HomeOptimización de materia prima y costos de producción para plantas de acero integradas
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Las plantas de acero integradas están repletas de oportunidades para implementar soluciones que les permitan ingresar a la denominada Industria 4.0. Las personas pueden pensar en muchas iniciativas de reducción de costos en diferentes etapas del proceso desde una perspectiva operativa. No obstante, no debemos olvidar que el Análisis avanzado también se puede aplicar a un nivel más estratégico, en donde las decisiones valen millones de dólares.
Piense en cómo el uso de ciertas materias primas afecta el costo de procesamiento y la capacidad de producción, además del balance energético general de toda la planta. Cualquier decisión estratégica tiene tantas repercusiones en toda la cadena de producción que se vuelve imposible que un ser humano, inclusive con la asistencia de hojas de cálculo, esté seguro de su eficacia.
El impacto de la materia prima
En una planta de acero integrada, el costo de los materiales responde por el 75 % del costo de producción. Con dicha proporción, adquirir los materiales más baratos parece una opción razonable. Sin embargo, el material afecta fuertemente el propio proceso (rendimiento y requisitos de energía), y puede generar un aumento en los costos futuros para eliminar elementos químicos no deseados, por ejemplo. Una particularidad única de las plantas de acero integradas es que la calidad de los materiales afecta toda la cadena productiva. Podemos pensar en:
- El azufre de carbones que va al acero, si no se lo elimina correctamente
- El fósforo del mineral que va al acero, si no se lo elimina correctamente
- Elementos residuales de materiales reciclados
Asimismo, algunas propiedades de materiales, junto con las decisiones operativas, determinan la calidad de los productos intermedios, la cual afecta de manera directa los procesos posteriores.
Decisiones entre departamentos
Debido al hecho de que la producción de acero es una cadena con muchos procesos (incluida la planta de coque, la planta sinterización, el alto horno, la refinación primaria y secundaria), la mayoría de las decisiones se deben acordar entre los diferentes departamentos.
Estos son algunos ejemplo:
- La calidad de los productos intermedios (DI del coque, CSR, CRI, RDI del sinter, SI, TI) afecta la permeabilidad del alto horno y, como consecuencia, el ritmo y el costo de producción (por ej., inyectar más o menos carbón en las toberas o usar más o menos pellets para compensar la carga de baja calidad)
- La composición del arrabio afecta el equilibrio térmico en el convertidor y el consumo de mezcla
- Las materias volátiles en carbón producen más gas de horno de coque, lo que permite reducir la compra de gas natural (consumido en los demás departamentos)
Las especificaciones químicas o físicas son una forma práctica de coordinar estas decisiones con respecto a la calidad de los productos intermedios. No obstante, generalmente provienen de un compromiso supuestamente justo, no de un análisis cuantitativo real. Asimismo, la calidad de los productos intermedios depende en gran medida de la materia prima, cuyos precios pueden variar significativamente. De esta forma, la revisión de las especificaciones debe acompañar las variaciones de precio.
También es una cuestión de…microeconomía
Las personas solían comparar el costo de producción con el precio de adquisición para determinar el nivel “óptimo” de producción. Parece lógico, ¿no es así? El problema se da cuando esta comparación se basa en el “costo de producción promedio”, cuando debería haberse realizado con un costo de producción marginal (mucho más difícil de calcular cuando no cuenta con ningún modelo matemático…)
¿Por qué los costos promedio y marginal son tan diferentes en la producción de hierro y acero? Estos son algunos ejemplos:
- En general, se prioriza el uso de materiales baratos y “no tan malos”. De esta manera, la última tonelada generalmente se produce con materiales más costosos
- Las máquinas de sinterización necesitan cal para lograr el ritmo más elevado. No obstante, el consumo de cal evoluciona de manera exponencial con respecto a la productividad.
- Un ritmo elevado de producción en un alto horno requiere una carga más costosa (más pellets o un mineral de alta calidad)
El costo marginal también es el indicador empleado para tomar la decisión correcta con respecto a la compra de materiales alternativos, por ejemplo pellets como sustituto de la sinter o chatarras como sustitutos del arrabio. De manera similar, el coque se puede producir in situ o se puede adquirir de proveedores.
Los tomadores de decisiones deben estar respaldados por datos y herramientas confiables. Dada dicha complejidad, la única forma de tomar las decisiones correctas con respecto a todos los temas presentados anteriormente es a través de un modelo matemático. Debe contener todas las relaciones empíricas y teóricas entre calidad, producción, requisitos de combustible y emisión de contaminantes (que puede influir en la compra de algunos materiales). El costo y la ganancia generalmente son indicadores que se minimizan y maximizan respectivamente.
Muchas plantas de acero integradas ya están usando dicho modelo: CSN, Gerdau, Usiminas, Ternium, CSP, entre otras. Todas sus decisiones estratégicas se están optimizando a través de un modelo a medida, adaptado para cada planta.
Han percibido impresionantes ahorros continuos en costos, lo cual continúa siendo el principal objetivo de implementar dichas tecnologías.
