Fases Esenciales del Diseño y Construcción de una Planta Siderúrgica

Una planta siderúrgica es un proyecto de alta intensidad de capital que necesita un tiempo muy largo para su construcción y puesta en marcha. Además, la planta debe operar durante un número muy grande de años después de la puesta en marcha y, durante este período, debe hacer frente a los cambios en el entorno operativo. Por tanto, la toma de decisiones adecuada es de suma importancia durante las diferentes fases de la planta hasta la puesta en marcha. Cualquier decisión errónea durante la fase de implementación puede crear muchos problemas para el personal operativo y tendrán que convivir con el problema durante toda la vida de la planta. Se describen aquí las diversas fases del diseño de una planta siderúrgica y las decisiones necesarias durante estas fases.

Selección de la Gama de Productos

La planta siderúrgica se establece para producir ciertos productos de acero primarios requeridos por los clientes. Durante la producción de productos primarios, también se producen algunos productos secundarios y subproductos que deben venderse. La selección de la gama de productos es un proceso de toma de decisiones muy importante, ya que la selección de tecnología y proceso de producción en la planta depende de la gama de productos. Los criterios para la selección incluyen estudio de mercado, proyecciones de demanda futura por agencias confiables, y políticas y proyecciones gubernamentales. Otro criterio importante es el tipo de mercado al que la planta servirá después de la puesta en marcha: (i) uso cautivo, (ii) mercado local, (iii) mercado nacional, (iv) mercado de exportación, o (v) todos ellos.

Selección del Sitio y Adquisición de Terrenos

Una vez congelada la gama de productos, el siguiente paso es la selección del sitio para la planta. La selección de un sitio adecuado es una actividad muy crítica, ya que la inversión es muy grande e influye mucho en la economía del área. Es una decisión estratégica que no puede cambiarse una vez tomada. Los cambios en el sitio seleccionado solo pueden hacerse con una considerable pérdida de tiempo y dinero. Normalmente, la selección final del sitio se hace después de evaluar varios sitios. Los detalles de las actividades para la selección del sitio se describen en el artículo [enlace].

El terreno para la planta debe adquirirse en el sitio seleccionado. Además del terreno necesario para la planta e instalaciones, el terreno a adquirir debe incluir: (i) terreno para cinturón verde según norma, actualmente 33% del terreno necesario para la planta e instalaciones, (ii) terreno para accesos viales y ferroviarios, (iii) terreno para línea de alta tensión entrante, (iv) terreno para instalaciones de recepción de agua, y (v) terreno para instalaciones de vivienda para un cierto porcentaje de empleados.

Informe de Factibilidad

La preparación del informe de factibilidad (IF) es el siguiente paso. El IF puede ser un informe breve a veces llamado nota técnica, informe de factibilidad detallado (IFD), o informe de factibilidad techno-económico (IFTE). Antes, después del IF, era práctica preparar un informe de proyecto detallado (IPD). Sin embargo, el IPD no se hace actualmente.

El IFTE es el documento más importante ya que es la base para todo el trabajo futuro. Es importante que el IFTE se prepare con mucha atención y gran precisión. El IFTE es necesitado por las instituciones financieras para financiar el proyecto. El IFTE contiene los siguientes aspectos del proyecto:

• Escenario general
• Gama de productos conteniendo primarios, secundarios y subproductos
• Selección de tecnología y proceso para la planta
• Balance de materiales y desarrollo de diagrama de flujo de proceso para toda la planta
• Determinación de requisitos de materias primas, especificaciones, recepción y manejo
• Finalización de la distribución general de la planta
• Detallado preliminar de procesos y equipos y desarrollo de distribuciones preliminares de talleres
• Detallado preliminar de procesos y equipos auxiliares y desarrollo de distribuciones preliminares. Una distribución típica para una planta de separación de aire se muestra en Fig. 1
• Determinación de requisitos de energía, agua, combustible y servicios y facilidades de recepción, manejo y almacenamiento
• Balance de gas, energía y agua para la planta
• Descripción de logística interna de la planta
• Determinación de requerimiento de mano de obra para construcción y operación y recomendaciones para planes de colocación
• Proyección de requerimiento de materiales de construcción
• Cronograma de construcción de la planta en suficiente detalle
• Cálculo de costos de proyecto y operativos
• Cálculo de rentabilidad y TIR (tasa interna de retorno) sobre un período

Fig. 1 Distribución típica de taller para una planta de separación de aire

Actividades Post-Informe de Factibilidad

Tras la preparación del IFTE, varias actividades deben completarse antes de que inicien las actividades de ingeniería detallada y construcción. Estas son:

• El IFTE, una vez aceptado por los propietarios, se presenta a instituciones financieras para asegurar financiamiento.
• El trabajo de autorización ambiental (AA) se da a una agencia autorizada. La AA es un proceso que consume tiempo y el trabajo debe comenzar lo antes posible. Puede iniciarse a mitad de la preparación del IFTE. Pasos importantes: alcance, audiencia pública, NOC de autoridades locales de control de contaminación, preparación de evaluación de impacto ambiental (EIA) y plan de manejo ambiental (PMA) según normas y su presentación, y defensa del informe ante autoridades. La preparación de EIA y PMA lleva tiempo ya que debe basarse en datos de campo reales recolectados en el sitio. Las actividades de construcción solo pueden iniciar tras recibir la AA.
• Asignación de energía y agua de agencias estatales tanto para construcción como operación.
• Gobierno debe ser abordado para asignación de minas y, hasta que se haga, se debe firmar MOU con proveedores líderes de materias primas para asegurar suministro.
• Aprobaciones de otras autoridades regulatorias: inspectoría de fábricas, ferrocarriles para movimiento de materiales, inspectoría laboral, inspector de electricidad, etc.
• Levantamiento del terreno en el sitio y nivelación
• Reclutamiento de mano de obra de construcción
• Construcción de muro perimetral y puestos de seguridad
• Obras habilitantes: camino de acceso, línea férrea, instalaciones de energía y agua de construcción, comunicaciones, almacenes, oficinas, comedores, centro de primeros auxilios, instalaciones contra incendios, colonias temporales, planta de preparación de concreto, adquisición de equipos móviles y de transporte, etc.
• La organización debe desarrollar un departamento de archivo de planos para que todos los planos y documentos recibidos se guarden sistemáticamente y se emitan a consultores y contratistas cuando se necesiten. Para registro, se debe mantener una copia "no emitir" y una copia de referencia en el archivo.

Contratación de Planta y Equipos

La actividad de contratación puede iniciar inmediatamente después de iniciar la actividad de autorización ambiental. Sin embargo, los pedidos reales deben hacerse cuando hay progreso suficiente respecto a la AA. Para la contratación, la planta completa se divide en varios paquetes. El número no debe ser demasiado grande, ya que muchos paquetes necesitan una estructura mayor en la planta cuya utilidad no existirá una vez puesta en marcha. La planta y equipos pueden contratarse llave en mano completa o parcialmente, excluyendo obra civil, estructuras y montaje. Un ejecutivo de la organización es responsable general de cada paquete, coordinando actividades internas y con el proveedor. Las actividades involucradas son:

• Preparación de especificaciones estándar generales (ESG) comunes para toda la planta y parte de todas las consultas de licitación.
• Preparación de especificación de licitación por paquete. Cada una debe tener cuatro partes: (i) especificación técnica, (ii) especificación comercial, (iii) listado de normas aplicables, y (iv) ESG.
• Invitación a licitación con las cuatro especificaciones a partes preseleccionadas. Normalmente se adopta proceso de licitación limitada para obtener ofertas útiles.
• Recepción de ofertas
• Evaluación por equipo de ejecutivos cubriendo todas las disciplinas de la especificación.
• Negociación con la parte seleccionada
• Aprobación de la negociación y colocación de pedido

Actividades de Ingeniería Post-Pedido

Las siguientes son las actividades de ingeniería post-pedido:

• Tras recibir el pedido, el proveedor actualiza la distribución del taller, la parte relevante de la distribución general, cronograma de entrega y construcción y los congela en la reunión de arranque con la organización y su consultor. Se congelan condiciones de puntos de toma para energía, agua, servicios y combustibles.
• El proveedor proporciona datos de retroalimentación para dibujos de construcción civil y estructural a preparar por consultor o proporciona los dibujos según condiciones del contrato.
• Se estiman cantidades para obras civiles y estructurales y se fija contratista.
• Dado que la obra civil es grande, se construyen y ponen en marcha una o dos plantas de preparación de concreto en el sitio.
• Acción de adquisición para cemento, barras de refuerzo, perfiles de acero, chapas para techos y paredes, arena y grava, iniciando y manteniendo stock seguro para asegurar continuidad.
• Inicio de obra civil. Tener en cuenta interrupción por temporada de lluvias en la planificación.
• Inicio de fabricación de estructuras para que estén listas cuando lo estén sus cimentaciones.
• Listas de equipos, repuestos de puesta en marcha, consumibles, repuestos operativos, dibujos de disposición general (GA), especificaciones de equipos mayores, diagramas de tubería e instrumentación (P&I), diagramas de flujo para agua, servicios y vapor, filosofía y esquema de control, y diagramas unifilares de energía, presentados por proveedor para aprobación.
• Manual de montaje de equipos suministrado antes del inicio del montaje.
• Dibujos de fabricación con especificaciones detalladas para adquisición de repuestos de movimiento rápido y operativos, así como listas de repuestos de dos años y repuestos de seguro, presentados por proveedor para que la organización inicie adquisición a tiempo.
• Grúas y equipos de manejo montados a tiempo para que equipos de taller puedan montarse con instalaciones permanentes en la medida posible.
• Suministros de equipos regulados para colocarse inmediatamente en cimentación al recibirse. Instrucciones de manejo deben llegar antes para equipos sensibles a daños.
• Montaje de equipos por contratista bajo supervisión de representantes del proveedor.
• Normas de seguridad de construcción e incendios seguidas estrictamente para evitar accidentes.
• Actividades del proveedor y contratistas monitoreadas regularmente. Reuniones de revisión regulares para coordinar y tomar acciones correctivas asegurando progreso uniforme según cronograma.
• Revisiones de distribución general y de talleres ocurren continuamente; se debe mantener una distribución maestra para evitar confusión sobre la revisión válida.

Actividades de Puesta en Marcha

Los siguientes son aspectos importantes durante la puesta en marcha:

• Iniciar después de montaje completo y firma de protocolo por todos los involucrados.
• Manuales de puesta en marcha y operación recibidos con antelación.
• Todo el personal operativo disponible en sus posiciones tras formación adecuada.
• Todos los repuestos de puesta en marcha, repuestos operativos y consumibles disponibles en sitio.
• Deseable que suministros permanentes de agua y energía estén disponibles.
• Materias primas necesarias adquiridas y disponibles en área de almacenamiento.
• Actividades en secuencia: instalaciones auxiliares necesarias para unidades principales comisionadas y estabilizadas antes de comisionar unidades principales.
• Carga de líneas antes de iniciar actividades.
• Supervisión por representantes de puesta en marcha del proveedor.
• Inicio con prueba sin carga por período recomendado para unidades individuales. Tras eliminar fallos, prueba integrada sin carga por período recomendado. Rectificar fallos detectados.
• Tras completar actividades, firmar protocolo.
• Recepción de materiales en silos de almacenamiento.
• Seguir todas las normas de seguridad durante puesta en marcha para prevenir incidentes.

Actividades Post-Puesta en Marcha

Los equipos de la planta se ponen en carga y las actividades de producción comienzan con precaución para evitar problemas iniciales.

• Tras estabilizar la producción y alcanzar un nivel respetable, se pide al proveedor demostrar garantía de rendimiento según términos del contrato.
• Tras prueba exitosa de garantía, la producción regular puede continuar.