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ESTRATEGIAS TÉCNICAS Y OPERATIVAS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA 
PRODUCCIÓN Y LA CALIDAD DEL COQUE EN LA EMPRESA EXCOMIN S.A.S DE 
CÚCUTA 
 
 
 
 
 
 
YELCIN CALED CABALLERO VILLAMIZAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE METALURGIA 
TUNJA – BOYACÁ 
2022 
 
 
ESTRATEGIAS TÉCNICAS Y OPERATIVAS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA 
PRODUCCIÓN Y LA CALIDAD DEL COQUE EN LA EMPRESA EXCOMIN SAS DE 
CÚCUTA 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado como requisito para optar por el título de: 
Ingeniero Metalúrgico. 
YELCIN CALED CABALLERO VILLAMIZAR 
 
 
 
 
Director 
MARCO ANTONIO ARDILA BARRAGAN 
Doctor en Ingeniería y Ciencia de los Materiales 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA DE METALURGIA 
TUNJA – BOYACÁ 
2022
3 
 
Nota de aceptación. 
______________________________ 
______________________________ 
______________________________ 
______________________________ 
______________________________ 
 
 
 
 
______________________________ 
Firma del presidente del jurado. 
 
 
______________________________ 
Firma del jurado. 
 
 
______________________________ 
Firma del jurado. 
 
 
 
 
 
 
Tunja, 9 de febrero de 2022 
4 
 
DEDICATORIA 
 
A Dios, por darme fuerza y ser mi guía en este camino 
 
A mi madre, Benilda Villamizar, quien es mi motor para salir adelante y la que persona que 
mas ha sacrificado para que yo pueda cumplir este sueño; ya que sin su arduo trabajo, 
esfuerzo, dedicación, amor y comprensión no seria posible este gran logro. Siempre le 
estaré agradecido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A mi familia por su apoyo durante este largo camino 
 
A la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia por darme una de las mejores 
etapas de mi vida y brindarme tantas enseñanzas, a la escuela de ingeniería metalúrgica de 
la cual me siento muy orgulloso de pertenecer, a mi director Marco Antonio Ardila 
Barragán que con su conocimiento y apoyo fue indispensable en la realización de mi 
proyecto 
 
A mis amigos y compañeros por tantas experiencias y cada momento inolvidable que pase, 
fueron las personas que me brindaron su mano sin esperar nada a cambio. Me llevo los 
mejores recuerdos de todos 
 
A la empresa EXCOMIN SAS por brindarme la oportunidad de realizar mi proyecto de 
grado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
TABLA DE CONTENIDO 
 
Pág. 
 
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 15 
1. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................... 16 
2. OBJETIVOS ................................................................................................................. 18 
2.1 GENERAL. ............................................................................................................. 18 
2.2 ESPECÍFICOS. ....................................................................................................... 18 
3. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE............................................................. 19 
3.1 CARBÓN. ............................................................................................................... 19 
3.1.1 Clasificación según su aplicación .................................................................... 19 
3.1.2 Clasificación por Rango ................................................................................... 19 
3.2 COQUIZACIÓN. .................................................................................................... 20 
3.3 COQUE. .................................................................................................................. 20 
3.4 HORNO COLMENA. ............................................................................................ 20 
3.5 HORNO SOLERA. ................................................................................................. 20 
3.6 HORNO VERTICAL. ............................................................................................ 22 
3.7 DIAGNÓSTICO DE TRABAJO OPERACIONAL. ............................................. 22 
3.8 INDICADOR DE PROCESO. ................................................................................ 22 
3.9 ANÁLISIS DE OPERACIONES. .......................................................................... 22 
3.10 SISTEMA DE TIEMPOS PREDETERMINADO. .............................................. 23 
3.11 ORGANIZACIÓN DE ESTACIONES DE TRABAJO. ...................................... 23 
3.12 MEDICIÓN DE TIEMPOS REQUERIDOS. ....................................................... 23 
7 
 
3.13 COMPORTAMIENTO TERMOPLÁSTICO DE LOS MACÉRALES DE 
CARBONES COQUIZABLES Y SU IMPLICACIÓN EN LAS PROPIEDADES DEL 
COQUE. ........................................................................................................................ 23 
3.14 ESTUDIO DE LAS TRANSFORMACIONES FISICOQUÍMICAS DE 
CARBONES COLOMBIANOS EN EL PROCESO DE COQUIZACIÓN. ............... 24 
3.15 EFECTO DE LOS PARÁMETROS REOLÓGICOS Y PETROGRÁFICOS DEL 
CARBÓN EN LA CALIDAD DEL COQUE METALÚRGICO. ............................... 24 
3.16 CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO DE MEZCLA DE CARBONES 
COLOMBIANOS PARA LA PRODUCCIÓN DE COQUE. APLICACIÓN DE 
ANÁLISIS PETROGRÁFICOS, REOLÓGICOS Y TERMOGRAVIMÉTRICOS. ... 24 
3.17 EVALUACIÓN DE MEZCLAS DE CARBONES TÉRMICOS Y 
COQUIZABLES EN PROCESOS DE COMBUSTIÓN. ............................................ 25 
3.18 IMPLEMENTACIÒN DE LA METODOLOGIA DE 5S EN EL ÀREA DE 
ALMACENAMIENTO DE MATERIA PRIMA Y PRODUCTO TERMINADO DE 
UNA EMPRESA DE FUNDICIÒN. ............................................................................ 25 
3.19 IMPLANTACIÒN DE 5S EN LA LÌNEA 1 DE PRODUCCIÒN DE UNA 
EMPRESA AUTOMOTRIZ......................................................................................... 26 
4. DESARROLLO METODOLÓGICO ........................................................................... 27 
4.1 FASE 1. EVALUACIÓN DE PARÁMETROS Y VARIABLES DEL PROCESO 
DE COQUIZACIÓN. ................................................................................................... 27 
4.1.1 Monitoreo de tiempos ...................................................................................... 27 
4.1.2 Caracterización de mezclas .............................................................................. 27 
4.1.3 Caracterización de coque ................................................................................. 28 
4.1.4 Cálculos de rendimiento del horno .................................................................. 28 
4.2 FASE 2. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS PARA 
REDUCIR TIEMPOS Y MOVIMIENTOS. ................................................................ 29 
8 
 
4.2.1 Seguimiento del proceso .................................................................................. 29 
4.2.2 Diagnóstico de trabajo operacional .................................................................. 29 
4.2.3 Determinación de indicadores del proceso ...................................................... 29 
4.2.4 Análisis de operaciones .................................................................................... 29 
4.2.5 Determinación del tiempo promedio por procedimiento ................................. 30 
4.2.6 Organización estaciones de trabajo .................................................................. 30 
4.3 FASE 3. EVALUACIÓN DE MÉTODOS Y PROCEDIMIENTO DE CONTROL 
EN OPERACIONES DE MANEJO Y PREPARACIÓN DE CARBONES Y 
MEZCLAS, OPERACIÓN DE HORNOS Y DISPOSICIÓN DE COQUES. ............. 31 
4.3.1 Diseño y preparación de mezclas .....................................................................31 
4.3.2 Control de calidad molienda de carbones ........................................................ 32 
4.3.3 Análisis del proceso de carbonización ............................................................. 33 
4.3.4 Mejoramiento del proceso de apagado ............................................................. 34 
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS ..................................................................................... 35 
5.1 SEGUIMIENTO A LAS VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO 
DE COQUIZACIÓN. ................................................................................................... 35 
5.1.1 Control de los tiempos de operación ................................................................ 35 
5.1.2 Consumo de agua en la operación. ................................................................... 36 
5.1.3 Rendimiento de los hornos ............................................................................... 37 
5.1.4 Granulometría de la mezcla ............................................................................. 40 
5.1.5 Tiempos muertos en la operación .................................................................... 41 
5.1.6 Temperatura de los hornos ............................................................................... 41 
5.1.7 Índice de carga ................................................................................................. 42 
5.1.8 Eliminación de movimientos innecesarios ....................................................... 43 
5.1.9 Pruebas de apisonamiento ................................................................................ 44 
9 
 
5.1.10 Análisis de mezclas utilizadas. ....................................................................... 52 
5.1.11 Análisis del coque. ......................................................................................... 52 
5.2 RELACIÓN DE COSTOS ..................................................................................... 53 
5.2.1 Superávit .......................................................................................................... 53 
5.2.2 Déficit. .............................................................................................................. 53 
5.2.3 Costo/Beneficio ................................................................................................ 55 
5.3 RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE LA EVOLUCIÓN DEL PROCESO DE 
CARBONIZACIÓN. .................................................................................................... 55 
6. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 59 
7. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 61 
8. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 62 
9. ANEXOS ...................................................................................................................... 64 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Pág. 
Tabla 1. Clasificación del carbón por rango, según Norma A.S.T.M. D 388. ..................... 19 
Tabla 2. Secuencia de paladas del cargador. ........................................................................ 31 
Tabla 3. Porcentajes de la mezcla habitual. ......................................................................... 32 
Tabla 4. Tiempos de las actividades en el proceso de deshorne. ......................................... 35 
Tabla 5. Tiempos de las actividades en el proceso de deshorne con la reestructuración de 
turnos. ................................................................................................................................... 36 
Tabla 6. Consumo en m3 de agua por horno. ...................................................................... 37 
Tabla 7. Mezcla habitual de la planta................................................................................... 46 
Tabla 8. Mezclas propuestas. ............................................................................................... 47 
Tabla 9. Valor monetario de la ganancia en el índice de carga............................................ 53 
Tabla 10. Costo de 1 hora de cargador al mes. .................................................................... 53 
Tabla 11. Valor monetario del ahorro en las horas de bombeo. .......................................... 53 
Tabla 12. Valor monetario del aumento en las horas de funcionamiento de las bandas...... 54 
Tabla 13. Costo de la nueva ruta de bus............................................................................... 54 
Tabla 14. Costo de un segundo bandero (Trabajador encargado de operación y 
mantenimiento de bandas trasportadoras). ........................................................................... 54 
Tabla 15. Valor de un segundo turno de supervisor............................................................. 54 
Tabla 16. Costo beneficio de la reorganización de turnos de trabajo. ................................. 55 
Tabla 17. Registro fotográfico de la toma de muestras del proceso de coquización. .......... 55 
11 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Pág. 
 
Figura 1. (A) Mapa de ubicación de las plantas de EXCOMIN SAS. (B) Mapa de 
ubicación geográfica de la empresa. .................................................................................... 17 
Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de coquización. .................................................... 21 
Figura 3. Laboratorio de calidad de EXCOMIN. ................................................................. 27 
Figura 4. Trinchado de coque............................................................................................... 28 
Figura 5. Disposición de coque en volqueta. ....................................................................... 28 
Figura 6. Planta de coquización de CT1. ............................................................................. 30 
Figura 7. Estaciones de trabajo en una línea de deshorne. ................................................... 30 
Figura 8. Preparación de mezcla con cargador. ................................................................... 31 
Figura 9. Molino de martillos............................................................................................... 32 
Figura 10. Malla con agujero redondo. ................................................................................ 33 
Figura 11. Toma de temperatura. ......................................................................................... 33 
Figura 12. (A) Toma de muestras del proceso de coquización. (B) Enfriamiento de la 
muestra evitando contaminarla. ........................................................................................... 34 
Figura 13. Foto del apagado del horno................................................................................. 34 
Figura 14. Apisonador de paleta. ......................................................................................... 45 
Figura 15. Apisonador de rodillo. ........................................................................................ 45 
 
12 
 
LISTA DE GRÁFICAS 
 
Pág. 
 
Gráfica 1. Consumo de agua durante la operación. ............................................................. 36 
Gráfica 2. (A) Rendimientos del horno 24 – batería 7. (B) Dispersión de datos de 
rendimientos del horno 24 – batería 7. ................................................................................. 37 
Gráfica 3. (A) Rendimientos del horno 2 – batería 2. (B) Dispersión de datos de 
rendimientos del horno 2 - batería 2. ................................................................................... 38 
Gráfica 4. (A) Rendimientos del horno 13 - batería 8. (B) Dispersión de datos de 
rendimientosdel horno 13 – batería 8. ................................................................................. 39 
Gráfica 5. Granulometría de la mezcla. ............................................................................... 40 
Gráfica 6. Granulometría de la mezcla en los tamices de interés (2,8 y fondo). ................. 40 
Gráfica 7. Disminución de los tiempos que los hornos están en espera a ser deshornados. 41 
Gráfica 8. Comparación de los perfiles de temperatura. ...................................................... 42 
Gráfica 9. Promedio del índice de carga por mes. ............................................................... 42 
Gráfica 10. Comparación entre los índices de carga antes y después de la reestructuración 
de turnos. .............................................................................................................................. 43 
Gráfica 11. Horas de cargador por mes. ............................................................................... 44 
Gráfica 12. Rendimiento del horno de referencia realizándole apisonamiento. .................. 45 
Gráfica 13. Resultados de micum (40 - 10) con y sin apisonamiento.................................. 46 
Gráfica 14. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (0 – 0.0). 47 
Gráfica 15. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (1 – 1.1). 48 
13 
 
Gráfica 16. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (2 – 2.1). 48 
Gráfica 17. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (3 – 3.1). 49 
Gráfica 18. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (4 – 4.1). 49 
Gráfica 19. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(0 – 0.0). ............................................................................................................................... 50 
Gráfica 20. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(1 – 1.1). ............................................................................................................................... 50 
Gráfica 21. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(2 – 2.1). ............................................................................................................................... 51 
Gráfica 22. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(3 – 3.1). ............................................................................................................................... 51 
Gráfica 23. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(4 – 4.1). ............................................................................................................................... 52 
Gráfica 24. Transformación del carbón a coque. ................................................................. 57 
Gráfica 25. Evolución de la carga de carbón en función del tiempo y la temperatura dentro 
del horno............................................................................................................................... 58 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
Pág. 
 
Anexo 1. Formato de inspección de 5S para coquería. ........................................................ 64 
Anexo 2. Temperaturas del horno (perfil de temperatura) en la etapa de observación. ...... 66 
Anexo 3. Temperaturas del horno (perfil de temperatura) despues de la reestructuración. . 67 
Anexo 4. Datos de granulometría......................................................................................... 68 
Anexo 5. Estandarización de apagado (PTS). ...................................................................... 69 
Anexo 6. Rendimientos horno 24 - batería 7. ...................................................................... 72 
Anexo 7. Rendimientos horno 2 - batería 2 ......................................................................... 72 
Anexo 8. Rendimientos horno 13 - batería 8 ....................................................................... 73 
Anexo 9. Datos de micum durante el seguimiento. ............................................................. 73 
Anexo 10. Datos de micum de las mezclas propuestas. ....................................................... 73 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Existe una creciente demanda en el sector del coque como combustible y elemento 
utilizado en procesos metalúrgicos, por esto las empresas que fabrican y comercializan este 
producto se ven en la obligación de incrementar la producción y también la calidad en sus 
productos, la empresa EXCOMIN SAS no es ajena a esta situación, con el surgimiento de 
nuevas empresas en Norte de Santander ve indispensable mejorar sus procesos para lograr 
ser un competidor fuerte en el mercado nacional e internacional. 
 
Excomin produce coque de bajo fosforo y azufre en hornos tipo colmena; como valor 
agregado cuenta con la clasificación de diferentes tamaños del producto, según las 
exigencias de los clientes. La empresa evidencia un bajo porcentaje en la producción que 
tienen sus hornos y problemas en algunas de las etapas del proceso. 
 
Por esto se propone el proyecto estrategias técnicas y operativas para el mejoramiento de la 
producción y calidad del coque; para establecer las variables que afectan al proceso y 
buscar la mitigación de estas. En el presente documento se plasma toda la información que 
se recogió y las estrategias aplicadas para mejorar la producción; metodología usada; 
recursos y mejoras, además de los costos que derivaron de estas. Por último el documento 
da las conclusiones del proyecto y sugiere unas mejoras a realizar por la empresa, para 
tener un control total de la operación. 
 
 
 
 
 
 
16 
 
1. JUSTIFICACIÓN 
 
La empresa EXCOMIN SAS es una de las principales productoras de coque reactivo en la 
región, cuenta con varias concesiones mineras, plantas de acopio de carbón y fabricación de 
coque; la más importante de ellas es CT1 ubicada en el km 18 vereda el porvenir en 
jurisdicción del municipio del Zulia (Norte de Santander) (ver figuras 1A y 1B), a la cual 
llegan diferentes tipos de carbón para ser triturados, mezclados y posteriormente utilizados 
en el proceso de coquización; siendo este el principal producto de comercialización. 
 
EXCOMIN SAS. tiene actualmente una producción de 30.000 ton/mes de coque reactivo 
con proyección a 45.000 ton/mes, exporta productos a diversos países del mundo como 
USA, Canadá, México, Brasil, Irlanda, Turquía, India y Sudáfrica, siendo el continente 
norteamericano su principal mercado y con interés en abastecer también el europeo, ofrece 
a sus clientes un coque de bajo fosforo y azufre, de alta calidad. 
 
Debido a la gran competencia que tiene el mercado en el departamento de norte de 
Santander, la empresa ve necesario implementar un plan de mejora en el proceso de 
coquización, basado en el análisis y control de variables como tiempos de producción, 
mezclas y condiciones de proceso, entre otras. 
 
 
 
 
 
 
17 
 
Figura 1. (A) Mapa de ubicación de las plantas de EXCOMIN SAS. (B) Mapa de 
ubicación geográfica de la empresa. 
 
 
(A) 
 
Fuente (A) Adaptado de: 
https://www.mapasparacolorear.com/colo
mbia/mapa-departamento-norte-de-
santander.php 
(B) 
 
Fuente captura de: 
https://www.google.com/maps/place/EXCO
MIN+S.A.S/@7.8414943,-
72.8305529,10.08z/data=!4m5!3m4!1s0x8e
66450acce30f75:0xecf5873c38e24b06!8m2!
3d7.8890971!4d-72.4966896?hl=es 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
2. OBJETIVOS 
 
 
2.1 GENERAL. 
 
Desarrollar e implementar estrategias técnicas y operativas para mejorar el tiempo de 
producción, y la calidad del coque producido en la planta CT1 de la empresa EXCOMIN 
SAS. de Cúcuta. 
 
2.2 ESPECÍFICOS. 
 
Evaluar parámetros y variables del proceso de coquizaciónpara establecer las condiciones 
actuales de operación, el tiempo de producción, el rendimiento y la calidad del coque. 
 
Diseñar e implementar estrategias que permitan reducir tiempos y movimientos entre 
operaciones unitarias, y mejorar el volumen de producción. 
 
Evaluar métodos y procedimiento de control en operaciones de manejo y preparación de 
carbones y mezclas, operación de hornos y disposición de coques, para mejorar la calidad 
del producto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
3. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE 
 
3.1 CARBÓN. 
Es un combustible fósil, que se formó de la descomposición de materia vegetal acumulada 
en depósitos de lodos, su trasformación ocurre por acción de la temperatura, presión y en 
ausencia de aire, que genera cambios fisicoquímicos en la biomasa convirtiéndola en 
carbón. Este se presenta en forma de vetas y sus propiedades dependen del tipo de materia 
de la cual se formo. Es de color oscuro o negro [1] . Existen diferentes formas de clasificar 
los carbones entre las más comunes tenemos: 
 
3.1.1 Clasificación según su aplicación. Carbones térmicos: La propiedad más importante 
es su poder calorífico; su principal uso es para la generación de energía térmica que se 
transforma en eléctrica, esto por medio de su combustión directa. [2] 
 
Carbones coquizables: Sus principales propiedades son el % de materia volátil, su 
plastometría y su dilatometría. Se usan de manera individual o en mezclas para la 
fabricación de coques. [2] 
 
3.1.2 Clasificación por Rango. La American Society for Testing Materials clasifica al 
carbón en la norma AST 388-99 por rango; esto con base en su grado de metamorfismo, 
poder calorífico, carbono fijo y materia volátil (ver tabla 1). mostrando la capacidad 
aglutinante y de combustión de los carbones. [3] 
 
Tabla 1. Clasificación del carbón por rango, según Norma A.S.T.M. D 388. 
 
Fuente: Traducido y adaptado de la Norma A.S.T.M. D 388. 
20 
 
3.2 COQUIZACIÓN. 
Es el proceso por el cual se obtiene el coque, también se le llama carbonización, consiste en 
un calentamiento del carbón o la mezcla de carbones hasta un rango entre 1000°C y 
1200°C; esto se realiza en ausencia de aire, para garantizar que se eliminé, casi en su 
totalidad la materia volátil que contiene (ver figura 2). [3] 
El proceso de coquización se puede dividir en tres etapas: 
 
a) La primera etapa de 350°C – 450°C, el carbón se reblandece, funde, pierde materia 
volátil y se hincha. Es en este intervalo que se presenta la máxima fluidez. [3] 
 
b) La segunda etapa de 450°C – 550°C, el carbón se endurece y se convierte en coque. 
En este rango de temperaturas se le puede considerar un cristal líquido (mesofase) 
pero luego solidifica en un material carbonoso y poroso conocido como semicoque. 
[3] 
 
c) La tercera etapa de 550°C – 1000°C, hay desprendimiento de materia volátil 
(metano e hidrógeno) y se completa la transformación en coque. [3] 
 
3.3 COQUE. 
Es un carbón que se produce a partir de carbones o mezclas de carbones coquizables y que 
tiene una alta resistencia mecánica. Se fabrica en hornos que alcanzan temperaturas entre 
500°C - 1000°C; sellados para que no haya presencia de oxígeno y lograr unir los 
componentes presentes, eliminando la mayor parte de materia volátil. Lo que queda es un 
combustible solido, estable y de alto poder calorífico que casi en su totalidad es carbón. [4] 
Se compone de 92% de carbono; 8 % de ceniza. Todo esto lo convierte en un excelente 
sustituto del carbón. [5] 
 
3.4 HORNO COLMENA. 
Se trata de una cámara semiesférica con forma de domo. Las medidas de estos hornos en su 
interior están entre los 2.5m y 3m; tienen una capacidad de 3.5 ton a 4 ton de carga de 
carbón aproximadamente y el proceso toma en total 48 horas. Tienen un rendimiento de 
56% a 58% y las variables que influyen para la calidad del coque son la mezcla de carbón y 
la granulometría de la misma. [2] [3] 
 
3.5 HORNO SOLERA. 
Son hornos de forma semicilíndrica y tienen la base en forma rectangular, dentro de las 
paredes tienen conductos que llegan hasta el piso (solera) estos hornos realizan el proceso 
21 
 
de quema de carbón en menor tiempo (24 horas); ya que aprovechan el calor que produce la 
combustión de los gases que circulan por la solera al inyectarles aire. [2] [3] 
Tienen una capacidad de entre 5 ton y 6 ton, con un rendimiento aproximadamente del 
62% la calidad del coque producido en estos hornos depende el control de las variables; 
pero no es posible la recuperación de subproductos. [2] [3] 
 
Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de coquización. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
22 
 
3.6 HORNO VERTICAL. 
Estos hornos tienen la mayor eficiencia en la producción de coque de alta calidad y son los 
mas utilizados a nivel mundial, el proceso se puede dividir en 3 secciones. [2] [3] 
 
a) Sección 1, es donde se reciben, preparan y manejan los carbones que se utilizan en 
las mezclas a coquizar. [2] [3] 
 
b) Sección 2, es la batería de hornos verticales, ubicados uno al lado del otro y 
separados por una cámara de combustión. [2] [3] 
 
c) Sección 3, es la encargada de separar el gas del coque y los compuestos aromáticos 
que están presentes como: alquitrán, benzoles, naftalina, xioles y toluoles. [2] [3] 
 
En estos hornos, se optimiza la trasferencia de calor en el proceso y se obtienen las mejores 
calidades de coque. Pero se necesita una gran inversión para ponerlos en marcha y una vez 
hecho esto, no se pueden apagar y se debe controlar la temperatura; ya que se puede dañar 
el refractario. [2] [3] 
 
3.7 DIAGNÓSTICO DE TRABAJO OPERACIONAL. 
Se trata de estudios que generan información objetiva y valida; acerca de las áreas de 
oportunidad que tiene la empresa, se enfocan en los métodos de trabajo, indicadores, 
estándares y parámetros de control, abarca todos los niveles operativos y no interfieren con 
el proceso. [6] 
 
3.8 INDICADOR DE PROCESO. 
Miden una característica que puede ser observada y específica, muestran el estado real de 
una actividad; con esto se puede evidenciar si hay cambios o progresos en el proceso. [7] 
 
3.9 ANÁLISIS DE OPERACIONES. 
El análisis de operaciones, se usa para identificar los elementos productivos y no 
productivos. Esta actividad es muy útil cuando se planea mejorar un centro de trabajo o en 
la creación de nuevos. [8] 
 
Los datos recolectados con estos estudios nos ayudan a determinar que se necesita para 
mejorar el proceso, también nos generan las interrogante: “por qué”; “dónde”; “cómo” y 
“cuándo”. Útiles para analizar cada paso de manera individual buscando una mejora 
general. [8] 
 
 
23 
 
3.10 SISTEMA DE TIEMPOS PREDETERMINADO. 
Son tiempos asignados a movimientos que son difíciles de medir de manera ordinaria. Se 
les llama predeterminados porque se usa para establecer tiempos estándar a nuevas 
actividades, son el resultado de una base de tiempos de movimientos simples; ayudan a: [9] 
 
a) Establecer los movimientos requeridos en un método. [9] 
b) Obtener un estimado en la ejecución de un movimiento. [9] 
c) Obtener un tiempo esperado de la ejecución del método. [9] 
 
3.11 ORGANIZACIÓN DE ESTACIONES DE TRABAJO. 
Una estación de trabajo es un sistema individual en el que el operario desarrolla tareas, son 
un componente importante en la línea de trabajo. Debe proveerle a su usuario: calidad, 
productividad, flexibilidad y ergonomía, para esto se debe tener presente las actividades a 
realizar; de qué modo se harán y las medidas del operario o si se cuentan con medidas 
estándar. el objetivo de esto es reducir al mínimo los desperdicios (Sobreproducción, 
Esperas, Transportes, Despilfarros de operación, Inventario, Movimientos innecesarios, 
Productos defectuosos) los diseño flexibles en estas dan: [10] [11] 
 
a) Movimientos optimizados 
b) Mejor transición entre etapasde trabajo 
c) Reducción de tiempos de espera 
d) Ensamblajes ágiles 
e) Eliminación de procesos complejos 
f) Seguridad sin efectos secundarios 
 
3.12 MEDICIÓN DE TIEMPOS REQUERIDOS. 
Consiste en la medición de los tiempos necesarios para realizar una tarea de un proceso; 
con esto se puede estandarizar, aumentando así la producción y eficiencia de la actividad, la 
medición de tiempos ayuda a hacer más fácil los costos de estandarización, medidas de 
control y cuantificación. Establece las actividades que debe realizar un operador y sus 
tiempos, evitando los cuellos de botella en el proceso. [12] 
 
3.13 COMPORTAMIENTO TERMOPLÁSTICO DE LOS MACÉRALES DE 
CARBONES COQUIZABLES Y SU IMPLICACIÓN EN LAS PROPIEDADES DEL 
COQUE. 
Costa (2017) tiene como objetivo en su investigación, determinar el comportamiento 
termoplástico y las transformaciones de los componentes individuales de carbones 
coquizables, utilizados en mezclas para coquización; estableciendo las relaciones entre 
ellos y la influencia que tienen en la propiedades del coque, también estudia la adición de 
24 
 
carbón vegetal a mezclas coquizables, a fin de observar las trasformaciones que tiene 
cuando pasan a coque, para esto utiliza microscopia óptica, también utiliza la técnica Scan 
y establece que los carbones de estudio tenían diferentes propiedades químicas, 
termoplásticas y composición maceral. Llegando a la conclusión que existe un cambio en la 
reflectancia de la inertinita, el cual depende del rango que tenga el carbón. También 
concluye que la adición de carbón vegetal disminuye las propiedades mecánicas del coque 
ya que produce discontinuidades que se propagan por la matriz inerte. [13] 
 
3.14 ESTUDIO DE LAS TRANSFORMACIONES FISICOQUÍMICAS DE 
CARBONES COLOMBIANOS EN EL PROCESO DE COQUIZACIÓN. 
Sánchez (2016) en su estudio propone la caracterización por Calorimetría Diferencial de 
Barrido (DSC) de carbones de Boyacá, Cundinamarca y La Guajira, también el estudio de 
su comportamiento en el proceso de coquización; para entender mejor sus cualidades y 
aprovechar mejor los diferentes tipos de carbón del país. También propone reemplazar en 
mezclas, carbones coquizables por carbones de la Guajira, para obtener coques de alta 
resistencia mecánica y mejor reactividad con CO2, con la investigación se identificó un 
suceso exotérmico en la fase post-plástica, también llamada segunda desvolatilización. Que 
se le denomina Energía de Carbonización (ΔE). Concluyo que hay una relación entre ΔE, la 
reactividad y la resistencia mecánica después de la carbonización. Con las variables 
principales establecidas se construye un modelo matemático que puede predecir el 
comportamiento de los carbones y mezclas en la coquización. [14] 
 
3.15 EFECTO DE LOS PARÁMETROS REOLÓGICOS Y PETROGRÁFICOS DEL 
CARBÓN EN LA CALIDAD DEL COQUE METALÚRGICO. 
Alarcón (2011) en su tesis estudia 3 carbones de la región cundiboyacense, con el objetivo 
de identificar que incidencia tienen, las propiedades reológicas y los parámetros 
petrográficos en la producción de coque metalúrgico de alta calidad. propone 25 mezclas de 
las cuales 9 son binarias y 15 ternarias, a estas muestras se les realizan análisis próximos y 
últimos, además de otros ensayos como: reflectancia, dilatometría y plastometría. La 
coquización de las muestras se llevo acabo en hornos tipo colmena y al producto final se le 
hizo ensayo MICUM enfocándose en los resultados de Micum 10 (abrasión) y Micum 40 
(degradación); tambien CRI Y CSR. Finalmente concluye que la fluidez y dilatación de la 
vitrinita tiene un impacto importante en la calidad del coque metalúrgico. [3] 
 
3.16 CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO DE MEZCLA DE CARBONES 
COLOMBIANOS PARA LA PRODUCCIÓN DE COQUE. APLICACIÓN DE 
ANÁLISIS PETROGRÁFICOS, REOLÓGICOS Y TERMOGRAVIMÉTRICOS. 
El objetivo de Guerrero (2012) es crear un modelo de mezclas de carbón, que ayude a 
predecir cuál será la calidad del coque obtenido; para alcanzarlo utiliza 6 carbones de la 
25 
 
región cundiboyacense, con los que propuso 14 mezclas binarias y 5 mezclas ternarias. Las 
variables que tomo como de interés fueron CSR (Resistencia Mecánica del Coque después 
de Reacción), CRI (Índice de Reactividad del Coque) y DI (índices de calidad Drum 
Index), a las muestras de carbón se les realizó ensayos próximos, últimos y de 
termogravimetría, el resultado de estos análisis logro dar los parámetros bajos cuales se rige 
el modelo de mezclas, que son: la composición maceral, VDV máx (máxima velocidad de 
desprendimiento de volátiles), MBI (índice de basicidad de cenizas modificado) y 
temperatura máxima. Llego a la conclusión que estos parámetros son adecuados para hacer 
eficiente la predicción con respecto a las variables de interés que estableció. [15] 
 
3.17 EVALUACIÓN DE MEZCLAS DE CARBONES TÉRMICOS Y 
COQUIZABLES EN PROCESOS DE COMBUSTIÓN. 
El objetivo principal de Alarcón (2017) en su estudio fue idear mezclas de carbones 
utilizados en la generación de energía; para así, hacer un uso eficiente de las reservas de 
carbón; que tiene el país. Para esto evaluó carbones térmicos y coquizables de alto volátil, 
del municipio de Paipa y Samacá respectivamente. Los cuales analizó mediante ensayos 
próximos. Datos que le dieron las condiciones iniciales de la combustión del carbón; que se 
hizo en un reactor de lecho fijo donde inyectó aire con 30% de exceso y controló las 
variables de tiempo y temperatura. Los gases producto de la combustión se analizaron 
arrojando los componentes CO2, CO Y O2. Con esto concluye que el porcentaje optimo en 
la mezcla es (60/40) de carbón térmico y carbón coquizable respectivamente, para tener los 
mejores valores de temperatura máxima y tiempo de combustión. [16] 
 
3.18 IMPLEMENTACIÒN DE LA METODOLOGIA DE 5S EN EL ÀREA DE 
ALMACENAMIENTO DE MATERIA PRIMA Y PRODUCTO TERMINADO DE 
UNA EMPRESA DE FUNDICIÒN. 
López (2013) con su estudio busca aplicar la metodología de 5S, a las áreas de 
almacenamiento de materia prima y producto terminado; con el fin de generar espacios 
limpios, ordenados y mejorar la productividad. Realizó un diagnóstico para observar el 
funcionamiento de estas áreas. Con el que evidencio retrasos en la cadena de suministro de 
materia prima y descontrol del almacenamiento de producto terminado; ocasionando 
demoras al momento de entregar un producto marcado como de calidad. Su proyecto se 
divide en 5 etapas; conceptualización, conocimiento de la empresa, diagnóstico de áreas, 
propuestas de mejoras y estandarización, en las dos primeras etapas trata los conceptos de 
5S, la estructura que tiene la empresa, métodos de trabajo y temas de calidad; para su 
trabajo utiliza una matriz con parámetros de clasificación ABC de los materiales. Con los 
datos que recoge propone planes de mejora y un procedimiento de actividades que genera 
una mayor eficiencia en el almacén, eliminando inventario obsoleto y costos, ya que se 
dispone de materia prima en tiempo real con posibilidad de reutilización si es material 
defectuoso. [17] 
 
26 
 
3.19 IMPLANTACIÒN DE 5S EN LA LÌNEA 1 DE PRODUCCIÒN DE UNA 
EMPRESA AUTOMOTRIZ. 
El trabajo realizado por Martínez, Avilés, González, Martínez (2020) busca mejorar la 
productividad, en la línea de producción de una empresa automotriz; para ofrecer un mejor 
producto, servicio y calidad, utilizan una metodología que se divide en 7 etapas. En la 
primera se evalúa el estado inicial de la línea, para identificar los problemas 
correspondientes a cada una de las S, identifican puntos a mejorar; las etapas siguientes 
corresponden a la aplicación de cada una de las S en su respectivo orden: 1 Seiri 
(seleccionar), 2 Seiton (organizar), 3 Seiso (limpiar), 4 Seiketsu (estandarizar), 5 Shitsuke 
(seguimiento). Concluyen que el uso de la metodología crea un cambio en el ambiente 
laboral de los puestos de trabajo y un mayor compromiso de los colaboradores. Dejanla 
investigación abierta para un estudio de mejora continua en toda planta. [18] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
4. DESARROLLO METODOLÓGICO 
 
El proyecto tiene como objetivo desarrollar e implementar estrategias técnicas y operativas 
para mejorar el tiempo de producción, y la calidad del coque producido en la planta CT1 de 
la empresa EXCOMIN SAS. de Cúcuta, para lo cual se evaluaron los parámetros y las 
variables del proceso de coquización con el fin de establecer las condiciones de operación, 
el tiempo de producción, el rendimiento y la calidad del coque; esto para diseñar e 
implementar estrategias que mejoren el volumen de producción. El diseño metodológico 
comprende 3 fases: 
 
4.1 FASE 1. EVALUACIÓN DE PARÁMETROS Y VARIABLES DEL PROCESO 
DE COQUIZACIÓN. 
 
4.1.1 Monitoreo de tiempos. Para establecer las condiciones iniciales del proceso, se hizo 
monitoreo de tiempos a las siguientes actividades: tumbar puerta, apagar horno, refrigerar 
horno, correr banda, extracción de coque, llenado de horno, parar media puerta, 
emparejado, subir puerta, embarrado de puerta. 
 
4.1.2 Caracterización de mezclas. Se caracterizaron y analizaron 5 mezclas de carbones, 
por análisis próximos, para obtener datos de: humedad (ASTM D3173); cenizas (ASTM D 
3174); materia volátil (ASTM D3175); carbono fijo (ASTM D3172); también se determinó 
poder calorífico (ASTM D5865-13) y azufre (ASTM D4239). Todos los análisis se 
realizaron en el laboratorio de control de calidad de la empresa (ver figura 3). 
 
Figura 3. Laboratorio de calidad de EXCOMIN. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
28 
 
4.1.3 Caracterización de coque. Se analizaron 5 muestras de coque (obtenidos a partir de 
los carbones analizados), por medio de análisis próximos, para obtener datos de: humedad 
(ASTM D3173); cenizas (ASTM D 3174); materia volátil (ASTM D3175); carbono fijo 
(ASTM D3172); también se determino poder calorífico (ASTM D5865-13); azufre (ASTM 
D4239) y resistencia mecánica en frio por micum (M40 y M10) (ISO 556). 
 
4.1.4 Cálculos de rendimiento del horno. Se realizó a partir de la siguiente ecuación 
(ec.1): 
 ( 
 
 
 ) (ec.1) 
Donde, Pmc es el peso del carbón cargado al horno y Pcq es el coque obtenido del proceso. 
El procedimiento de muestreo se realizo haciendo la recolección de la carga a la pala del 
cargador con trinche, para llevar a pesar en volqueta (ver figuras 4 y 5). 
 
Figura 4. Trinchado de coque. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
Figura 5. Disposición de coque en volqueta. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
29 
 
4.2 FASE 2. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE ESTRATEGIAS PARA 
REDUCIR TIEMPOS Y MOVIMIENTOS. 
 
4.2.1 Seguimiento del proceso. Se hizo seguimiento de las actividades del proceso de 
coquización para identificar las siguientes variables: granulometría, cantidad de carga, 
humedad, temperatura, calidad de la mezcla. 
 
4.2.2 Diagnóstico de trabajo operacional. Se realizó a todo el proceso de coquización a 
partir de la información obtenida en el seguimiento del proceso, para evaluar los métodos 
de trabajo e identificar oportunidades de mejora. 
 
Métodos de trabajo analizados: apagado del horno, deshorne, llenado. 
 
4.2.3 Determinación de indicadores del proceso. Corresponden a la información 
cuantitativa de parámetros y variables de proceso (tiempos, temperaturas, consumos), 
susceptibles de mejoramiento. 
 
4.2.4 Análisis de operaciones. Las operaciones analizadas en planta (ver figura 6), fueron: 
 
 Diseño y preparación de mezclas. Las mezclas se preparan con ayuda del cargador, 
mezclando en diferentes proporciones los tipos de carbones que maneja la empresa, 
los cuales según la norma ASTM D388 son: bituminoso de alto volátil, tipo A; 
bituminoso de alto volátil, tipo B; sub-bituminoso y semiantracitico, que en 
nomenclatura de la empresa se designan como tipo A, B, C, AA, respectivamente. 
 Granulometría de mezclas. La granulometría utilizada es del 85% bajo 5mm, se 
obtiene con un molino de martillos. 
 Perfil térmico del proceso de coquización. Se tomaron temperaturas del horno cada 
hora con ayuda de un pirómetro laser UNI-T. se registraron las 48 horas del proceso 
de coquización, desde que el horno estaba vacío hasta que se cargo. 
 Consumo de agua en apagado. Se utilizó un medidor de agua tipo rotámetro para 
medir el consumo por horno, y se tomaron las medidas de la diferencia de nivel en 
el tanque para calcular el consumo de agua para el apagado de todos los hornos de 
la planta. 
 Tiempo de descarga del horno. Se utiliza un cronómetro se toma el tiempo desde 
que el operario inicia el deshorne hasta que se carga el horno nuevamente. 
 
30 
 
Figura 6. Planta de coquización de CT1. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
4.2.5 Determinación del tiempo promedio por procedimiento. Se establecieron los 
tiempos promedio para los diferentes procedimientos del proceso, a partir del seguimiento 
de dichas actividades en diferentes procesos. 
 
4.2.6 Organización estaciones de trabajo. Teniendo en cuenta que las estaciones de 
trabajo (ver figura 7) influyen en el rendimiento del operador, se aplicaron estrategias como 
el ordenamiento y aseo del puesto de trabajo, establecidas en la metodología de las 5S (seiri 
- uso eficiente de los recursos; seiton – organización; seiso - cada persona es responsable 
del cuidado e higiene; seiketsu - dinámicas de reafirmación; shitsuke - La constancia en la 
aplicación de estos aspectos) [19] (ver anexo 1). para mejorar las condiciones de seguridad, 
movilidad y salubridad, con el fin de reducir el riesgo de un accidente laboral. 
 
Figura 7. Estaciones de trabajo en una línea de deshorne. 
 
 Fuente: Excomin SAS. 
31 
 
4.3 FASE 3. EVALUACIÓN DE MÉTODOS Y PROCEDIMIENTO DE CONTROL 
EN OPERACIONES DE MANEJO Y PREPARACIÓN DE CARBONES Y 
MEZCLAS, OPERACIÓN DE HORNOS Y DISPOSICIÓN DE COQUES. 
 
4.3.1 Diseño y preparación de mezclas. Se verificó el proceso de preparación de mezclas 
(ver figura 8) y se propusieron 4 mezclas con porcentajes diferentes a los usados 
habitualmente, para verificar la influencia de los tipos de carbones que utiliza la empresa 
(A, B, C, AA) (ver tabla 2 y 3). 
 
Nota: A estas mezclas se les realizó la actividad de apisonamiento. 
 
Figura 8. Preparación de mezcla con cargador. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
Tabla 2. Secuencia de paladas del cargador. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
Carbón Tipo Secuencia 1 Secuencia 2 Secuencia 3 Secuencia 4 Secuencia 5
A 1 1 1 1 2
B 1 1 2 2 2
C 1 1 1 1 1
AA 0 0 1 0 0
Preparacion de Mezcla 0 - 0.0
32 
 
Tabla 3. Porcentajes de la mezcla habitual. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
4.3.2 Control de calidad molienda de carbones. Se registro la granulometría de la 
mezcla por día. Teniendo en cuenta que esta es determinada por las características del 
molino de martillos. tiene 24 martillos y 3 mallas con agujeros redondos de 19mm y 25mm 
(1 y 2 respectivamente) que se intercambian según las condiciones ambientales (cuando 
llueve y la carga se moja se utilizan las dos mallas de 25mm) (ver figura 9 y 10). 
 
Figura 9. Molino de martillos. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
 
 
Tipo de carbón %
A 30%
B 40%
C 25%
AA 5%
TOTAL 100%
MEZCLA (0) HABITUAL
33 
 
Figura 10. Malla con agujero redondo. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
4.3.3 Análisis del proceso de carbonización. Con el seguimiento a la temperatura que se 
realizó cada hora con un pirómetro laser UNI-T (durante todo el proceso de coquización - 
48 h). También se tomaron muestras del proceso con un tubo sonda fabricado para este 
propósito (cada 3 horas) para observar la evolución del proceso de carbonización a 
diferentes tiempos y temperaturas (ver figura 11 y 12). 
 
Figura 11. Toma de temperatura. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
34 
 
Figura 12. (A) Toma de muestras del proceso de coquización. (B) Enfriamiento de la 
muestra evitando contaminarla.A B 
Fuente: Excomin SAS. 
 
4.3.4 Mejoramiento del proceso de apagado. A partir de los procedimientos de calidad 
implementados por la empresa en el Procedimiento de Trabajo Seguro (PTS) (ver anexo 5), 
para evitar la contaminación del producto con ladrillos y arcillas de puerta, al igual que el 
apagado rápido y eficiente para evitar desperdicio de agua o enfriamiento excesivo del 
horno y accidentes por quemaduras con vapor de agua (ver figura13), se ajustaron los 
parámetros con base en los tiempos y el consumo de agua (registrados en la tabla 4 
presentada en el capitulo de resultados). 
 
Figura 13. Foto del apagado del horno. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
35 
 
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS 
 
5.1 SEGUIMIENTO A LAS VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO 
DE COQUIZACIÓN. 
En la etapa de observación e identificación de variables, se definieron como principales 
variables, índice de carga, temperatura de los hornos, tiempos de operación, calidad de la 
mezcla, granulometría de la mezcla. 
 
5.1.1 Control de los tiempos de operación. El control de tiempos de las actividades del 
proceso de coquización se registra en la tabla 4. 
 
Tabla 4. Tiempos de las actividades en el proceso de deshorne. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
En la tabla 4 se resalta la actividad de “refrigerar horno”, porque es un proceso adicional 
que se debe realizar, debido al reencendido que experimenta el coque durante el tiempo que 
permanece el horno abierto después del apagado; este procedimiento es realizado por un 
solo operario en los 6 hornos; cuando finaliza con el horno numero 6, el horno numero 1 
nuevamente ha subido la temperatura a niveles de riesgo para el deshorne, por lo cual se 
requiere la refrigeración. 
 
Como resultado de este análisis la empresa hizo una reestructuración de los turnos del 
personal de deshorne, para eliminar esta fase de refrigeración, con el objetivo de reducir 
tiempos de producción de 7.4 h a 5.1 h, para un total de 2.3 h de optimización (ver tabla 5), 
TIEMPO POR 
CADA ACTIVIDAD 
(MINUTOS)
HORA INICIO HORA FINAL
N° HORNOS 
POR HOMBRE
TOTAL
(MINUTOS) 
TIEMPO 
(HORAS)
TUMBAR PUERTA 5 12:00 a. m. 12:30 a. m. 6 30
APAGAR HORNO 25 12:30 a. m. 3:00 a. m. 6 150
REFRIGERAR HORNO 10 3:00 a. m. 3:20 a. m. 2 20
CORRER BANDA 25 3:20 a. m. 3:45 a. m. 1 25
EXTRACCION COQUE 30 3:45 a. m. 4:45 a. m. 2 60
LLENADO DE HORNO 15 4:45 a. m. 6:15 a. m. 6 90
PARAR MEDIA PUERTA 5 6:15 a. m. 6:25 a. m. 2 10
EMPAREJADO 10 6:25 a. m. 6:45 a. m. 2 20
SUBIR PUERTA 5 6:45 a. m. 6:55 a. m. 2 10
EMBARRADO DE PUERTA 5 6:55 a. m. 7:25 a. m. 6 30
445
ESCENARIO ACTUAL
7,4
36 
 
consumo de agua, perdidas de producto por combustión de coque y el incremento de 
cenizas. 
 
Tabla 5. Tiempos de las actividades en el proceso de deshorne con la reestructuración de 
turnos. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
5.1.2 Consumo de agua en la operación. El consumo total de agua en m3 por horno y día 
de operación, se muestran en la gráfica 1 y la tabla 6. 
 
Gráfica 1. Consumo de agua durante la operación. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
TIEMPO POR 
CADA ACTIVIDAD 
(MINUTOS)
HORA INICIO HORA FINAL
N° HORNOS 
POR HOMBRE
TOTAL 
(MINUTOS)
TIEMPO 
(HORAS)
TUMBAR PUERTA 5 12:00 a. m. 12:30 a. m. 2 10
APAGAR HORNO 25 12:30 a. m. 3:00 a. m. 2 50
REFRIGERAR HORNO 10 3:00 a. m. 3:20 a. m. 0 0
CORRER BANDA 25 3:20 a. m. 3:45 a. m. 1 25
EXTRACCION COQUE 30 3:45 a. m. 4:45 a. m. 2 60
LLENADO DE HORNO 15 4:45 a. m. 6:15 a. m. 6 90
PARAR MEDIA PUERTA 5 6:15 a. m. 6:25 a. m. 2 10
EMPAREJADO 10 6:25 a. m. 6:45 a. m. 2 20
SUBIR PUERTA 5 6:45 a. m. 6:55 a. m. 2 10
EMBARRADO DE PUERTA 5 6:55 a. m. 7:25 a. m. 6 30
305
ESCENARIO NUEVO
5,1
37 
 
En la gráfica 1 se observa el consumo de agua antes del nuevo turno, que con la 
reestructuración de turnos y la eliminación de la actividad de refrigeración, el consumo 
disminuye a 237.85 m3, para un ahorro de 43,11 m3 de agua por día. 
 
La tabla 6 muestra que se alcanzó un ahorro de 0,55 m3 de agua por horno (550 litros); 
estableciendo un nuevo consumo de 2,5 m3. 
 
Tabla 6. Consumo en m3 de agua por horno. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
5.1.3 Rendimiento de los hornos. En este ítem se registra el análisis del rendimiento del 
horno de referencia (en el cual se llevo acabo la experimentación) y los rendimientos en 
diferentes hornos de la planta. La gráfica 2 muestra los rendimientos alcanzados en el horno 
durante 28 ciclos de producción. 
 
Gráfica 2. (A) Rendimientos del horno 24 – batería 7. (B) Dispersión de datos de 
rendimientos del horno 24 – batería 7. 
 
(A) (B) 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
En la grafica 2 se observa que el valor máximo de rendimiento fue de 61.61% en peso 
durante el ciclo número 7; el valor mínimo fue de 53.23% en el ciclo número 23; la 
diferencia es de 8.38%, lo que significa que por tonelada se deja de producir 83.8 kg de 
Consumos de agua x horno m3
Agua por horno antes 3,05
Agua por horno ahora 2,5
Ahorro de agua por horno 0,55
38 
 
coque. La media aritmética es de 0.58, de donde se deduce que la perdida promedio en 
todos los ciclos de producción es de 58 kg de coque; la moda es de 0.60, indica que la 
cantidad de perdida de coque mas frecuente es de 60 kg, lo cual es muy cercano a la media; 
finalmente, a partir de la desviación estándar (0.023), se confirma que la variación entre los 
valores de perdidas de rendimiento es mínima (ver anexo 6). 
 
Con el fin de hacer un primer análisis con respecto a las posibles causas de la variación del 
rendimiento del horno se hizo una gráfica de dispersión de los datos (gráfica 2B) para 
determinar el valor de la correlación de pearson y establecer un posible ajuste lineal. Sin 
embargo, dado que R2 = 0.1792, se concluye que la correlación de los datos es casi nula, 
por lo que el ajuste de la producción debe hacerse a partir de un proyecto independiente, 
teniendo en cuenta que no se conocen las variables que originan este ruido. 
 
A partir de estos resultados se determinaron los rendimientos en dos hornos mas de 
diferentes baterías (ver grafica 3 y 4), con el fin de identificar posibles factores de la 
fluctuación del rendimiento. 
 
Gráfica 3. (A) Rendimientos del horno 2 – batería 2. (B) Dispersión de datos de 
rendimientos del horno 2 - batería 2. 
 
(A) (B) 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
En la gráfica 3 se observa que el valor máximo de rendimiento fue de 61.48 % en peso 
durante el ciclo número 2; el valor mínimo fue de 59.14 % en el ciclo número 4; la 
diferencia es de 2.34 %, lo que significa que por tonelada se deja de producir 23.4 kg de 
coque. La media aritmética es de 0.60, dando una perdida promedio en los ciclos de 
producción de 60 kg de coque; la cantidad de perdida de coque mas frecuente no se puede 
calcular ya que son datos “sin moda”; desviación estándar de 0.0096, indicando una 
mínima perdida entre los valores de rendimientos (ver anexo 7). 
39 
 
Se realizó la gráfica de dispersión de datos (gráfica 3B) para determinar el valor de la 
correlación de pearson, ya que R2 = 0.436, se encuentra que la correlación de los datos es 
baja, por lo que no hay certeza para realizar un ajuste de la producción. 
 
Gráfica 4. (A) Rendimientos del horno 13 - batería 8. (B) Dispersión de datos de 
rendimientos del horno 13 – batería 8. 
 
(A) (B) 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
En la gráfica 4 se observa que el valor máximo de rendimiento fue de 61.51 % en peso 
durante el ciclo numero 3; el valor mínimo fue de 54.87 % en el ciclo numero 4; la 
diferencia es de 6.64 %, lo que significaque por tonelada se deja de producir 66.4 kg de 
coque. La media aritmética es de 0.58, lo que significa una perdida promedio de 58 kg de 
coque en los ciclos de producción. La cantidad de perdida de coque mas frecuente no se 
puede calcular ya que son datos “sin moda”; la desviación estándar es de 0.029 dando una 
variación mínima entre los valores de perdidas de rendimiento (ver anexo 8). 
 
Se realizó la gráfica de dispersión de datos (gráfica 4B) y así encontrar el valor de la 
correlación de pearson, teniendo en cuenta que R2 = 0.4172, se encuentra que la 
correlación de los datos es baja, por lo que no hay certeza para realizar un ajuste de la 
producción. 
 
Nota: Teniendo en cuenta que no se conocen las variables que originan el ruido, en cada 
una de las gráficas no se puede llevar acabo el ajuste de la producción. Para lograr esto se 
hace necesario un proyecto independiente que se centre en este objetivo. 
 
40 
 
5.1.4 Granulometría de la mezcla. Los datos de granulometría de la mezcla (ver anexo 
4), en todos los tamices y tamices de interés se observan en las gráficas 5 y 6. 
 
Al analizar las graficas 5 y 6 se observa que los valores están bajo los parámetros que 
maneja la empresa (85% de la granulometría menor a 5mm), con algunas excepciones en 
ciertos días; debido a las lluvias y la excesiva humedad, se decidió moler sin mallas. 
 
Gráfica 5. Granulometría de la mezcla. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Gráfica 6. Granulometría de la mezcla en los tamices de interés (2,8 y fondo). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
41 
 
Algunos de estos datos o desfases en la granulometría (ver gráfica 6) concuerdan con datos 
de rendimientos bajos, pero ya que solo son 3 datos los que coinciden entre las gráficas 2A 
y 5; no es suficiente información para afirmar que tiene alguna influencia sobre el 
rendimiento. 
 
5.1.5 Tiempos muertos en la operación. Se encontraron que algunos hornos estaban 
presentando tiempos muertos o de espera para ser deshornados y nuevamente cargados (ver 
grafica 7). 
 
Gráfica 7. Disminución de los tiempos que los hornos están en espera a ser deshornados. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Los tiempos de espera alcanzaban las 4 horas (ver grafica 7), produciendo perdidas de 
temperatura y requeme del coque. con la reestructuración de los turnos se disminuyó el 
tiempo de espera a 2.5 h aproximadamente, el deshorne se hizo continuo al apagado y 
ayudo a conservar la temperatura. 
 
5.1.6 Temperatura de los hornos. La toma de temperatura que se realizó cada hora, desde 
que estaba vacío el horno hasta su deshorne nuevamente; durante todo el proceso de 
coquizanción (48 h) (ver anexos 2 y 3), se obtuvieron los perfiles de temperatura mostrados 
en la gráfica 8. 
 
42 
 
La gráfica 8 muestra un perfil de temperatura estable antes de la reestructuración con Tmax 
alrededor de los 1200 °C y Tmin de 320 °C en el apagado. Al disminuir los tiempos 
muertos y eliminar la refrigeración se mejoró el perfil de temperatura, al aumentar la Tmax 
alrededor de 1340 °C y la Tmin al apagarse en el rango de 350 °C a 410 °C – esto es un 
aumento de temperatura de 100 °C aproximadamente. 
 
Gráfica 8. Comparación de los perfiles de temperatura. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
5.1.7 Índice de carga. El promedio del índice de carga por mes se muestra en la grafica 9. 
 
Gráfica 9. Promedio del índice de carga por mes. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
43 
 
En la gráfica 9, se muestran los promedios del índice de carga por mes, donde se evidencia 
que antes de la reestructuración de turnos (Junio, Julio, Agosto) el índice de carga es menor 
que en los meses después de la reestructuración, que se implemento en Septiembre. El 
aumento es progresivo, con excepción de octubre que se decidió disminuir la carga en los 
horno por las lluvias frecuentes; sin embargo, este dato es mayor al de los meses antes de la 
puesta en marcha. 
 
Gráfica 10. Comparación entre los índices de carga antes y después de la reestructuración 
de turnos. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Antes de la reestructuración el promedio del índice de carga era de 3976 kg de mezcla por 
horno; resultado optimo, pero no el ideal para utilizar al máximo la capacidad de los hornos 
tipo colmena de la empresa. Con la mejora de las condiciones que se presentaban (perdidas 
de temperatura, tiempos muertos en el proceso, sobre apagado) se logra aumentar el índice 
de carga de los hornos 4035 kg, lo que se traduce en una mayor producción de coque. La 
ganancia de carga por horno es de 48 kg de mezcla, 4416 kg de mezcla en total; significa 
un horno mas al día produciendo 80.8 toneladas de ganancia de coque al mes (ver grafica 
10). 
 
5.1.8 Eliminación de movimientos innecesarios. La gráfica 11 muestra las horas de 
cargador al mes necesarias para liberar carga de la tolva de la criba. 
 
La gráfica 11 muestra un alto consumo en horas de cargador para sacar carga de la tolva de 
la criba, esta actividad era necesaria ya que con el turno que se manejaba se enviaba 
44 
 
demasiada carga al mismo tiempo, sobrepasando la capacidad de la tolva para esto se había 
destinado una hora de cargador al día, resultando en un movimiento innecesario para el 
cargador y se comprometía la integridad del material, con la reestructuración la carga se 
envía de manera fraccionada esto permite que la criba procese todo el material sin 
sobrepasar la capacidad de la tolva, eliminando esta actividad. 
 
Gráfica 11. Horas de cargador por mes. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
5.1.9 Pruebas de apisonamiento. Para realizar las pruebas de mezcla con apisonamiento 
se fabricaron dos apisonadores uno de paleta y uno de rodillo (ver figura 14 y 15). 
 
Materiales apisonador de paleta: Tubo de 1 ½ pulg - 4.5m; Tubo de 1 pulg - 50cm; Lamina 
de 1/4 pulg (circulo) - Peso: 35kg. 
 
 
Materiales apisonador de rodillo: Tubo de 1 ½ pulg - 4.5m; Tubo de 1 pulg - 50cm; Platina 
de 3/16 - 63cm; Tubo de 6 pulg – 50 cm; Chumaceras P205 (dos unidades) - Peso: 45 kg. 
 
Se realizó el apisonamiento a varios hornos y se les hizo el cálculo de rendimiento 
encontrando que no tiene ningún efecto notable sobre el rendimiento del horno (ver gráfica 
12); pero si sobre el micum del coque (ver grafica 13). 
 
45 
 
Figura 14. Apisonador de paleta. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
Figura 15. Apisonador de rodillo. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
Gráfica 12. Rendimiento del horno de referencia realizándole apisonamiento. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
46 
 
Gráfica 13. Resultados de micum (40 - 10) con y sin apisonamiento. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Al observar los resultados de Micum en la gráfica 13 (ver anexo 9), se establece que el 
apisonamiento mejora en varios puntos la resistencia del coque, para que estos resultados 
fueran completos y se pudiera verificar su utilidad en el proceso, se realizó un rendimiento 
en la criba con coque al que se le hizo apisonado y otro al que no. Al mismo tiempo se 
verifico la influencia que tenían los carbones en la mezcla, ya que esta prueba se llevo 
acabo con las mezclas propuestas y la mezcla habitual (ver tabla 7 y 8) (se utilizó la carga 
producida por 6 hornos). En los nuevos resultados arrojados se observa que el 
apisonamiento mejora el rendimiento del producto mas grande al pasar por la criba , sin 
embargo para el fino es variable el resultado (ver gráficas 14 – 15 – 16 – 17 – 18). 
 
Tabla 7. Mezcla habitual de la planta.Fuente: Excomin SAS. 
Tipo de carbón % Tipo de carbón %
A 30% A 30%
B 40% B 40%
C 25% C 25%
AA 5% AA 5%
TOTAL 100% TOTAL 100%
MEZCLA 0 MEZCLA 0.0
47 
 
Tabla 8. Mezclas propuestas. 
 
Fuente: Excomin SAS. 
 
Nota: las mezclas están designadas como: (mezcla # ) aquellas que no tienen apisonamiento 
y (mezcla #.#) las que si fueron apisonadas. Ejemplo: mezcla 0 – no apisonada; mezcla 0.0 
– apisonada. 
 
Gráfica 14. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (0 – 0.0). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
Tipo de carbón % Tipo de carbón % Tipo de carbón % Tipo de carbón %
A 50% A 50% A 40% A 40%
B 50% B 50% B 40% B 40%
C 0% C 0% C 20% C 20%
AA 0% AA 0% AA 0% AA 0%
TOTAL 100% TOTAL 100% TOTAL 100% TOTAL 100%
Tipo de carbón % Tipo de carbón % Tipo de carbón % Tipo de carbón %
A 30% A 30% A 48% A 48%
B 30% B 30% B 48% B 48%
C 40% C 40% C 0% C 0%
AA 0% AA 0% AA 5% AA 5%
TOTAL 100% TOTAL 100% TOTAL 100% TOTAL 100%
MEZCLA 1.1 MEZCLA 2.1
MEZCLA 3.1 MEZCLA 4.1
MEZCLA 1 MEZCLA 2
MEZCLA 3 MEZCLA 4
48 
 
Gráfica 15. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (1 – 1.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Gráfica 16. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (2 – 2.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
 
 
49 
 
Gráfica 17. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (3 – 3.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Gráfica 18. Comparación rendimiento en criba del apisonamiento de la mezcla (4 – 4.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Nota: Se verificó también el micum del producto mas grueso y se observó que la mejora del 
micum se mantiene en el producto mas grueso aún después de pasar por la criba el material 
(ver gráficas 19 - 20 - 21 - 22 - 23); (ver anexo 10). 
50 
 
Gráfica 19. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(0 – 0.0). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Gráfica 20. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(1 – 1.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
51 
 
Gráfica 21. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(2 – 2.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Gráfica 22. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(3 – 3.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
 
52 
 
Gráfica 23. Comparación micum del producto mas grueso con y sin apisonamiento mezcla 
(4 – 4.1). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
5.1.10 Análisis de mezclas utilizadas. Al hacer el análisis de las mezclas (ver tabla 7 y 8) 
basándose en el porcentaje de rendimiento producido en criba ver gráficas 14-15-16-17-18 
se encontró que los mejores resultados de rendimiento, ceniza (CE) y materia volátil (MV) 
respectivamente, se obtienen con las mezclas (1 - 1.1) y (2 – 2.1) ya que tiene los mayores 
valores de rendimiento y bajo contenido de CE y MV; seguidos de las mezclas (3 – 3.1) y 
(0 – 0.0) valores medios de CE y MV; dejando como valores más bajos de rendimiento la 
mezcla (4 – 4.1) y alto contenido de CE y MV. 
 
5.1.11 Análisis del coque. Se realizaron ensayos próximos (humedad, ceniza, materia 
volátil y carbono fijo) para verificar la calidad del coque producido a partir de las mezclas 
de la tabla 7 y 8, los resultados evidencian que la calidad del coque obtenido se mantiene 
dentro de los estándares de la empresa, pero se generan pequeños cambios en las cenizas y 
la materia volátil (variables de interés para la empresa) para la mezcla (1 – 1.1) disminuyo 
1.5 y 0.02 respectivamente, para la mezcla (2 – 2.1) disminuyo 1.3 y 0.01; en la mezcla (3 – 
3.1) aumento 0.87 y 0.83 y en la mezcla (4 – 4.1) aumento en 0.07 y 0.49; tomando como 
base los valores de ceniza y materia volátil de la mezcla (0 – 0.0). 
 
 
53 
 
5.2 RELACIÓN DE COSTOS 
 
5.2.1 Superávit. Sumando todos los ahorros que presentó la operación tenemos un total de 
$ 62.119.950 (ver tablas 9 – 10 – 11). 
 
Tabla 9. Valor monetario de la ganancia en el índice de carga. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Tabla 10. Costo de 1 hora de cargador al mes. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Tabla 11. Valor monetario del ahorro en las horas de bombeo. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
5.2.2 Déficit. Pero también se incrementaron costos en algunas de las áreas o actividades 
con un valor total de $ 12.284.770 (ver tablas 12 – 13 – 14 – 15). 
 
 
 
 
Ganancia por horno Ganancia por dia Ganancia x mes kg de CQ mes $ mes 
48 4416 132480 80812,8 55.157.916,03$ 
GANANCIA DE MEZCLA PARA COQUIZAR GANANCIA DE CQ FINAL
3976 4024
INDICE DE CARGA
Despues del nuevo turno Antes del nuevo turno 
Horas x dia Valor x hora Horas x mes Valor x mes 
1 $ 130.000 30 $ 3.900.000
Horas de ahorro en cargador = $ ahorro
BOMBAS TIEMPO /H VOLTAJE AMPERAJE FP KW KW/h VALOR KW
 COSTO DE 
OPERACIÓN 
 COSTO DE 
OPERACIÓN 
MES 
E.B RIO (20 Hp) 3,7 440 18 1,73 0,8 10,96128 40,556736 604$ 24.496$ 
E.B CASINO ANTIGUO (15Hp) 3,7 440 14 1,73 0,8 8,52544 31,544128 604$ 19.053$ 
E.B CASINO ANTIGUO (10Hp) 3,7 440 11 1,73 0,8 6,69856 24,784672 604$ 14.970$ 
E.B POZA DE MANGOS (25Hp) 3,7 440 18 1,73 0,8 10,96128 40,556736 604$ 24.496$ 
E.B POZA DE MANGOS (15Hp) 3,7 440 14 1,73 0,8 8,52544 31,544128 604$ 19.053$ 
102.068$ 3.062.034$ 
 
54 
 
Tabla 12. Valor monetario del aumento en las horas de funcionamiento de las bandas. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Tabla 13. Costo de la nueva ruta de bus. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Tabla 14. Costo de un segundo bandero (Trabajador encargado de operación y 
mantenimiento de bandas trasportadoras). 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
Tabla 15. Valor de un segundo turno de supervisor. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
BANDA TIEMPO /H VOLTAJE AMPERAJE F.P KW KW/h VALOR KW
 COSTO DE 
OPERACIÓN 
 COSTO DE 
OPERACIÓN 
MES 
11 7,5 440 8,6 1,73 6,54632 49,0974 604$ 29.655$ 
12 7,5 440 10 1,73 7,612 57,09 604$ 34.482$ 
13 7,5 440 8,9 1,73 6,77468 50,8101 604$ 30.689$ 
3 1,46 440 6,2 1,73 4,71944 6,8903824 604$ 4.162$ 
4 1,45 440 6,3 1,73 4,79556 6,953562 604$ 4.200$ 
5 2,35 440 5,7 1,73 4,33884 10,196274 604$ 6.159$ 
6 1,19 440 6,7 1,73 5,10004 6,0690476 604$ 3.666$ 
7 1,55 440 6,3 1,73 4,79556 7,433118 604$ 4.490$ 
8 1,54 440 6,6 1,73 5,02392 7,7368368 604$ 4.673$ 
122.175$ 3.665.254$ 
Costo / mes
Ruta de Bus $ 5.400.000
Costo / mes
Segundo Bandero
Valor Prestacional
$ 1.605.060
Costo / mes
Turno de Supervisor
Valor Prestacional 
$ 1.614.456
55 
 
5.2.3 Costo/Beneficio. La ganancia real fue de $ 49.835.180. dando un C/B de4,06 (ver 
tabla 16). 
 
Tabla 16. Costo beneficio de la reorganización de turnos de trabajo. 
 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
5.3 RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE LA EVOLUCIÓN DEL PROCESO DE 
CARBONIZACIÓN. 
De acuerdo con los procedimientos descritos en el numeral 4.3.3, los resultados se analizan 
a partir del registro fotográfico de las pruebas en función del tiempo y la temperatura, como 
se muestra en la tabla 17. 
 
Tabla 17. Registro fotográfico de la toma de muestras del proceso de coquización. 
Toma de Muestras del Proceso a Diferentes Tiempos y Temperaturas 
1 Muestra 
Se inicia el 
proceso 
 
2 Muestra 
 
0 Horas de Coquización 
( 31°C – 120°C ) 
3 Horas de Coquización 
( 850°C ) 
C / B
Beneficio Bruto $ 62.119.950
Costos $ 12.284.770
Beneficio Neto $ 49.835.180
COSTO / BENEFICIO
4,06
56 
 
3 Muestra 
 
4 Muestra 
 
6 Horas de Coquización 
( 1042°C ) 
9 Horas de Coquización 
( 1105°C ) 
5 Muestra 
 
6 Muestra 
 
12 Horas de Coquización 
( 1147°C ) 
29 Horas de Coquización 
( 1179°C ) 
7 Muestra 
 
8 Muestra 
Finaliza el 
proceso 
 
 36 Horas de Coquización 
( 1162°C ) 
 48 Horas de Coquización 
( 816°C – 320°C ) 
Fuente: Elaborado por el autor con información suministrada por Excomin SAS. 
 
De acuerdo con (Cava y Chávez) [20]; (Ming Shan) [21] las etapas del proceso de 
carbonización en función del tiempo y la temperatura se muestran en la grafica 24. 
 
 
 
 
57 
 
Gráfica 24. Transformación del carbón a coque. 
 
Fuente: Adaptado de Cava y Chávez. 
 
 Etapa inicial. Ocurre durante el calentamiento a una temperatura entre 120 °C a 150 
°C hay desprendimiento de agua y gases. 
 
 Etapa Pre-Plástica. Ocurre a los 200 °C aproximadamente se presenta ruptura de 
enlaces cruzados, desprendimiento de gases y comienza la estructura porosa. 
 
 Etapa Plástica. A una temperatura entre 350 °C y 500 °C se presenta una masa 
fluida. Punto máximo de fluidez del carbón, hay hinchamiento y se inicia a formar 
semicoque. 
 
 Etapa Pos-Plástica. Se presenta contracción y reorganización, se forma el semicoque 
completamente a temperaturas de 750 °C aproximadamente. 
 
 Coque o Etapa de Consolidación. Es cuando la masa pasa a ser completamente 
coque, se considera el inicio del coque a temperaturas de 800 °C en adelante. 
 
En la gráfica 25 se evidencia que el proceso real está ajustado a las bases teóricas de la 
carbonización. 
58 
 
Gráfica 25. Evolución de la carga de carbón en función del tiempo y la temperatura dentro 
del horno.
 
Fuente: Elaborado por el autor con información producida en Excomin SAS. 
59 
 
6. CONCLUSIONES 
 
A partir de la evaluación de los parámetros y variables del proceso de coquización, se 
establecieron las condiciones de operación, el tiempo de producción, el rendimiento y la 
calidad del coque; a partir de los cuales se identificaron aspectos a mejorar como: aumento 
del índice de cargue, disminución del tiempo de apertura de los hornos, mejoras en la 
logística del proceso, disminución del consumo de agua, mejoramiento de las 
características de calidad del producto y eliminación de movimientos innecesarios. 
 
Con base en las estrategias diseñadas e implementadas se reestructuraron los turnos de 
deshorne, para minimizar los tiempos muertos comprendidos entre el apagado del horno y 
el deshorne, de 4.0 h a 2.5 h. Con esto también se elimina la actividad de refrigeración 
ahorrando 43,11 m3 de agua industrial por deshorne/día. Mejorando el perfil de 
temperatura en 100 °C aproximadamente. Con la suma de las mejoras descritas, el índice de 
carga aumenta en promedio a 4.035 kg de mezcla al día, ganando 48 kg por horno. 
Significa un horno diario mas, esto representa $55.157.916 en valor monetario al mes. 
 
Al evaluar los métodos y procedimientos de control en operaciones de manejo y 
preparación de carbones y mezclas, operación de hornos y disposición de coques, se 
justificó la implementación de estrategias como: enviar la carga de manera seccionada a la 
tolva de la criba, eliminar el uso del cargador para mover el coque almacenado en la tolva a 
patios de acopio. 
 
El apisonamiento de la mezcla de carbón no tuvo ningún aporte significativo al aumento del 
rendimiento del horno (mezcla a coque bruto). Pero si brinda una mejora en el Micum 40 
(fisuración) aunque no tiene ningún efecto sobre el Micum -10 (abrasión). 
 
Con el proyecto se logro reducir tiempos de espera para deshorne en los hornos, 2.5 h en 
promedio; se ahorro agua en el consumo de la operación (43110 litros al día), se mejoró el 
perfil de temperatura de los hornos aumentando en 100°C aproximadamente; con la 
eliminación del uso del cargador se ahorran 30 horas al mes. El índice de carga de los 
hornos se incremento en 48 kg de mezcla por horno, para producir 80.8 toneladas más de 
coque al mes. En términos económicos, las mejoras realizadas generan una utilidad 
promedio para la empresa de 50 millones al mes. 
 
 
 
60 
 
Los mejores resultados de rendimiento, contenido de ceniza (CE) y materia volátil (MV) se 
obtienen con las mezclas que utilizan carbones tipo A y B y bajos porcentajes de tipo C, 
seguidas de las mezclas que utilizan porcentajes altos y medios de tipo C, las mezclas con 
porcentajes de tipo AA arrojan rendimientos bajos y alto contenido de CE y MV. 
 
La calidad del coque no sufre ningún cambio negativo, los porcentajes de ceniza y materia 
volátil (variables de interés para la empresa) se mantienen dentro de los entandares exigidos 
por la empresa, pero si se generan ligeras variaciones en sus porcentajes de acuerdo a la 
mezcla utilizada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
61 
 
7. RECOMENDACIONES 
 
Para eliminar el problema de humedad en la mezcla, generado por lluvias, se recomienda la 
instalación de techos para las tolvas; teniendo en cuenta que, este factor afecta la eficiencia 
del molino y la energía de ignición de la mezcla en los hornos. 
 
Teniendo en cuenta el mejoramiento de los resultados en las pruebas de micum, logrados a 
partir del apisonamiento de la carga, se recomienda investigar mejoras para la 
implementación de este procedimiento en el proceso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
62 
 
8. BIBLIOGRAFÍA 
 
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de sus Mezclas con Carbones Bituminosos Colombianos - Tesis de Maestria,» 
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Carbòn en la Calidad del Coque,» Universidad Nacional de Colombia, Bogotà, 2011. 
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https://bcag.com.mx/diagnostico-operacional/. [Último acceso: 28 12 2021]. 
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