Por Europa se encuentran España, Reino Unido y Austria. Y finalmente de una forma discreta pero no menos importante por la proyección, aparecen Canadá, El Salvador, Guatemala, Uruguay y Ecuador, de este lado del mundo.




Figura 4. Número de países de usuarios registrados en ISSUU que han leído la revista Mundo Ferrosiderúrgico por edición.
FUENTE: http://issuu.com/mundoferrosiderurgico 29/06/2017.


CONCLUSIONES
La revista Mundo Ferrosiderúrgico ha tenido una evolución significativa en sus primeras 29 ediciones en busca de la mejora continua, que se evidencia en los cambios tanto en la estructura de diseño de la publicación, así como en el aumento de la comunidad lectora y de autores. El proyecto materializado avanza en la medida de las necesidades de Ferrominera y del sector ferrosiderúrgico nacional e internacional. La inclusión de las empresas de la Corporación Siderúrgica de Venezuela le ha dado una marcada aceptación y aumento del número de lectores.

El ser una publicación digital tiene la ventaja de contribuir con el medio ambiente por ser de distribución 100% digital y evitar el uso de papel, aunque es imprimible desde la página web; además, el formato digital permite controlar mejor las variables estadísticas, para de esta forma mejorar la proyección y el aumento de los lectores.

PROYECCIONES
La revista Mundo Ferrosiderúrgico tiene como principal objetivo aumentar la calidad y cantidad de sus artículos, para en un futuro convertirse a en una publicación arbitrada e indizada, que le permita a los investigadores del sector ferrosiderúrgico contar con una ventana que aumente su background profesional y cumplir con requisitos académicos para la formación de investigadores de alto nivel que necesita la cadena productiva, sin dejar de ser una amena lectura para los interesados en los avances tecnológicos de la cadena del hiero y el acero, y de las ciencias en general.

La inclusión del sector universitario será uno de los nuevos retos para la publicación. De esta manera se podrá anexar tan importante núcleo de innovación y desarrollo a la cadena productiva y mostrar reconocimiento al trabajo diario desarrollado por nuestras universidades, sus profesores y sus estudiantes. De esta forma se pretende contribuir a fomentar la cultura y formación de estos nuevos investigadores, así como la sociabilización del conocimiento, siendo el medio de publicación adaptado a las necesidades actuales propias de la región y del país.



Figura 5. Edición No 29 de la Revista Mundo Ferrosiderúrgico. Junio 2017
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@Ferrosiderurgic
Mund Ferrosiderúrgico
@mundoferrosiderurgico



Por:
Siullman Carmona
Licenciado en Química
Editor Revista Mundo Ferrosiderúrgico
Jefe Departamento Investigaciones Aplicadas
Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento
FERROMINERA ORINOCO, C.A
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