Fabricación tolva para volquete

FABRICACIÓN DE TOLVAS PARA VOLQUETES

Universidad Católica de Santa María

Página 1

ÍNDICE INTRODUCCIÓN

7

RESUMEN EJECUTIVO

8

Capítulo I GENERALIDADES

9

2.1. Objetivos

9

2.1.1. Objetivo general

9

2.1.2. Objetivos específicos

9

2.2. Justificación

9

2.2.1. Crecimiento Minero

10

2.2.2. Aumento de construcciones en Arequipa

10

Capítulo II

MARCO TEÓRICO

12

2.1. Corte oxiacetilénico

12

2.1.1. Equipo de corte con oxiacetileno

12

2.1.2. Boquillas para corte

13

2.2. Corte por plasma

13

2.2.2. Esquema de funcionamiento

15

2.2.3. Comparación de los procesos de oxicorte y plasma

15

2.3. Soldadura MIG-MAG (GMAW)

16

2.3.1. Características

16

2.3.3.1. Tipos de transferencia en el proceso MIG/MAG 2.3.3.2. Equipo Capítulo III

EL MERCADO

17 17 18

3.1. Importaciones

18

3.2. Sectores

20

3.2.1. Sector minero

20

3.2.1.1. Cartera de proyectos mineros

21

3.2.1.1. Clasificación de las minas

22


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3.2.2. Sector construcción 3.2.2.1. Municipalidades

23 25

3.3. Demanda

25

3.4. Oferta

25

Capítulo IV

PROCESO DE PRODUCCIÓN

26

4.1. Partes de la tolva

26

4.2. Diseño de la tolva

30

4.2.1. Dimensionamiento 4.3. Procesos de producción 4.3.1. Recepción de materias primas

31 32

3.3.1.1 Acero de alta resistencia Hardox® 450

33

3.3.1.2 Acero A36

33

4.3.2. Trazado y corte

4.4.

30

33

4.3.2.1 Corte con oxiacetileno

33

4.3.2.2. Corte por guillotina

37

4.3.2.3. Corte por plasma

37

4.3.2.4. Doblado con plegadora industrial

37

4.3.3. Transporte piezas cortadas

38

4.3.4. Armado

38

4.3.5. Soldado y sellado

38

4.3.6. Ensamblado

39

4.3.7. Almacén de productos terminados

39

Soldadura en tolvas de volquetes

39

4. 4.1. Soldadura para el Acero Hardox® 450

39

4.4.2. Temperaturas de trabajo del Hardox®

39

4.4.3. Resistencia de los materiales de aportación

40

4.4.4. Materiales de aporte

41

4.4.5. Posición

42

Capítulo V

EVALUACIÓN ECONÓMICA


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5.1. Costos y evaluación económica

47

5.2. Material para la Tolva

47

5.3. Detalles de las Maquinas de Soldar

48

5.3.1. Detalles de los electrodos a usar 5.3.1.1. Detalle del gas de protección

49 49

5.3.1.2. Detalle Del Cálculo de la cantidad necesaria de Material de Aporte 49 5.4. Cálculo de la Mano de Obra

49

5.5. Comparación

50

Capítulo VI

51

RECOMENDACIONES

6.1. Plan de mantenimiento de tolvas

51

6.2. Normas para camiones volquetes

51

6.2.1. Situación de la carga con un mismo tipo de mercancía

51

6.2.2.

52

Situación de la carga con varios tipos de mercancías

6.3.3. Situación del vehículo volquete sobre el terreno en el momento del basculamiento

52

6.3.4. Situación de la mercancía durante la marcha

53

6.3.5. Peligro de muerte

53

Capítulo VII

CONCLUSIONES

54

Capítulo VIII BIBLIOGRAFÍA

55

Capítulo VIII

57

ANEXOS

58


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Agradecemos a José Cabrera por su tiempo y ayuda en este proyecto


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INTRODUCCIÓN

Los camiones se han ido especializando y tomando una serie de características propias del trabajo a realizar, en una evolución desde una simple caja cúbica, hasta la forma más adecuada según la materia a transportar. El Camión Volquete, también conocido como Camión Basculante, se utiliza para el movimiento de tierras y para el transporte de materiales en general. Los materiales de las tolvas deben tener ciertas cualidades especiales para que no se dañen, teniendo en cuenta el material a transportar. La caja basculante o tolva es parte de todo un sistema vasculante que descarga por vuelco el material. Transporta cargas de hasta 20Tm. En esta investigación no se tratara este sistema, solo la fabricación de la caja basculante o tolva como se llamara en todo el proyecto. La utilización más común de los camiones volquetes es en obras de excavaciones, construcción, rellenos y transporte de materiales como piedra o arena. El diseño de la tolva dependerá del material a transportar. El objetivo será hacerlo sin malgastar material pero que a su vez la tolva tenga propiedades mecánicas y físicas que prolonguen su vida útil y así abaratar costos si es que se desea entrar a esta industria. Por eso la fabricación de las tolvas toma un rol importante dentro de todas las partes del camión, así es que esta investigación busca desarrollar el proceso de diseño, y buscar la máxima eficiencia posible en los cinco principales procesos de producción de una tolva: trazado y corte, armado, soldado, sellado y ensamblado.

Universidad Católica de Santa María *Vascular: Moverse de un lado a otro girando sobre un eje vertical. Desplazarse a un lado y a otro respecto de un eje horizontal

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RESUMEN EJECUTIVO

El negocio de la fabricación de tolvas para volquetes está creciendo y seguirá haciéndolo mientras haya un desarrollo de la industria estable como el de nuestro país, esto debido a que cada vez habrá mayor adquisición de camiones volquetes que desde agosto del 2011 hacia agosto del 2012 se vio un incremento del 560.46% en las importaciones de estos, y como se verá más adelante la mayoría tendrá una tolva de una sola vida por lo que requerirá un cambio de tolva al menor costo posible y con una amplia gama de modelos y tipos. La fabricación de tolvas se lleva a cabo en fábricas con diferentes etapas de producción como se verá más adelante en este trabajo, es un proceso relativamente simple y no requiere mayores procesos de automatización. Por esto en Arequipa existen varias empresas metalmecánicas dedicadas a este rubro. La materia prima generalmente es importada como es el caso de la tolva estudiada en este proyecto, esto significa un costo mayor de producción pero al realizar cálculos de gastos generales, como se verá más adelante el margen de ganancia es adecuado para una fábrica mediana.


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Capítulo I GENERALIDADES

Gracias a la creciente industria de la construcción en obras civiles, viviendas, centros comerciales, y sobre todo en minería, en gran parte del territorio peruano, y gracias a que se puede importar cualquier tipo de vehículos pesados sin tolva, crea la necesidad de fabricación de dichas tolvas para volquetes, que se pueden utilizar para el transporte de material de construcción de escombros, arena, piedras o también para el transporte de trigo y otros insumos. La fabricación de tolvas es ambiciosa y de buena remuneración, puesto que tiene pocos inconvenientes para poderse realizar, porque su fabricación no está sujeto a materiales que varíen mucho sus precios; como por ejemplo en el caso del acero, que es un producto que no varía mucho a través de los años, con cambios casi imperceptibles en estos últimos años, de igual manera en la soldadura, no ha presentado grandes variaciones, más que el salario de los trabajadores que de acuerdo al gobierno, el sueldo mínimo varia y también a la categoría de los soldadores, que también pueden ser informales. 2.1 Objetivos 2.1.1. Objetivo general 

Analizar el proceso de fabricación de una tolva

2.1.2. Objetivos específicos   

Dimensionar una tolva de volquete semi-roquera que posea competitividad en el mercado en cuanto a calidad y cosos. Determinar costos de fabricación, de modo que exista una ganancia al fabricante. Estudiar el mercado peruano respecto al uso de volquetes y su requerimiento de tolvas.

2.2. Justificación El continuo crecimiento que viene teniendo nuestro país, sobre todo en las regiones del sur como Arequipa y Moquegua, en el área de la minería y construcción ha hecho que se incremente la demanda de volquetes de todo tipo y capacidad, esto incentiva a nuestro proyecto a estudiar el mercado y analizar económicamente lo que respecta a la fabricación de tovas, y poder tener ganancias.


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2.2.1. Crecimiento Minero La minería juega un rol importante en la economía peruana a través de la generación de valor agregado, divisas, impuestos, inversión y empleo. A nivel departamental, la importancia de la minería se influye potencialmente en la actividad económica, la transferencia de canon minero y la promoción de recursos para el desarrollo a través del aporte directo de recursos. A nivel nacional, los altos precios internacionales de los minerales, hacen que la minería sea una gran generadora de divisas a la economía, la generación de ingresos fiscales por impuestos y regalías mineras, la creación de empleos directos e indirectos, y el incremento del crecimiento potencial de la economía, lo que favorece al mercado de transporte de mineral y por lo tanto a la fabricación de tolvas. Respecto a las inversiones, es importante notar que el crecimiento económico peruano del periodo 2005-2011 se debe en buena medida a la ampliación de la capacidad productiva del país generada a través de la inversión, y el sector minero ha contribuido en este aspecto. Según el Ministerio de Energía y Minas (MEM), las inversiones del sector minero han adquirido una gran dinámica en nuestro territorio. En años previos al 2008, llegaron como máximo a US$ 1,600 millones y desde 2008 se observa un crecimiento significativo teniendo su máxima expresión en el 2011 cuando las inversiones llegaron a US$ 7,200 millones, como se ve en la siguiente grafica.

2.2.2. Aumento de construcciones en Arequipa Las construcciones en Arequipa, tanto civiles, públicas o privadas han aumentado considerablemente en 86% en los últimos 3 años, y se espera que siga aumentando, esta Universidad Católica de Santa María

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información fue proporcionada en el II Estudio Elaborado por el Instituto de la Construcción y el Desarrollo (ICD) de la Cámara Peruana de la Construcción (Capeco) en la Cámara de Comercio de Arequipa. La construcción con fines comerciales ha variado increíblemente, por la construcción de centros comerciales que se han realizado últimamente y también por proyectos de las municipalidades como reparaciones de pistas en la ciudad. Gracias al auge de la industria minera y agroindustrial, el incremento del costo de vida, mano de obra, son factores principales por los cuales el precio de construcción de viviendas, departamentos, centros comerciales y demás edificaciones seguirá en un crecimiento continuo; gracias al aumento de construcciones en Arequipa, permite una inversión importante para el transporte de materiales, lo que conlleva a la adquisición de volquetes, camiones y otros vehículos, lo que va a permitir la fabricación y venta de tolvas en un bue porcentaje del 10 al 15 % anual. Se verá más profundamente el tema del mercado en la minería y construcción en el capitulo III (3)


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Capítulo II MARCO TEORICO

2.1. Corte oxiacetilénico El corte con oxiacetileno, llamado a veces oxicorte, se utiliza solo para cortar hierro, acero al carbono y el acero de baja aleación. La fusión del metal tiene escasa importancia en el corte con oxiacetileno. La parte más importante del proceso es la oxidación del metal. Cuando se calienta un metal ferroso hasta ponerlo al rojo y, luego se le expone a la acción del oxigeno puro ocurre una reacción química entre el metal caliente y el oxigeno. Esta reacción, llamada oxidación, produce una gran cantidad de calor. 2.1.1. Equipo de corte con oxiacetileno El equipo básico para cortar es similar al que se utiliza para la soldadura, es decir suministro de gas, mangueras, reguladores y un soplete. Se pueden usar para el corte los mismos cilindros empleados para la soldadura. Como en el corte se consume mas oxigeno es preferible el sistema múltiple, se pueden usar las mismas mangueras que para la soldadura; pero, cuando se van a cortar piezas gruesas o se va a trabajar en forma continua se requiere una manguera de mayor diámetro a fin de tener un suministro adecuado de gas. Se usa el mismo tipo de reguladores; sin embargo, si se van a hacer trabajos grandes de corte, se requieren reguladores capaces de producir presiones mucho más altas. El soplete para corte es muy diferente del soplete para soldar. Las partes del equipo de oxicorte utilizado se ven en el siguiente esquema.

a. Reguladora de O2 b. Cilindro de O2 c. Reguladora de combust. d. Cilindro de gas combust. e. Mangueras. f. Soplete cortador. g. Arrestallamas.


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2.1.2. Boquillas para corte Las boquillas para corte están hechas con un anillo de agujeros o aberturas que rodean al agujero del oxígeno para corte. Cada uno de estos agujeros suministra una flama de precalentamiento, que produce una distribución uniforme del calor en todo el contorno del orificio del para oxígeno y permite cambiar en cualquier momento la dirección del corte. Si se cambia la boquilla para que vaya de acuerdo con el espesor del metal, se puede cortar casi cualquier espesor. Pueden ser: • Planas. • Ticónicas. • Divergente (High speed). Fig. Boquilla de oxicorte

2.2.

Corte por plasma

Consiste en establecer un arco eléctrico ionizando el gas circundante, luego se estrangula el gas haciéndolo pasar por una tobera de pequeño diámetro, de esta manera se obtiene un chorro de plasma a temperaturas que oscilan los 20.000°C. La velocidad del gas aumenta considerablemente debido al estrangulamiento, lo que produce un barrido del material líquido produciendo el corte. Los principales gases plasmagenos son: Argón, Hidrógeno, Nitrógeno, Aire o mezclas entre estos.


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2.2.2. Esquema de funcionamiento

2.2.3. Comparación de los procesos de oxicorte y plasma

PROCESOS OXICORTE

VENTAJAS 

   

Conveniente para el rango medio y alto de espesores. Aplicación económica de varias antorchas. Baja inversión inicial. Repuestos y consumibles de bajo costo. Posibilidad de biselar con tres antorchas simultaneas.

DESVENTAJAS 









PLASMA

 

Puede trabajarse con una o más antorchas. Corta todo material que




Baja calidad de corte debajo de 5 mm. de espesor. Deformación en materiales de bajo espesor que se debe corregir posteriormente. Por el gran aporte térmico el calor afecta una zona amplia. Baja precisión en el reposicionado en piezas grandes por el impacto térmico. Baja velocidad de corte en relación con otros procesos. Limitado a 160/180 en cortes secos y a 120 mm. en cortes bajo Página 13





 



 

2.3.

sea eléctricamente conductor. Ideal para el corte de aceros altamente aleados y aluminio aleado de medio o alto espesor. Muy apropiado para el corte de aceros dulces de hasta 30 mm. de espesor. Muy bajo aporte térmico durante el corte. Alta velocidad de corte, en algunos casos hasta 10 veces la del oxicorte. Cortes limpios sin necesidad de tratamientos posteriores. Fácil de automatizar. Con plasma bajo agua se consiguen cortes con muy baja deformación y reducción de ruido en el área de trabajo.



agua (siempre dependiendo del tipo de material). La sangría de corte es más grande que la producida por un laser.

Soldadura MIG-MAG (GMAW)

Es un proceso por arco eléctrico establecido entre el extremo del alambre aportado y la pieza, eso se da bajo un gas protector, este puede ser gas inerte (MIG) como el helio o el argón, para el caso del gas activo (MAG) los gases pueden ser dióxido de carbono o una mezcla con O o CO2, estos gases tienen la función de proteger la soldadura del medio que lo rodea. El gas protector no solo evita la contaminación del metal, también contribuye en la penetración, forma y composición química del cordón de soldadura. A continuación podemos observar los elementos más importantes que intervienen en el proceso:


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2.3.1. Características Como el proceso GMAW es semiautomático y el consumible que utiliza tiene un alto rendimiento entre 95-96%, el material depositado es mucho mayor a la del proceso SMAW, existen otras ventajas como: 

El coeficiente de deposición es mucho mayor, este coeficiente es la cantidad de material depositado por hora que para la soldadura MIG-MAG es de 4 kg/hr y para SMAW es de 1.4 kg/hr como máximo; esto favorece con gran importancia en la fabricación de tolvas puesto que mejora la velocidad de producción.



Este proceso permite depositar la soldadura de forma continua, sin cambio de electrodos y no deposita escoria, lo que facilita el trabajo y disminuye el tiempo de trabajo.



Al ser un proceso semiautomático o automático, se requiere menos habilidad por parte del soldador, puesto que es muy fácil su manipulación.



El material de aporte son alambres solidos y tubulares, este material mediante unos rodillos va siendo aportado cada vez que se cree el arco eléctrico.



El voltaje nos permite mayor penetración de la soldadura cuando es más alto. Por otro lado, el amperaje (intensidad de la corriente), controla la velocidad de salida del electrodo. Así, con más intensidad crece la velocidad de alimentación del material de aporte, se generan cordones más gruesos y es posible rellenar uniones grandes.



Normalmente se trabaja con polaridad inversa, es decir, la pieza al negativo y el alambre al positivo. El voltaje constante mantiene la estabilidad del arco eléctrico, pero es importante que el soldador evite los movimientos bruscos oscilantes y utilice la pistola a una distancia de ± 7 mm sobre la pieza de trabajo.


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2.3.3.1. Tipos de transferencia en el proceso MIG/MAG 

Transferencia por corto circuito: o transferencia por inmersión, se emplea para soldar en cualquier posición y es ideal para soldar materiales delgados. Las variables para este tipo de transferencia es que el voltaje no deba ser mayor a 21 voltios, la intensidad de corriente estará en función al diámetro del alambre y el espesor de la plancha o placa a soldar.



Transferencia globular: es utilizada para soldar materiales de mayores espesores y aumenta la velocidad de soldeo, el voltaje de transferencia es de 25 Voltios, este tipo de transferencia tiene la restricción de no poder soldar en posiciones forzadas.



Transferencia por spray: los voltajes de trabajo para este tipo son de 30 voltios, el material es transferido en forma de gotas y tiene una alta deposición, tiene la restricción de poder soldar en la posición plana y requiere un gas inerte.

2.3.3.2.

Equipo

Los componentes principales del equipo son: fuente de poder, alimentador de alambre, el alambre, pistola de soldar y manguera.



Fuente de poder: es de corriente continua (DC) y de voltaje constante. Las fuentes de poder de este tipo no tienen control para regular el amperaje, por lo que no se puede emplear electrodos revestidos, a menos q la maquina sea multiproceso, pero lo que conlleva a que el material a soldar no quede limpio. Las fuentes se encuentran en el mercado desde 150 a 1000 amperios.



Alimentador de alambre: este sistema consta de un moto-reductor de velocidad variable conectado a un juego de rodillos, los cuales pueden ser de 2 o 4 rodillos, que tienen la finalidad de impulsar el alambre dentro de la guía que se encuentra en la pistola de soldar. También contiene una válvula eléctrica, que permite el paso del gas protector en el momento que el soldador lo necesite.



Alambre de soldar: los alambres para este proceso pueden ser solidos o tubulares. Los alambres solidos de fabrican a partir de 0.6 a 3.2 mm y lo tubulares con un diámetro de 1 a 4 mm según la norma DIN 8559.



Pistola y manguera: sirven para conducir y dirigir el alambre, la corriente a usar y el gas protector.


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Capítulo III EL MERCADO

El INEI informa que en el tercer trimestre de 2012 la economía peruana medida a través del producto bruto interno (PBI), a precios contantes de 1994, registro un incremento de 6.5% como se puede ver en el grafico, respecto al mismo periodo del año anterior, acumulando 12 trimestres consecutivos de crecimiento económico. Este resultado se atribuye al dinamismo de la demanda interna que creció 10%. Asociando el crecimiento económico a la demanda interna, las importaciones se incrementaron en 13.7%, en tanto que las exportaciones disminuyeron en 1.2%, debido a una débil demanda externa, en un contexto de dificultades financieras en la zona del euro y el menor crecimiento de la economía mundial.

Fuente: INEI

3.1. Importaciones Al tercer trimestre de 2012, las importaciones de bienes y servicios a precios constantes de 1994, registraron un incremento de 13.7% respecto al mismo periodo del año anterior. Entre los principales productos que impulsaron el crecimiento de las importaciones a precios corrientes destacan los camiones y ómnibus con 35.6% siendo los principales países proveedores Japón, Estados Unidos y Corea del Sur, como se puede apreciar en el siguiente cuadro de importaciones: La importación volquetes automotores para utilizarlos fuera de la red de carretera, en agosto del 2011 fue de US$ 4.3 millones y para agosto del 2012 la importación de volquetes fue de US$ 28.4 millones, se genero un incremento de las importaciones es de 560.46%.*


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En la importación de volquetes, la compra de estos puede ser de dos formas, la primera de volquetes sin tolva y la segunda de volquetes más tolva. La primera opción, es la más común, y permite la fabricación y diseño de tolvas. Otra precio de una tolva importada con una fabricada en el país, varía sustancialmente.

Fuente: SUNAT – ZOTAC – BCRP Elaboración: INEI

La importación volquetes automotores para utilizarlos fuera de la red de carretera, en agosto del 2011 fue de US$ 4.3 millones y para agosto del 2012 la importación de volquetes fue de US$ 28.4 millones, se genero un incremento de las importaciones es de 560.46%, esto según la SUNAT. En la importación de volquetes, la compra de estos puede ser de dos formas, la primera de volquetes sin tolva y la segunda de volquetes más tolva. La primera opción, es la más común, y permite la fabricación y diseño de tolvas. Otra precio de una tolva importada con una fabricada en el país, varía sustancialmente.


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3.2. Sectores El crecimiento del PBI se explica por la participación positiva de los diferentes sectores, siendo el sector de la construcción la que tuvo mayor incremento, seguido de otros servicios, esto se explicara mejor en el siguiente cuadro.

Fuente: INEI

Entonces en lo que respecta al mercado de volquetes y tolvas se trabajara con los principales sectores que requieren de su uso, como son la minería y construcción.

3.2.1. Sector minero En el tercer trimestre de 2012, el aumento mostrado en la actividad minería de 3,3%, se fundamentó en la mayor producción de los minerales metálicos de hierro (41,7%), cobre (12,8%), zinc (12,5%), plomo (8,0%) y plata (2,3%), crecimiento que fue atenuado por los menores volúmenes de molibdeno (23,3%), estaño (20,2%) y oro (11,3%). Por su parte, la minería no metálica creció 6,0% en este mismo periodo. La mayor producción de hierro de 41,7% se debió al crecimiento de la extracción por parte de la empresa Shougang Hierro Perú S.A.A. El crecimiento del mineral de cobre de 12,8% se sustentó en la extracción de las empresas Compañía Minera Antamina S.A. (33,9%), Southern Perú Copper Corporation Sucursal del Perú (5,0%), y Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A. (4,1%). Estas empresas representan el 40,8%, 22,6% y 18,7% respectivamente de la producción total de cobre. En cuanto al mineral zinc, el incremento mostrado de 12,5%, se fundamentó en las mayores producciones de las empresas Compañía Minera Antamina S.A., Compañía Minera Milpo S.A.A., y Volcan Compañía Minera S.A.A.; las cuales producen el 19,4%, 14,6% y 12,4%, respectivamente del total de la extracción de este mineral. El aumento en la producción de mineral plomo (8,0%) se debió a los incrementos en las empresas Empresa Administradora Chungar S.A.C. (19,2%), Volcan Compañía Minera


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S.A.A. (12,1%), y Empresa Administradora Cerro S.A.C. (4,5%); siendo estas tres empresas las más representativas. La producción de plata registró un crecimiento de 2,3%, debido a los mayores volúmenes de extracción de las empresas: Compañía de Minas Buenaventura S.A.A.(14,3%), Volcan Compañía Minera S.A.A. (7,3%) y Compañía Minera Antamina S.A. (4,1%), siendo el principal destino de las exportaciones de este mineral la República de Corea. Los minerales que presentaron un comportamiento negativo fueron: Molibdeno, estaño y oro. 3.2.1.1. Cartera de proyectos mineros Los proyectos mineros en el Perú a partir del presente año se ven en la siguiente tabla. EMPRESA LOCAL

SPCC

PAIS

NOMBRE

PROVINCI

INV.

PROYECTO

A

MEX

SPCC

MEX

SPCC

MEX

SPCC

MEX

COMPANIA MINERA

BRA

Ampliación

MARISCAL

Cuajone

NIETO

Ampliación

DISTRITO

MINERAL

AÑO

INVERSIÓN

PROD.

US$

TORATA

Cu

2012

300

ILO

PACOCHA

Cu

2012

Por definir

Ampliación

JORGE

ILABAYA

Cu

2012

600

Toquepala

BASADRE

Ampliación

ILO

PACOCHA

Cu

2012

Por definir

SECHURA

SECHURA

Fosfatos

2014

520

HUARI

SAN

Cu – Zn

2012

1,288

Au

2012

400

Fundición

Refinería de Ilo MISKI MAYO S.R.L. COMPAÑIA MINERA

Bayovar CAN

ANTAMINA S.A. MINERA BARRICK

CAN

CHI

PERU S.A.A. SOCIEDAD MINERA

USA

CAJAMARQUILLA S.A.

Ampliación

SANTIAGO

QUIRUVILC

Lagunas Norte

DE CHUCO

A

Ampliación

NAZCA

MARCONA

Fe

2012

1,200

AREQUIPA

YARABAM

Cu

2016

3,573

Polimet

2012

254

Zn

2012

500

Ampliación Cerro Verde

PERU

BROCAL S.A.A. VOTORANTIM METAIS

MARCOS

Marcona

CERRO VERDE S.A.A. SOCIEDAD MINERA EL

Ampliación Antamina

MISQUICHILCA S.A. SHOUGANG HIERRO

Ampliación

Ampliación

BA PASCO

Colquijirca BRA

Ampliación Ref.

TINYAHUA RCO

LIMA

LIMA

Zinc Cajamarquilla

Fuente: Ministerio de Energía y Minas Elaborado: Propia


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3.2.1.1. Clasificación de las minas Según el Ministerio de Energía y Minas (véase Anexo E), las empresas mineras, en el Perú, se clasifican por el tamaño de su producción: Fuente: MINEM, Estratos contemplados en la Ley General de Minería, INEI Elaboración: OSINERGMIN

En este proyecto de investigación se trabajo la misma clasificación para el uso de volquetes como se podrá ver en el siguiente cuadro. Criterio

Gran Minería

Mediana Minería Capacidad Mas de Más de 350 productiva 5000TM/día hasta 5000TM/día Método de Camiones Camiones transporte de mineros de más volquetes Mineral + de 90TM Desmonte

Pequeña Minería Minería Artesanal Más de 25 Hasta 25TM/día hasta 350 TM/día Camiones volquete

Fuente: Investigación Elaboración: Propia

En el Perú observamos que la gran y mediana minería son las que contribuyen más en la producción de los minerales, y eso se observa en el siguiente cuadro.


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Fuente: MINEM Elaboración: OSINERGMIN

En conclusión el uso de volquetes y el requerimiento de tolvas se dará en la mediana y pequeña minería que viene a ser aproximadamente el 48% a nivel nacional.

3.2.2. Sector construcción El sector construcción es otro potencial comprador de volquetes y requerimiento de tolvas, este sector va en crecimiento continuo como se aprecia en la siguiente tabla de la evolución mensual del PBI de construcción. PERÚ: Evolución mensual del PBI de construcción: 2002 - 2011 Variación porcentual Años

En

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ag

Set

Oct

Nov

Dic

2002

15.6

10.5

4.7

8.5

5.1

10.2

13.5

7.9

13.6

6.1

5.0

5.5

2003

-3.3

6.1

13.0

3.9

5.4

11.0

2.1

4.8

3.9

7.6

-0.2

5.2

2004

6.9

5.9

8.7

3.6

3.0

5.4

0.7

4.5

4.9

-2.9

8.2

7.8

2005

4.6

3.9

-0.2

10.6

8.0

3.6

10.2

10.8

11.7

12.5

13.3

14.0

2006

14.1

14.8

20.1

4.8

19.2

16.0

11.6

21.3

14.5

18.2

14.8

8.1

2007

11.0

5.3

10.6

13.0

24.6

22.2

25.2

14.7

10.8

19.9

13.1

24.5

2008

21.0

22.1

13.1

33.9

14.3

16.5

18.1

10.4

19.7

11.9

10.2

10.3

2009

4.5

4.7

6.3

-1.5

-0.6

-1.3

6.4

5.2

3.3

10.7

13.9

19.7

2010

10.2

16.1

24.1

21.1

20.9

22.7

12.3

14.2

23.0

10.7

23.8

12.5

2011

16.2

4.9

3.6

0.1

3.7

-2.8

-2.9

6.7

1.6

4.4

3.2

3.8

Fuente: INEI Elaboración: Ministerio de vivienda, Construcción y Saneamiento (MVCS) – Oficina general de Estadística e Informática (OGEI)


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En lo que respecta al sur del país, el crecimiento es importante como se puede apreciar en el siguiente grafico de la macro región sur del Perú tomando como indicador la venta de cemento.

Fuente: Asociación de productores de cemento (ASOCEM) Elaboración: INEI

Se observa que tanto en nuestra ciudad Arequipa como en el resto del sur el crecimiento en la compra de cemento está en constante crecimiento. Solo en Arequipa el crecimiento de la construcción medido a través de la compra de cemento es importante, como se puede observar en el siguiente cuadro llegando a crecer un 24.87% en el año 2009.

Fuente: INEI


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Para nombrar a algunas empresas dedicadas a este rubro se tiene el siguiente cuadro con un ranking de empresas constructoras y su facturación en el año 2007. Ranking

Empresa

1 2 3

GYM CBI PERUANA S.A.C ODEBRECHT PERU INGENIERIA Y CONSTRUCCION S.A.C

4

CONIRSA S.A

5 6

JJC CONTRATISTAS GENERALES S.A FLUOR DANIEL SUCURSAL DEL PERU

Facturación en mllns de soles(2007) 1.3 0.5 0.36 0.36 0.28 0.28 Fuente: PUCP Elaboración: Propia

3.2.2.1. Municipalidades Se sabe que las municipalidades requieren de maquinaria para trabajar los proyector de construcción y requieren de volquetes, sea propios o alquilados, es por eso que se toma a las municipalidades como potenciales compradores de volquetes y tolvas.

3.3. Demanda Como se ha mencionado la demanda de vehículos de transporte de materiales y minerales está en un proceso de aumento debido al desarrollo de la minería y construcción del país, esta demanda tendrá un incremento sustancial teniendo en cuenta los proyectos mineros antes mencionados para los próximos años mas los proyectos de construcción como por ejemplo el boom de los centros comerciales, edificios, etc. Entonces no cabe duda que la demanda tiene un aspecto sano y que los fabricantes tienen que mejorar la calidad y eficiencia en la producción. 3.4. Oferta El Perú presenta grandes ventajas que son, hombres dispuestos a trabajar y materia prima que si bien en algunos casos no cubren la demanda, en otros si como es el acero, hierro. Si bien es cierto que alguna materia prima se importa del extranjero, se debe tener la capacidad para poder cubrir la demanda nacional de tolvas, y esto requiere un crecimiento paralelo de las factorías y metalmecánicas con la industria de la minería y la construcción, porque para un empresario es más económico adquirir una tolva hecha en el país que importarla. Esto se traducirá en un crecimiento en posibilidades de trabajo para técnicos y gente inexperta, lo que siempre es bueno para el país.


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Capítulo IV PROCESO DE PRODUCCIÓN

. 4.1.

Partes de la tolva



Cubre cabina. Es diseñada de acuerdo a las características de la cabina, en los camiones semi-roqueros esta es de aproximadamente 0.7m de largo y ancho igual al parachoques. Su función básica es proteger a la cabina de impactos de cualquier material al momento de cargar la tolva, ya que un choque directo podría dañar severamente la estructura de la cabina e incluso penetrarla.



Porta repuesto. Se utiliza para llevar una o dos llantas de repuesto, consta de una pequeña base y un gancho en la parte de arriba para sostener el neumático.


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

Puerta trasera. Esta puerta puede ser de accionamiento mecánico o hidráulico, esto depende del comprador ya que con ambos tipos puede funcionar correctamente. Su función es permitir que el material salga de la tolva únicamente cuando se requiera. Esta puerta se refuerza debido a las cargas que soporta al momento de carga de la tolva, ya que el material tiende a deslizarse hacia la parte posterior del camión. El material utilizado en la pared de la tolva es acero de alta resistencia Hardox® 450 con refuerzos de acero al carbón A36 y el proceso de soldeo es por arco e l é c t r i c o c o n g as de protección inerte (MIG).



Bisagra principal. utiliza un pasador de lado a lado para que la tolva tenga un soporte más en el momento de la descarga (recordemos que existe un cilindro hidráulico principal y dos más cerca del centro de gravedad que ayudan a soportar el peso de la tolva). La bisagra está soldada al bastidor con MIG (la razón se verá más adelante en el proceso de soldadura)


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

Guardafangos. sirve para evitar que material del camino sea salpicado hasta la tolva y pueda dañar su pintura. Esta fabricado con planchas de acero A36 y soldada al cuerpo de la tolva con MIG



Para choques, se fabrica de acuerdo al Reglamento Nacional de Vehículos (Anexo A) del MTC (Ministerio de Transportes y Comunicaciones).



Cubre tolva, se utiliza en la ciudad y a las afueras de ella especialmente en la mina, donde es obligatoria que esté presente según la Guía Ambienta de Manejo y Transporte de Concentrados Minerales del MINEM(Ministerio de Energía y Minas)(Anexo B), Así como en Las Especificaciones Técnicas Generales para la Conservación de Carreteras del MTC (Anexo C) Generalmente se usa lona por ser resistente a temperaturas elevadas, humedad, etc.



Refuerzos, Fabricados de acero A36 sirven para añadir resistencia a las paredes de la tolva, esto porque al momento de llenarla, dentro de esta se crean esfuerzos que tienden a deformar las paredes como si fuese un globo llenándose de aire, a continuación se verá la diferencia de la tolva con la que se trabaja en este proyecto y un modelo comercial de la misma capacidad con mayor uso de refuerzos.


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MODELO

CARACTERÍSTICAS  Tipo semi-roquera de 15m3  Forma poligonal  Fabricada en acero de alta resistencia 400 HB  Refuerzos cruzados en paredes y puerta.  Menor relación resistencia-peso

Tolva convencional Maquinor®

Tolva proyecto. Fabricada JC®

del por

 Tipo semi-roquera de 15m3  Forma poligonal  Paredes fabricadas con acero de alta resistencia Hardox® 450(450HB) y refuerzos de acero A36  Refuerzos en zona trasera y puerta  Mayor relación resistencia-peso



Cubre tolva, se utiliza en la ciudad y a las afueras de ella especialmente en la mina, donde es obligatoria que esté presente según la Guía Ambienta de Manejo y Transporte de Concentrados Minerales del MINEM(Ministerio de Energía y Minas)(Anexo B), Así como en Las Especificaciones Técnicas Generales para la Conservación de Carreteras del MTC (Anexo C) Generalmente se usa lona por ser resistente a temperaturas elevadas, humedad, etc.



Recubrimiento y pintura, dos capas de esmalte sintético en un color a elección, sobre dos capas de anticorrosivo, además hay una alternativa de pintura electroestática* en color a elección.


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4.2. Diseño de la tolva 4.2.1. Dimensionamiento Debido a cuestión de tiempo este proyecto de investigación solo tomo medidas de la tolva que se considero de mejor calidad de Arequipa y de dimensiono como se puede apreciar en los siguientes bosquejos.

* Pintura electroestática, suele ser usada para dar un acabado más duro que la pintura convencional.


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4.3. Procesos de producción Resaltamos cinco procesos de producción:     

Etapa de trazado y corte de planchas metálicas. Etapa de armado de las planchas metálicas. Etapa de sub montaje y unión de las planchas metálicas. Etapa de montaje de las partes antes sub-ensambladas. Etapa de pintado y almacenado.


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Flujo del proceso de producción TRAZADO Y CORTE

ARMADO

SUBMONTAJE Y UNIÓN

MONTAJE

PINTADO Y ALMACENADO

Se definirá cada proceso debido a su importancia: 4.3.1. Recepción de materias primas En esta actividad se efectúa la recepción y almacenamiento temporal de las materias primas necesarias para el proceso de fabricación de tolvas. En particular se registran los datos del proveedor, procedencia, costo y cantidad entregada. Los materiales utilizados dentro del proceso de producción de una tolva son:


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La principal materia prima se ve a continuación. 4.3.1.1 Acero de alta resistencia Hardox® 450 El Hardox® 450 es un acero martensítico templado y revenido, con una dureza típica de 450 Brinell, destinado para aplicaciones sometidas a una intensa abrasión. Proporciona una buena estabilidad dimensional y por lo tanto sufre menores deformaciones permanentes. El área de mayor aplicación es en tolvas de volquetes. Con esta chapa la caja resulta más liviana en peso (mayor carga) y con vida útil más larga lo cual se traduce en una substancial reducción de los costes de transporte. HARDOX® 450

Dureza Brinell HBW 425475

Tenacidad al impacto Charpy V longitudinal 40°C 35 J

Límite elástico

1200 N/mm2

Resistencia a la tracción Rm 1400 N/mm2

Espesores mm

Carbono equivalente CEV típico

4 – 80

0.41

Para más información sobre el Hardox® visitar el anexo D.

4.3.1.2 Acero A36 Es el material estructural más usado para construcción de estructuras en el mundo. Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Entre sus ventajas está la gran resistencia a tensión y compresión y el costo razonable. REQUERIMIENTOS MECÁNICOS. Tensión Ksi (Mpa) 58-80(400-500) Punto de cedencia min., 36 (250 ) ksi(Mpa) Elongación en 8 pulg. min.% 20 Elongación en 2 pulg. min.% 23

4.3.2. Trazado y corte Aquí inicio el proceso de fabricación una vez trazado el diseño sobre las placas son cortadas mediante dos procesos que se verán a continuación y dobladas, para después ser lijadas donde tengan bordes y rebabas. 4.3.2.1 Corte con oxiacetileno Se dividió el proceso de oxicorte en 7 puntos que sirven para optimizar el corte, los cuales aumentan la productividad de una empresa en tiempo y costos:


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1) Regule el Precalentamiento El equipo al utilizar propano, la proporción entre oxígeno y combustible debe ser de 4.5/1 y la temperatura máxima debe alcanzar un nivel de 2.832 ºC (5.130º F). En el caso que el operario necesite ajustar la temperatura de la llama, es necesario tener en cuenta cuatro pasos para que ésta produzca un corte perfecto: •

Encender la antorcha y ajustar la llama.

• Sin modificar la válvula de gas de la antorcha, cerrar lentamente, la válvula de oxígeno de precalentamiento hasta que los conos internos sean largos y uniformes. • Abrir lentamente, la válvula de precalentamiento y permanecer atento al cambio de longitud del cono interno. Por lo regular, éstos se reducen, permanecen con la misma longitud por un momento y empiezan a alargarse de nuevo, mientras continúa añadiéndose el oxígeno. • Repetir los pasos anteriores, no abrir la válvula de oxígeno cuando el cono interno posea su longitud más corta. En ese punto, la temperatura y la intensidad de la llama deben alcanzar su tope máximo.

2) Procure un Haz de Oxígeno Puro, Largo y Uniforme Generalmente, los fabricantes de equipos de oxicorte suministran tablas con los valores más recomendados de presión y velocidad de corte, en función del espesor del material a cortar. Así mismo tener en cuenta los siguientes puntos. • Verifique que los reguladores, tubos y mangueras estén en buenas condiciones, el oxígeno mantendrá la misma pureza que tiene en el cilindro o tanque, al momento de fluir por la boquilla de corte. • Utilice el tamaño de boquilla y la presión de funcionamiento recomendados por el fabricante para obtener los mejores resultados. En el caso que sea necesario cortar líneas rectas a alta velocidad, por ejemplo, el operario debe usar 1 o 2 tamaños mayores que los que normalmente se aconsejan.

Fuente: ESAB


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3) Elija el Sistema de Antorcha Correcto En este proceso inciden tres variables fundamentales para asegurar un buen corte: longitud de la antorcha, número de mangueras y válvulas, mezclado y capacidad. Cabe distinguir al Inyector (mezclador de baja presión), este aparato debe seleccionarse en función del tipo de gas utilizado y del grosor de la pieza que el trabajador vaya a cortar. Ejemplo: - Gas natural de baja presión y capacidad media (3 psig) (2” de capacidad de corte). - Gas natural de presión y capacidad media (3-10 psig) (18” de capacidad de corte). - Gas natural de presión media y alta capacidad (3-10 psig) (20” de capacidad de corte). .En el mercado, existen dos tipos de boquillas especiales: de gas acetileno y gas propano. • Boquillas de acetileno: este tipo de boquilla permite obtener alta velocidad de quemado y una mejor eficacia con el diseño de una pieza. • Boquillas de gas propano: a diferencia de la anterior, este tipo de boquilla permite una velocidad de llama inferior, es decir es más difícil de encenderla.

4) Cuide la Velocidad de Corte Es uno de los factores más importantes en las operaciones de oxicorte. A continuación se presentan los efectos que la velocidad tiene sobre la calidad de este proceso: • Cuando el operario emplea una velocidad mayor a la recomendada, pueden aparecer barrigas en la superficie del corte que destruyen la suavidad deseada. • Las velocidades bajas también ocasionan problemas en el corte y es que al liberar demasiado oxígeno produce inestabilidad de funcionamiento de la llama y por lo tanto una acción de corte insuficiente en el extremo de la lámina.

5) Verifique la Composición del Material La condición para que funcione adecuadamente el proceso, es verificar que el acero de alta resistencia tenga puntos de fusión superiores a los de sus óxidos; requisito que se cumple, básicamente, en los aceros.


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6) Elija una Mesa Adecuada En el corte mecanizado, la mesa suele estar equipada con extractores que reducen eficazmente la expansión de humos, polvo, gases y hasta el calor de la radiación; sin embargo éste tipo de mesa extrae grandes cantidades de aire del local o del taller, lo cual produce corrientes y fluctuaciones de temperatura que pueden afectar el proceso y la salud del operario.

7) Cuide la Limpieza La limpieza en el taladro de oxígeno es un factor fundamental para que el gas circule libremente y obtener una buena llama; si está sucio o dañado, el haz no será uniforme y causará defectos como ‘barrigas’ en la cara de corte, además, en el caso que el operario corte formas, la intensidad y la ubicación del defecto se desplazará alrededor de la línea de corte de la pieza. A continuación se reseñan algunas recomendaciones que el operario debe tener presente para mantener el equipo limpio: 

Garganta recta: utilice un alambre suave y del tamaño adecuado, e insértelo para eliminar partículas de metal que sobran del proceso. Puede emplear alambres con rebabas pero siempre debe estar recto.



Divergencia: existen herramientas especiales para limpiar esta pieza. El objetivo consiste en rascar su superficie para eliminar partículas o escoria, incluso las que no sean de metal. Un dispositivo sencillo es un palillo de madera redondo, que el operario introduce en el orificio y luego gira entre sus dedos, con el fin de remover material sobrante. Esquina de salida: a menudo, suelen crearse rebabas en la esquina de salida del taladro de oxígeno, dado que es la parte que más se calienta; para impedir la acumulación de esta escoria, sólo es necesario utilizar un recipiente de 1/4” de diámetro; basta con tomarlo entre el pulgar y el índice para insertarlo dentro del orificio y encajarlo suavemente.





Lo anterior ayuda a colocar un bisel muy fino de 45 grados alrededor del orificio para reducir la tendencia a la acumulación de rebabas y mejorar con esto, la calidad del corte.


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4.3.2.2. Corte por guillotina Máquina empleada en el corte de planchas delgadas también utilizadas en el proceso de fabricación de tolvas, aunque su uso no es recomendado por falta de fuerza y precisión, se utilizan de igual manera por ser prácticas y rápidas.

Fig. Guillotina Industrial

4.3.2.3. Corte por plasma La técnica de inicio con arco piloto más común consiste en hacer saltar una chispa de alta frecuencia entre el electrodo y la punta del soplete; el arco piloto se establece en el trayecto ionizado resultante. Cuando el soplete se acerca lo suficiente a la pieza de trabajo como para que la pluma o llama del arco piloto la toque, se establece un trayecto conductor de la electricidad entre el electrodo y la pieza de trabajo. El arco de corte seguirá este camino hasta la pieza de trabajo.

Para el proceso de corte por plasma también se toman los 7 puntos vistos en el corte oxiacetilénico. Y tomando en cuenta las ventajas vistas en el marco teórico respecto al corte oxiacetilénico, este proceso es el más ventajoso en la fabricación de tolvas. 4.3.2.4. Doblado con plegadora industrial Los radios interiores mínimos, para una plegadora industrial, en los máximos espesores son de 1.5 veces el espesor de la chapa. Los bordes mínimos de plegado oscilan entre 6 o 7 veces su espesor. Lo que no nos causara problema alguna al momento de doblar las planchas de acero.


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4.3.3. Transporte piezas cortadas En una factoría grande como la visitada, se utilizan montacargas como la que se observa en la siguiente imagen para el transporte de materiales hacia la zona de producción y ensamble.

Fig. Montacargas para transporte de materia prima.

4.3.4. Armado Las piezas son unidas en orden, a la par del soldeo, así se le va dando forma a la tolva este proceso se hace manualmente. El orden por partes para armar una tolva se ve en el siguiente esquema.

4.3.5. Soldado y sellado Unión del metal producido por calentamiento localizada con o sin aplicación de presión o con o sin el uso del metal de aportación. El metal de aportación puede tener un punto de fusión aproximadamente igual ala material base o por debajo de este por encima de la temperatura de 426°C. Se verá en el siguiente punto el proceso de soldadura más detalladamente, debido a su importancia para este proyecto.

El proceso de soldado se da en el siguiente orden: 1) 2) 3) 4) 5)

Bastidor Piso Paredes Frontera Puerta


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6) Refuerzos

4.3.6. Ensamblado Se hacen perforaciones con taladros en las placas de acero para unir cada una de las placas de acero y son colocados tornillos y tuercas así como empaques de hule. 4.3.7. Almacén de productos terminados La tolva es colocada sobre bases de madera en la bodega de productos terminados para después ser enviada al cliente.

4.4.1. Soldadura en tolvas de volquetes

4.4.2.

Soldadura para el Acero Hardox® 450

Hardox® 450 puede ser soldado con todos los métodos convencionales de soldadura por arco, que tengan características para soldar chapas de acero ordinario y de alta resistencia, por ejemplo SMAW, GMAW (MIG-MAG), TIG, etc. Para una soldadura ideal en aceros Hardox® debería usarse consumibles básicos y de rutilo que concedan un contenido máximo de hidrógeno de 5 ml o 100 g. Además, estos deberán poseer un límite de elasticidad de unos 500 MPa, ya que gracias a este límite podemos reducir el nivel de tensiones residuales en la junta y, por tanto, su susceptibilidad al agrietamiento en frío. Hardox® resisten mejor el agrietamiento por absorción de hidrógeno que otros aceros de alta resistencia gracias a su baja proporción de carbono equivalente. Para reducir estos agrietamientos se puede: 1. Reducir al mínimo los contenidos de hidrógeno en la unión soldada y alrededor de la misma, esto se puede lograr trabajando a la temperatura de trabajo correcta, usando materiales de aportación con bajo contenido de hidrógeno y manteniendo las uniones soldadas libres de impurezas. 2. Reducir al mínimo las tensiones en la unión soldada, esto se logra usando materiales de aportación de una resistencia menor a la necesaria, reducir las tensiones residuales al mínimo y usando una separación de 3 mm como máximo en la unión a soldar.

4.4.3. Temperaturas de trabajo del Hardox® Las diferentes temperaturas mínimas para soldar Hardox® se encuentran en la siguiente tabla.


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Se debe tener las siguientes consideraciones:  Al soldar chapa del mismo tipo de acero pero de distinto espesor, la chapa más gruesa determina la necesidad de un incremento en la temperatura de trabajo.  Al soldar aceros de distinto tipo, la chapa que impone las exigencias más altas determina la necesidad un incremento en la temperatura de trabajo. Estas consideraciones nos indican que si hay necesidad de aumento de incremento de temperatura, se debe precalentar la plancha a soldar.  Usando consumibles de acero inoxidable austenítico AWS 307 o AWS 309 puede evitarse el precalentamiento.

4.4.4. Resistencia de los materiales de aportación Elegir un material de aportación de menor resistencia suele proporcionar varias ventajas, como mayor tenacidad en el material depositado, mayor resistencia a grietas por absorción de hidrógeno y menores tensiones residuales en la unión soldada, como ya se ha mencionado anteriormente. Al momento de soldar se puede tener en cuenta que los primeros cordones se sueldan con material de aportación de baja resistencia y los demás cordones se sueldan con material de aportación de alta resistencia. Esto incrementa la tenacidad y la resistencia a grietas por absorción de hidrógeno.


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Para el proyecto realizado se baso, la soldadura en el proceso GMAW (MIG-MAG) como el proceso principal y único, debido a su fácil manejo y porque nos permite diferentes ventajas y propiedades que se irán explicando.

4.4.5. Materiales de aporte La soldadura cumple un papel importante en la fabricación de tolvas, porque todas las uniones se realizan por soldadura SMAW (MIG-MAG), a excepción de unión con el bastidor, que es realizada con uniones pernadas. GMAW: 

AWS A5.18 / ASME SFA-5.18 - ER70S-6 (Soldamig ER70S-6): es un alambre macizo para la soldadura de aceros al carbono o de baja aleación por el proceso MAG. Su contenido de silicio y manganeso le confiere excelentes propiedades desoxidantes, lo que asegura una soldadura libre de porosidades en una variedad de trabajos. Se utilizará este material de aporte por su alto limite de fluencia (59.5 kpsi) y a su alta resistencia a la tracción (497-552 kpsi); este material de aporte se usara para la unión de planchas tanto en Hardox®, como en A-36, esto porque se requiere alta eficiencia y un alto grado de depósito.

SMAW: 

AWS A5.1 / ASME-SFA - 5.1 E7018-1 (Supercito 1/8’’): Electrodo revestido de tipo básico, para ser aplicado con corriente continúa polaridad al positivo (DCEP). Debido al polvo de hierro tiene alto ratio de deposición, además de presentar un arco suave con bajo nivel de salpicaduras. (ficha técnica anexa) Este electrodo se usa como refuerzo, debido a su alto limite de fluencia (58 kpsi) puesto que se rellenara las partes con defectos, de la soldadura con GMAW (Soldamig).

4.4.6. Posición La mayoría de las uniones soldadas son: a) b) c) d)

Unión de esquina con filete interno Unión de esquina con filete externo único Unión en T con filete doble. Soldadura con surco


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Y las posiciones de soldadura son las siguientes: Para las soldaduras en ángulo o de rincón se designan con la letra F, que son:   

Posición 1F: Soldadura acuñada o plana y una de las chapas inclinadas a 45º más o menos. Posición 2F: Soldadura horizontal y una de las chapas en vertical. Posición 3F: Soldadura vertical con ambas chapas en vertical; en la normativa americana tanto la soldadura ascendente como descendente sigue siendo la 3F.

Y para posiciones de soldeo de chapas a tope, son las siguientes:   

Posición 1G: Chapas horizontales, soldadura plana o sobremesa. Posición 2G: Chapas verticales con eje de soldaduras horizontales, o también denominado de cornisa. Posición 3G: Soldadura vertical ascendente, soldadura vertical descendente (PG).

Para la mejor comprensión de las siguientes imágenes, se aclara que el acero Hardox® 450 es el de color cobrizo y el acero A-36 es el de color plomizo. PARTE A SOLDAR

CARACTERÍSTICAS

PISO DE LA TOLVA


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La soldadura en el piso de la tolva es soldadura con surco V.

Porque es necesario, que exista una gran penetración y fusión, lo que permite que aguante cargas de hasta 18 toneladas y además es lo que se gasta o falla primero en una tolva. Las posiciones para la soldadura del piso son:  Posición 1G  Posición 2G  Posición 1F Los cordones de soldadura pueden variar de uno 3-5 mm de espesor. Cabe la observación, si es que existe algún error o falla en la soldadura, se le puede volver a soldar encima con SMAW electrodo E 7018, que nos va a permitir reparar la parte dañada. Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseñador.

La soldadura en las paredes o laterales de la tolva, son soldaduras de unión de esquina con filete interno, que pueden ser soldadura en ángulo y soldadura en cornisa. PAREDES O LATERALES DE LA TOLVA

Las posiciones para la soldadura de los laterales de la tolva son: Universidad Católica de Santa María

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    

Posición 1G Posición 2G Posición 1F Posición 2F Posición 3F

Las dos primeras posiciones se realizan cuando las planchas no están acopladas a la base. Y la posición de rincón 3F se realiza cuando ya esta acoplada a la base, es utilizada para soldar algunos refuerzos de las paredes. Los cordones de soldadura pueden variar de uno 3-5 mm de espesor. Cabe la observación, si es que existe algún error o falla en la soldadura, se le puede volver a soldar encima con SMAW electrodo E 7018, que nos va a permitir reparar la parte dañada. Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseñador.

La soldadura de la puerta de descarga de la tolva, son soldaduras de unión de esquina con filete interno, y uniones en T con filete doble, para lo que son los refuerzos, la soldadura pueden ser soldadura en ángulo y soldadura en cornisa. Las posiciones para la soldadura de los laterales de la tolva son:  Posición 1G Universidad Católica de Santa María

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PUERTA DE LA TOLVA

 Posición 2G  Posición 1F  Posición 3F

Las dos primeras posiciones se realizan cuando las planchas no están acopladas a la base, lo que permite que el proceso de soldadura sea una posición más cómoda. Como se ve en la imagen los refuerzos, que son acero A-36, tienen la función de soportar todo el peso del material a la hora de la descarga. Los cordones de soldadura pueden variar de uno 4-5 mm de espesor, debido a la fuerza de descarga. Cabe la observación, si es que existe algún error o falla en la soldadura, se le puede volver a soldar encima con SMAW electrodo E 7018, que nos va a permitir reparar la parte dañada. Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseñador

La soldadura de la cara frontal tolva, son soldaduras de unión de esquina con filete interno, y uniones en T con filete doble, para lo que son los refuerzos, la soldadura pueden ser soldadura en Universidad Católica de Santa María

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CARA FRONTAL DE LA TOLVA

ángulo y cornisa.

soldadura

en

Como se ve en la imagen la cara frontal, consta de una visera de protección de la cabina del volquete. La visera y refuerzos están hechos de acero A-36, que también son soldados con proceso SMAW. Las posiciones para la soldadura de los laterales de la tolva son:  Posición 1G  Posición 2G  Posición 1F  Posición 2F  Posición 3F La soldadura plana y horizontal se realizan cuando las planchas no están acopladas a la base. Cabe la observación, si es que existe algún error o falla en la soldadura, se le puede volver a soldar encima con SMAW electrodo E 7018, que nos va a permitir reparar la parte dañada. Pero no es obligatorio, eso depende de cada diseñador


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Capítulo V EVALUACIÓN ECONÓMICA

5.1. Costos y evaluación económica El análisis económico estudia la estructura y evolución de los resultados de la empresa (ingresos y gastos) y de la rentabilidad de los capitales utilizados. Este análisis se realiza a través de la cuenta de Pérdidas y Ganancias.

Los principios que tendremos en cuenta en la elaboración de nuestra evaluación económica serán los siguientes:    

Minimización de costos. Costo-efectividad. Costo-utilidad. Costo-beneficio.

5.2. Material para la Tolva Descripción 2 Planchas de Hardox® 450 2 Planchas de Acero A-36 de 3/8 2 Planchas de Acero A-36 de 5/16 3 rollos de 20 kg de soldadura.


Precio unitario (S/.)

Precio total (S/.)

5500 1617.9 1440.0 78.234

11000 3235.8 2880.0 234.7

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10 rollos de 15 kg de soldadura.

237.8

2378

65 500

260 500

180 6000

360 6000

18

18

1000

1000 27866.5

4 galones de pintura esmalte Otros elementos(bisagras pernos ,ect) 2 Botella de 10 m3 Mano de obra Accesorios de Maquina de Soldar. (Punto de Contacto,Tobera,Antiespator) Gastos extras Precio Total

*Los precios de las planchas fueron consultados en páginas web de distribuidores (referenciales)

5.3. Detalles de las Maquinas de Soldar Modelo

Proceso

Marca

BLUMIG 503 XMT 350 VS

GMAW Maquina de Soldar Multiproceso Maquina de Soldar Multiproceso Corte por Plasma

CemonT

Costo incluido IGV ($) 3873.75

Miller

4378.00

Miller

2992.00

Hypertherm

5963.09

ALIMENTADOR PARA XMT 350 VS POWERMAX 1650

Los precios fueron consultados en la empresa SOLDEXA S.A. *Fichas técnicas consultar en anexos F, G y H.

Calculo Detallado de los Accesorios Accesorios

Costo + IGV ($)

Punto de Contacto Tobera

1.64

Costo incluido IGV ($) 2.00

4.92

6.00

Antiespator

8.20

10.00

TOTAL

14.76

18.00


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5.3.1. Detalles de los electrodos a usar Tipo

Costo x Kg en dólares + IGV

Supercito 1/8 Soldamig

3.9 1.7

Costo x Kg en soles incluido IGV 11.89 5.21

Costo x lata de 20 kg (soles) + IGV 237.8 78.234 El IGV en el Perú es de 18%

5.3.1.1. Detalle del gas de protección Tipo de Gas de Protección (CO2) Carbofil

Costo x m3 + IGV 18

Costo x botella de 10 m3 180

El IGV en el Perú es de 18%

5.3.1.2. Detalle Del Cálculo de la cantidad necesaria de Material de Aporte Tipo de Gas de Protección (CO2) Carbofil Botellas de 10 m3 Total

5 rollos de 20 kg de soldadura. (Soldamic) 1.66 2

10 rollos de 15 kg de soldadura (Supercito 1/8) ------------

Se tomo el uso de una botella de 10m3 por cada 3 rollos.

5.4. Cálculo de la Mano de Obra Se calcula que el jornal de un trabajador sea de 100 nuevos soles. Descripción Técnico Soldador Pintor Técnico Ayudante Mecánico Técnico Mecánico

Tarifa (promedio) (S/.) 100 100 100 100 El tipo de tarifa es referencial puede variar según el trabajo a realizarse.

Tiempo que se Demora en Realizar una Tolva: El tiempo promedio que lleva a cabo la realización de la tolva modelo Semiroquero según una consulta a una factoría que opera en el rubro es. Tiempo Promedio 15 días


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Cantidad de Personal por Tolva Este dato también se consulto a una factoría que opera en el rubro Cantidad Promedio 4 personas

Calculo del presupuesto por Mano de Obra: Personal 4 personas

Precio diario (S/.) 100

Gasto diario (S/.) 400

Precio total (S/.) 400

Gasto total (15 dias) (S/.) 6000

Para tener de referencia en cuanto a precios reales en el mercado de Arequipa empresa Factoría JC : Precios de tolvas a la venta del público: Descripción Tolva Modelo Semiroquero Tolva Modelo Semiroquero

Detalles

Precio total (US$)

Hecho de Planchas de Acero y Hardox450 Hecho solo de Planchas de Acero

18000 14000

Calculo de Beneficios obtenidos en la elaboración y venta de una tolva Modelo Semiroquero: Cambio de moneda Descripción Tolva Modelo Semiroquero(SOLES) Tolva Modelo Semiroquero(DOLARES)

Detalles Hecho de Planchas de Acero y Hardox450 Hecho de Planchas de Acero y Hardox450

Precio 27866.5 10717.88

Tipo de cambio que se tomo para este cálculo fue de 2.6.

5.5. Comparación DESCRIPCION Tolva Modelo Semiroquero(COSTO) Tolva Modelo Semiroquero(PUBLICO)

DETALLES Hecho de Planchas de Acero y Hardox450 Hecho de Planchas de Acero y Hardox450


PRECIO TOTAL (US$) 10717.88 18000

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Como se ve la utilidad obtenida en este proyecto sería de unos 7282.12 Dólares Americanos. EL porcentaje de ganancia en este Proyecto es de 40.45 %.

Capítulo VI RECOMENDACIONES

6.1. Plan de mantenimiento de tolvas

El plan de mantenimiento de una tolva dependerá de su ciclo de trabajo y su aplicación pero en general se recomienda;    

Lubricación de pasadores de bisagras de puerta trasera cada 6 meses aproximadamente. Lubricación de pasador superior de cilindro hidráulico cada 6 meses aproximadamente. Lubricación del pivoteo trasero de la tolva cada 6 meses aproximadamente. Re-pintado de tolva cada año aproximadamente.

6.2.

Normas para camiones volquetes

6.2.1.

Situación de la carga con un mismo tipo de mercancía

Se debe intentar que el centro de gravedad de la mercancía se encuentre sobre el centro de gravedad de la caja de carga, tal y como se indican en las figuras En las otras 2 figuras se indican la forma incorrecta de la situación de la carga.


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6.2.2.

Situación de la carga con varios tipos de mercancías

Es aconsejable cargar primero la mercancía de pequeña granulación y después el otro tipo de mercancía, pero siempre de menor a mayor volumen, con objeto de que las más pequeñas hagan de cuñas sobre las más grandes

6.3.3. Situación del vehículo volquete sobre el terreno en el momento del basculamiento Este punto fue indicado en el 3° caso de las normas del basculamiento, si bien las figuras se indican la posición correcta e incorrecta.


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6.3.4. Situación de la mercancía durante la marcha Está totalmente prohibido que la mercancía se vaya cayendo sobre la calzada de las carreteras o vías públicas. Por consiguiente la mercancía no se debe situar como se indica en las figuras. Además debe evitarse que la trampilla de descarga tenga mucha holgura con los laterales de la caja de carga.

6.3.5. Peligro de muerte Están totalmente prohibidos realizar cualquier tipo de trabajo por debajo de la caja de carga levantada. Los talleres que trabajen este tipo de vehículos y tengan necesidad de levantar la caja de carga para poder realizar el trabajo, es imprescindible que coloquen unas cuñas de madera entre el bastidor del vehículo y la caja de carga, con objeto de evitar un posible retroceso imprevisto. Precisamente para evitar que la caja baje de forma inesperada cuando el cilindro hidráulico está extendido, la bomba deberá disponer de una válvula anti-retorno, o en caso contrario se deberá ubicar una en el circuito a la salida de esta. Sumando estas dos medidas de seguridad en caso de tener que realizar alguna operación de reparación o mantenimiento, reducimos al máximo el riesgo de ser atrapado bajo la caja.


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Capítulo VII CONCLUSIONES 

En definitiva, lo que se ha pretendido con este trabajo no ha sido más que justificar la viabilidad de la simpleza del diseño, a trabes del cual se ha logrado alcanzar todos los objetivos marcados (funcionalidad, robustez, seguridad) y ha quedado patente que el sistema atiende a unas especificaciones claras de economía de la instalación y mantenimiento reducido.



Por supuesto, otras muchas configuraciones o diseños hubieran sido igualmente validos, o incluso mejores si las especificaciones del cliente fueran otras, pero nos hubiésemos desviado de los objetivos propios (simplicidad y economía).



El uso de oxicorte queda descontinuado con la entrada fuerte a la industria del corte por plasma, el corte por plasta tiene mejoras en tiempo, costos, etc.



La soldadura interviene fuertemente en la fabricación, porque todas las uniones de la tolva son con soldadura, la soldadura usado fue GMAW (MIG), lo que permite un tiempo de fabricación rápido y un buen acabado.



El mercado para tolvas, es muy bueno, porque gracias al crecimiento minero y al apogeo de las construcciones civiles la fabricación de tolvas ha aumentado en un 10 a 15% anual.



Los futuros proyectos tanto mineros como de construcción promoverán una mayor demanda de tolvas, lo que exigirá a las empresas a disponer y acomodarse a la demanda interna para tener el mercado balanceado.



El acero utilizado Hardox® 450 es el mejor material para las paredes de la tolva por sus excelentes propiedades mecánicas como la resistencia a la abrasión.



El uso de Hardox® disminuirá el peso de la tolva comparada con las antiguas tolvas fabricadas con puro acero estructural, esto quiere decir que su relación resistencia peso es mucho mayor que las antiguas


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Capítulo VIII BIBLIOGRAFÍA

[1 ] http://www2.uca.es/dept/ing_industrial/mecanica/Documentacion/camion_volq uete.pdf [2 ] Fabricacion de tolvas –Scribd http://es.scribd.com/doc/62927734/Fabricacionde-Tolvas-Para-Volquetes [3 ] http://www.majesa.cl/tolvas.pdf [4 ] http://www.construmatica.com/construpedia/Cami%C3%B3n_Volquete [5 ] http://mineriadelperu.com/2012/08/junio-2012-impacto-economico-de-lamineria-en-peru/ [6 ] http://www.ferrecepsa.com.mx/grados-acero-a-36.php [7 ] http://www.ssab.com/Global/Hardox/Datasheets/en/168_HARDOX_450_UK_D ata%20Sheet.pdf [8 ] http://www.angelfire.com/dc2/tpiwm/downloads/oxiacetileno.pdf [9 ] http://www.tecnoficio.com/soldadura/corte_oxiacetilenico.php [10 ] http://www.stps.gob.mx/bp/secciones/dgsst/publicaciones/prac_se g/construccion/corte_exa.pdf [11 ] http://www.casapellas.com/industr/esab_docs/1%20Oxicorte.pdf [12 ] http://www.soldan.es/nueva/messer/mainmetodo1.sw [13 ] http://www.elacero.com.mx/acero-hardox-1.html [14 ] http://personales.ya.com/industriastrimar//Ventajas%20Hardox%20 550.pdf [15 ] http://personales.ya.com/industriastrimar//Antidesgaste.htm [16 ] http://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/tecnologia/NORMAS.PDF [17 ] http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Le cciones/Capitulo%203/ACERO%20ESTRUCTURAL.htm [18 ] http://www.taringa.net/posts/info/12881888/Soldadura-MIG-MAG_Ventajas_-Gases_-Amperaje_-Usos-y-Aplic_.html [19 ] http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-migmag-gmaw.cfm [20 ] http://www.soldexa.com.pe/ficha_boletin/bol69_PROCESO_MIG_MAG.pdf [21 ] http://www.soldexa.com.pe/ficha_boletin/bol70_SOLDADURA_MIGMAG.pd f [22 ] http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_MIG/MAG [23 ] http://www.eppseguridad.com/ps.html [24 ] http://soldex.es/guia-del-soldador/posiciones-de-soldadura/ [25 ] http://es.wikipedia.org/wiki/Posiciones_de_soldeo [26 ] http://personales.ya.com/industriastrimar//Catalogo%20Hardox_Weldox%2 0Soldadura%20Trimar.pdf [27 ] http://www.snmpe.org.pe/pdf/libro_portada/2706/8FechadepublicacionMay o2012.pdf [28 ] http://www.snmpe.org.pe/informes-y-publicaciones-snmpe/boletinestadistico-mensual/mineria/boletin-mensual-mineria-octubre-2012.html [29 ] http://www.inei.gob.pe/BiblioINEIPub/BancoPub/Est/Lib0885/Libro.pdf [30 ] http://www.inei.gob.pe/web/BoletinFlotante.asp?file=15565.pdf


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[31 ] http://webinei.inei.gob.pe:8080/SIRTOD/inicio.html#app=8d5c&5415selectedIndex=1&61dd-selectedIndex=2 [32 ] http://cendoc.esan.edu.pe/fulltext/edocuments/osinergmin/PANORAMA_MINERIA_PERU.pdf [33 ] http://es.scribd.com/doc/28051643/4/La-pequena-y-mediana-mineria-en-elPeru [34 ] http://www.datosperu.org/pep-construccion-edificios-completosconstructoras-45207.php [35 ] http://fenix.vivienda.gob.pe/Compendio2011/index2.php [36 ] http://blog.pucp.edu.pe/item/24929/ranking-de-empresas-constructoras

ANEXOS



Anexo A: Reglamento Nacional Vehicular del MTC, anexo V - Pesos y Medidas máximas http://transparencia.mtc.gob.pe/idm_docs/normas_legales/1_0_1021.pdf



Anexo B: Guía Ambienta de Manejo y Transporte de Concentrados Minerales del MINEM(Ministerio de Energía y Minas) http://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/DGAAM/guias/guiaminera-xviii.pdf



Anexo C: Especificaciones Técnicas Generales para la Conservación de Carreteras del MTC http://transparencia.mtc.gob.pe/idm_docs/normas_legales/1_0_2951.pdf



Anexo D: Hoja de datos del acero Hardox® http://www.ssab.com/es/Products--Services/Products-Solutions/Products/Hardox/Hardox-4501/



Anexo E: Decretos Supremos Peru 2012 http://spij.minjus.gob.pe/CLP/contenidos.dll/CLPlegcargen/coleccion00000.htm/to mo00164.htm/libro00185.htm?f=templates$fn=document-frame.htm$3.0#JD_DSEM-2012



Anexo F: Ficha tecnicaa BLUMIG 503 S


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

Anexo G: Ficha técnica XMT


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Anexo H: Ficha técnica powermax1650


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Fabricación tolva para volquete

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