Reparaciones Capitales Integrales de Altos Hornos: Revestimiento, Reparación de Carcasa y Revisión de Equipos

Las reparaciones capitales de un alto horno son aquellas que se emprenden al finalizar una campaña del horno. Durante estas reparaciones, los trabajos principales que normalmente se realizan son: (i) revestimiento del horno, (ii) reparación de las partes dañadas de la carcasa, (iii) revisión mayor de todos los equipos con sustitución de componentes desgastados, (iv) sustitución de aquellos equipos, instrumentos y elementos de automatización que se han vuelto obsoletos o han completado su vida útil, y (v) trabajos de modificación cuya necesidad se detectó durante el funcionamiento del alto horno en la campaña recién finalizada.

Dado que una campaña de alto horno dura mucho tiempo (10 a 20 años), se producen avances tecnológicos durante este período. Por tanto, resulta necesario incorporar estas mejoras tecnológicas en el alto horno durante las reparaciones capitales. Esto mantiene el horno actualizado para su nueva campaña.

Las reparaciones capitales también brindan la oportunidad a la planta siderúrgica de mejorar las características del revestimiento del horno y aumentar el volumen interno y, por tanto, la capacidad del alto horno. La mejora en las características del revestimiento también contribuye a prolongar la vida de la campaña del horno.

Planificación de las reparaciones capitales

Las reparaciones capitales del alto horno son normalmente una actividad con plazos definidos que debe completarse en el menor tiempo posible y dentro del presupuesto asignado, por lo que una planificación precisa y detallada es muy importante para la finalización exitosa de las reparaciones. La planificación debe realizarse al nivel de detalle minuto. El éxito en la finalización oportuna de las reparaciones capitales dentro de los costos estimados depende de qué tan precisa y detallada haya sido la planificación.

Las actividades principales que deben planificarse para las reparaciones capitales del alto horno incluyen: (i) trabajos preparatorios, (ii) actividades de ingeniería, (iii) apagado, vaciado de salamandra y enfriamiento del horno, (iv) disposición de accesos para personal y materiales al interior del horno, así como iluminación, ventilación y plataformas de trabajo para laborar dentro del horno, (v) desmantelamiento de refractarios viejos, placas/staves de refrigeración desgastados y atascos junto con la eliminación de escombros, (vi) corte y eliminación de placas de carcasa dañadas y adquisición y soldadura de nuevas placas, (vii) adquisición e instalación de refractarios del horno, (viii) revisión de equipos con sustitución de componentes desgastados, (ix) sustitución completa de equipos, instrumentos y elementos de automatización obsoletos incluyendo su adquisición, (x) ejecución de trabajos de modificación donde sea necesario, (xi) realización de revisión, mantenimiento y trabajos de modificación en casas de colada, casas de carga, casas de bombas, planta de limpieza de gases y planta de granulación de escoria, etc., (xii) pruebas de presión del horno y secado, precalentamiento y enfriamiento de los refractarios, (xiii) encendido del horno y apertura de bocas de colada, y (xiv) colada de la primera escoria y metal en la nueva campaña.

La planificación de personal y materiales, incluyendo consumibles, así como de equipos de izado, herramientas y aparejos, son actividades de planificación importantes. La planificación del personal es crucial ya que se necesita una gran fuerza laboral por un corto período. Entre el personal, albañiles, montadores y soldadores capacitados son las categorías de mayor demanda durante las reparaciones capitales. Generalmente, estas categorías no están disponibles localmente en las cantidades requeridas y deben traerse de fuera.

También es importante para la planificación la logística de materiales, ya que las reparaciones capitales implican el movimiento de una gran tonelada de una variedad de materiales en un corto intervalo de tiempo. La flota de transporte debe ajustarse a este requisito. Dado que se genera una gran cantidad de escombros durante las reparaciones capitales, el área de vertido de escombros debe identificarse y no estar muy lejos del sitio de reparaciones. La distancia del área de vertido influye en el requerimiento de la flota de transporte.

La mecanización del trabajo de reparaciones capitales reduce el tiempo de paro del horno y afecta la planificación. La planificación debe realizarse tras tomar una decisión sobre el grado de mecanización durante las reparaciones. La mecanización total requerirá la disponibilidad de máquinas desladrilladoras del tamaño que pueda alojarse dentro del alto horno, retroexcavadoras y/o bobcats, transportadores portátiles, montacargas, elevadores para izar materiales, etc.

También se necesita planificación para el almacenamiento sistemático de los elementos de reparación capital para que estén disponibles en el momento necesario sin pérdida de tiempo.

El tiempo necesario para las reparaciones capitales se reduce si ciertos trabajos, que pueden realizarse en paralelo, se planifican de esa manera. Sin embargo, al planificar trabajos en paralelo, la seguridad del personal debe mantenerse en mente. Deben planificarse suficientes elementos de seguridad como cascos, guantes, calzado de seguridad, mascarillas, gafas de soldador, equipos de respiración, monitores de CO y elementos de seguridad eléctrica, etc.

Las actividades de planificación de las reparaciones capitales para el alto horno comienzan mucho tiempo antes de que el horno se apague realmente. Comienzan con el listado de todos los elementos de trabajo mayores y menores que se requieren durante las reparaciones. Tras el listado, se hace una estimación aproximada del costo y se obtienen aprobaciones para que los artículos de largo plazo de entrega puedan pedirse y asegurar su entrega oportuna. El costo se actualiza al completar la planificación.

Cuando se completa la planificación detallada, se elaboran diagramas de Gantt y diagramas PERT para el seguimiento cercano del progreso de los trabajos de reparación capital.

Actividades preparatorias y de ingeniería

Las actividades preparatorias son aquellas que se realizan mientras el horno aún está en funcionamiento. Estas actividades facilitan la disponibilidad oportuna de materiales durante las reparaciones capitales y evitan retrasos en ese momento. Ejemplos: preparación para el vaciado de salamandra, disponibilidad de agua a la presión adecuada en la parte superior del horno para enfriamiento y enfriamiento tras el vaciado, disposición de instalaciones para la instalación de sopladores e iluminación en diferentes niveles del alto horno, disposición de espacio de almacenamiento y almacenamiento de materiales en esos almacenes en diferentes partes y niveles del horno para reducir el movimiento de materiales durante las reparaciones, fabricación de plataformas de trabajo para usar durante las reparaciones (algunas pueden colgarse desde la parte superior), instalaciones en la parte superior del horno para colgar la plataforma de trabajo, instalación de equipos de izado y aparejos como polipastos, telferes, etc. que se usarán durante las reparaciones, cableado temporal si es necesario para sopladores, iluminación y otros equipos temporales, disponibilidad de suficiente material de andamios que pueda ensamblarse rápidamente dentro del horno, etc.

Algunos de los trabajos mencionados requerirán actividades de ingeniería como preparación de dibujos de fabricación, trazado de cables y tuberías temporales, instalación de bombas de refuerzo para agua, etc.

Apagado, vaciado de salamandra y enfriamiento del alto horno

El proceso de apagado del alto horno se explica en un artículo separado disponible en el enlace https://www.ispatguru.com/methods-of-shutting-down-a-blast-furnace/. Una precaución necesaria durante el apagado: el agua y vapor utilizados para enfriar los gases superiores se disocian en hidrógeno y oxígeno. El aumento de cantidad de hidrógeno y oxígeno puede formar mezcla explosiva, por lo que el monitoreo continuo del análisis de gases superiores es esencial. Los gases superiores se analizan normalmente en un cromatógrafo de gases.

El proceso de vaciado de salamandra se explica en detalle en artículos disponibles en los enlaces https://www.ispatguru.com/methods-of-shutting-down-a-blast-furnace/ y https://www.ispatguru.com/salamander-tapping-for-capital-repairs-of-blast-furnace/.

El enfriamiento y enfriamiento del horno con agua rociada desde la parte superior es una actividad importante que se emprende tras el vaciado de salamandra. Esto se hace para acelerar el enfriamiento del horno a temperatura ambiente. Sin embargo, la cantidad de agua rociada al principio debe controlarse para evitar la formación de mezclas explosivas por disociación del agua en hidrógeno y oxígeno. La cantidad de agua puede aumentarse después de que la temperatura del horno baje a un nivel donde la reacción de disociación del agua no ocurra.

Después de que el horno se enfría, se purga con nitrógeno para eliminar gases nocivos (monóxido de carbono, etc.) que puedan estar presentes en el horno.

Actividades de reparaciones capitales

Las reparaciones capitales del horno comienzan después de que este se ha enfriado. Inician con el taponamiento de la línea de gas del alto horno, apertura de las aberturas permanentes del horno, extracción de toberas, refrigeradores y tubos de soplado, y desmantelamiento de equipos superiores para revisión. La carcasa del horno se corta de manera planificada en lugares apropiados para la entrada de personal, materiales y maquinaria. Se disponen iluminación y ventilación dentro del horno para que la gente pueda trabajar. Tras esto, se inspecciona el fondo del hogar para asegurar que toda la salamandra ha sido removida y el horno tiene un hogar limpio. Si queda salamandra, debe removerse aflojándola. A veces se necesita lanzamiento de oxígeno o uso de explosivos para remover la salamandra residual.

Tras asegurar un hogar limpio, comienza el trabajo de desmantelamiento del revestimiento viejo. Para ahorrar tiempo de desmantelamiento, se utiliza una máquina desladrilladora montada en plataforma suspendida móvil en algunos hornos. El desmantelamiento es seguido por la remoción de escombros y limpieza, que normalmente se realiza desplegando una retroexcavadora y transportador temporal. Tras la limpieza, comienza el trabajo real de reparaciones según la planificación, que incluye reparaciones de carcasa, erección de placas de revestimiento de garganta y staves de refrigeración, y revestimiento refractario.

El trabajo de revestimiento refractario es una labor masiva y es el trabajo principal que debe realizarse dentro del horno. Normalmente se lleva a cabo en paralelo en varios frentes usando plataformas colgantes. Es muy importante que los escombros del revestimiento del nivel superior no caigan sobre las plataformas de nivel inferior. También es importante que se realice bajo la supervisión cercana de ingenieros refractarios las 24 horas para asegurar la integridad del revestimiento. La presencia del ingeniero refractario también es necesaria para tomar decisiones in situ.

Actividades tras la finalización del revestimiento refractario

Después de completar el revestimiento refractario, todos los escombros del revestimiento deben removerse y el revestimiento debe ser inspeccionado por un equipo de ejecutivos junto con el contratista para asegurar la calidad e integridad del trabajo. Una vez verificado, los materiales de erección deben retirarse del horno. Luego, las placas de carcasa cortadas para la entrada se sueldan de nuevo y se realiza el revestimiento en esas áreas nuevamente bajo supervisión de un ingeniero refractario. Los equipos superiores se vuelven a ensamblar y las aberturas permanentes se cierran. Tras esto, se vuelven a colocar los refrigeradores, tubos de soplado y toberas, y el horno se somete a prueba de presión. Después, el horno está listo para el secado, precalentamiento y enfriamiento de los refractarios, que debe realizarse según el programa establecido. Tras el enfriamiento, hay necesidad de inspección de los refractarios. En muchos hornos actuales, para acelerar el proceso, se prescinde de las partes de precalentamiento e inspección. Hay casos donde se ha pasado directamente al encendido tras la prueba de presión. Sin embargo, no es deseable.

Después, el horno se enciende. Los detalles del secado del horno y el proceso de encendido se dan en un artículo separado en el enlace https://www.ispatguru.com/the-process-of-blowing-in-of-a-blast-furnace/.

Requisitos generales

Las reparaciones capitales son un trabajo gigantesco que debe realizarse en un espacio limitado. Una gran fuerza laboral perteneciente a numerosos contratistas trabaja simultáneamente. También se realiza trabajo extensivo simultáneamente en casas de bombas, casas de carga, planta de granulación de escoria, talleres, etc. El trabajo de revestimiento refractario en el espacio confinado del alto horno y el trabajo simultáneo en otros lugares requieren coordinación y supervisión efectivas y cercanas para evitar confusiones y malentendidos. Las comunicaciones durante las reparaciones capitales deben ser perfectas y todos los documentos que requieran referencia deben estar disponibles en el sitio. Por tanto, la oficina de sitio de las reparaciones capitales es el centro neurálgico y debe fortalecerse con personal ejecutivo de guardia las 24 horas que pueda tomar decisiones cuando sea necesario. También durante las reparaciones capitales, cualquier asunto relacionado con relaciones industriales debe evitarse en la planta.

Seguridad y servicios de emergencia

La seguridad del personal, materiales y maquinaria es la necesidad más importante durante las reparaciones capitales. Incluso un pequeño accidente puede retrasar la finalización de las reparaciones varios días y un gran percance puede causar una catástrofe. Además, los accidentes tienen un gran efecto desmoralizador en la fuerza laboral. Por tanto, la supervisión de seguridad las 24 horas por inspectores de seguridad con facultades para detener el trabajo en caso de violación de seguridad es muy importante. Es mejor pre-informar al inspector de fábrica sobre las reparaciones capitales que se emprenden en el alto horno.

También es importante que haya instalaciones adecuadas de lucha contra incendios en todos los pisos del alto horno. Incluso un pequeño incendio durante las reparaciones capitales tiene el potencial de alterar completamente el cronograma. Incendios mayores pueden causar catástrofe. Se necesita disponibilidad las 24 horas de camiones de bomberos y personal de bomberos durante las reparaciones capitales.

El sitio de reparaciones capitales del alto horno debe contar con instalaciones de primeros auxilios y disponibilidad las 24 horas de ambulancia para atender emergencias.

A continuación se muestran algunas fotografías (Fig. 1, 2 y 3) tomadas durante las reparaciones capitales del Alto Horno 1 de la Planta Siderúrgica de Visakhapatnam durante 2013.

Fig. 1 Fotografías de reparaciones capitales del AH 1 en Planta Siderúrgica de Visakhapatnam

Fig. 2 Fotografías de reparaciones capitales del AH 1 en Planta Siderúrgica de Visakhapatnam

Fig. 3 Fotografías de reparaciones capitales del AH 1 en Planta Siderúrgica de Visakhapatnam