Siderurgia 4.0

Los barrios/A finales de los años 70, John DeLorean buscaba una revolución en el mundo del motor con su DeLorean DMC-12, que la película Regreso al futuro convertiría después en objeto de culto. Un automóvil futurista con puertas en forma de alas de gaviota y una carrocería en acero inoxidable. El sueño se convirtió en fracaso entre otros motivos por el coste de fabricación del vehículo en ese material, que además hacía casi imposible pintarlo. Sólo se produjeron 8.500 unidades.

Pero el sueño de pasar del prototipo y comercializar un automóvil con la carrocería de acero inoxidable no quedó aparcado. Las compañías automovilísticas llevan años investigando las ventajas de utilizar este material en distintas partes de los vehículos de gran consumo, algo que ya se hace en tubos de escape o en los frenos de disco. Y el siguiente paso es dar el salto a la carrocería, algo que permitiría fabricar coches mucho más ligeros, con menor consumo de combustible y por tanto más adaptados a los nuevos requerimientos medioambientales, además de más resistentes. Esa carrera no es ajena al Campo de Gibraltar: en ella compite Acerinox de la mano de Fiat, que busca dar el salto a ese nuevo automóvil del futuro.

Éste es uno de los proyectos de I+D+i (investigación, desarrollo e innovación) que la compañía siderúrgica trabaja en sus instalaciones de Los Barrios. Como explica el jefe del laboratorio de investigación de Acerinox, Juan Almagro, la innovación es inherente al sector del acero, "lo llevamos haciendo toda la vida". De ese proceso investigador surgen la optimización de procesos productivos, nuevas aplicaciones de los productos ya existentes o nuevos aceros, como es el caso del proyecto Ultraslim, que busca un material válido para usar en las carrocerías de los automóviles.

"Tenemos que diseñar un nuevo acero inoxidable con grano muy fino, muy ligero y fácil de manejar, pero que al mismo tiempo confiera una seguridad pasiva igual o mayor a los usuarios", explica Almagro. Los técnicos están trabajando en laboratorio en la búsqueda de ese nuevo material, probando distintas especificaciones a la hora de fabricar el acero, modelizando su comportamiento y utilizando los datos obtenidos para simular la respuesta que tendría al ser utilizado en una carrocería. El objetivo es lograr un acero que responda ante un posible coche absorbiendo la energía de forma progresiva y en el menor tiempo posible, que se endurezca más cuanto más rápido se deforme para lograr que conductor y pasajeros queden protegidos en el habitáculo. Que aguante la máxima tracción con el menor alargamiento posible. Ello sin perder de vista el fin principal, obtener un acero rentable a nivel comercial que sirva para fabricar un vehículo más ligero, adaptado a los nuevos requerimientos medioambientales y de consumo.

La rentabilidad es el elemento clave de este cambio de material; Acerinox ha participado ya en varios proyectos de investigación para ver las ventajas de fabricar algunas partes del automóvil en inoxidable "pero al final el precio se ha impuesto y se ha acabado usando otros materiales". Por ello, hay una característica que parece estar clara desde el principio: será un acero con bajo contenido en níquel, para evitar en la medida de lo posible las oscilaciones de precio de este metal. La investigación empezó en julio de 2016 y durará tres años, pero Acerinox y Fiat no están solos, "hay más gente investigando".

La siderúrgica también está desarrollando varios proyectos que supondrán una mejora en sus procesos productivos. Tiene experiencia en ello: ya marcó un hito con su sistema de laminación en caliente en 1985, al renovar el tren de laminación con un nuevo modelo que a partir de entonces ha sido seguido por otras empresas del sector. Ahora trabaja con otras compañías en seguir mejorando esa parte del proceso en el denominado proyecto Horus, con el que se pretende hacer un rediseño del horno de laminación en caliente a partir de los datos obtenidos con la instalación de un nuevo tipo de cámaras en su interior.

Antes de ser laminado, el proceso en el que el acero inoxidable se va reduciendo de espesor y alargándose para acabar formando las conocidas bobinas, el material tiene que alcanzar una temperatura de 1.250 grados centígrados. Para ello los desbastes (tabletas de acero de 12 metros y 200 milímetros de espesor procedentes de la acería) tienen que ser introducidos en un horno y sometidos a un proceso de calentamiento que ahora se quiere analizar. "Hay un nuevo tipo de cámaras que se pueden usar a muy alta temperatura", explica Juan Almagro. Esas cámaras serán colocadas en el horno para recopilar información y desarrollar a partir de ella un software que permita analizar cómo se produce ese calentamiento, si se hace de forma uniforme, para poder ejecutar un proceso de laminación "a medida" para cada uno de los desbastes, aplicando la fuerza necesaria a cada uno de ellos en función de su estado real.

También se refiere al proceso de laminado en caliente otro de los proyectos en los que está trabajando Acerinox, denominado SiMoDiM. En este caso, se utilizarán los datos que recogen unos sensores situados en la instalación dedicada a la laminación en caliente para calcular el desgaste que sufre una de las piezas que más sufre de esa instalación, el llamado mandrino. "La idea es desarrollar un modelo de mantenimiento predictivo que permita optimizar los recursos y evitar roturas", explica el jefe del laboratorio de investigación.

Se trata de un paso más en la transformación digital, un avance de la llamada industria 4.0 utilizando unas herramientas (inteligencia artificial, big data, el mantenimiento predictivo o software de eficiencia energética) que, según destaca Acerinox en su memoria anual de 2016, "son parte de la cultura y técnica utilizadas en Acerinox desde hace años". Acerinox Europa invirtió el pasado año 7 millones de euros en I+D+i y prevé que esa cifra se acerque a los 8 millones de euros este ejercicio. Y participa en distintos proyectos nacionales y europeos dentro de ese proceso, colaborando con universidades y centros de investigación.

Así ocurre con el denominado Ausinox, en colaboración con Tecnalia, con el que se busca eliminar los posibles restos de material refractario en el acero utilizando modelos de simulación en distintas partes del proceso. El material refractario que se utiliza para contener el acero no es uniforme y durante la producción del inoxidable puede escapar algún resto que estropee el producto. Para evitar eso se está trabajando en dos fases concretas del proceso: la primera, el paso del acero por la denominada cuchara de colada, un recipiente al que se le aplica argón a alta presión desde abajo para que las posibles impurezas, la llamada escoria, floten. En este caso, se harán simulaciones de la agitación de la cuchara para mejorar los resultados. Y la segunda fase es el paso por el tundish, una artesa por la que circula el acero, a la que se aplicarán también modelos de simulación.

Además, el Instituto de la Cerámica y el Vidrio del CSIC estudiará el desgaste de los materiales refractarios y la Universidad de Cádiz, con su grupo de modelado inteligente de sistemas, utilizará una herramienta de inteligencia artificial para analizar como afectan distintas variables a la incorporación del material refractario. También se trabaja con este material con un proyecto que aúna un medidor de rayos X y un robot para poder reparar el material refractario en caliente, evitando tener que esperar hasta que baje la temperatura.

Otros proyectos en los que trabaja actualmente Acerinox están destinados a mejorar la calidad final del producto. Así, con Decarex se busca un sistema de detección automática de anomalías en la superficie del acero. Y en Ferrinop se trabaja sobre un problema de la presentación final del acero: la oxidación en los bordes de las planchas de acero inoxidable. Con este proyecto se busca un programa que permita medir con precisión el grosor de la irregularidad del borde para facilitar su corte; en la actualidad se mide el filo oxidado al principio, medio y final de la bobina. Sería un primer paso en una mejora del control del acabado del acero, que se encuentra un problema en la línea de recocido brillante (BA): el acero es de tan alto brillo que el reflejo confunde a los programas existentes de inspección automática, de forma que no detectan algunos defectos y a veces los hallan donde no existen. También se busca identificar las causas de la corrosión en el borde para corregirla. Y el proyecto se completa con una mejora de la eficiencia energética, ya que se busca una fórmula para reutilizar el hidrógeno de la línea de BA para reducir el consumo de gas natural y las emisiones de dióxido de carbono.

Esos son los proyectos públicos en los que trabaja Acerinox. Pero aparte, el grupo lleva a cabo otras investigaciones que están dentro del secreto industrial, aquellas que pueden suponer una ventaja competitiva sobre el resto de factorías del sector. En total, la empresa calcula que ha desarrollado unos 50 proyectos europeos y otro medio centenar nacionales; aquellos que dan "una ventaja estratégica" permanecen en el secreto de laboratorio.