Anexo 3 - Filosofia Operacion y Control Recuperacion Aguas

PROYE PR OYECTO CTO Nº 367 3677 7 CONTRAT CONT RATO O Nº P10001 P1000151 51

ANGLO A NGLO AMERICAN A MERICAN NORTE S.A.

INGENIERÍA EMBALSE DE RELAVES ESPESADOS ESPESADOS MANTOS BLANCOS BL ANCOS DIVISIÓN DIVISIÓN MANTOS BLANCOS BL ANCOS

Informe N° 3677-4840IB-FS-FOP-001 Código Códi go Arcadi Ar cadiss Nº3677 Nº3677-484 -4840IB-GA-I 0IB-GA-INFNF-001 001

FILOSOFIA DE OPERACIÓN Y CONTROL RECUPERACION RECUPERACION DE AGUAS A GUAS ARCA DIS CHILE APROB ADO APROB ADO CON COMENTAR IOS CORREGIR Y REEMITIR

Firma Revisor

REV. REV.

A

B

Nombre Firma Fecha Nombre Firma Fecha

Fecha

Ejecutor

Revisor

Aprob ador

PVT/MGV

PCD PC D

SBV

12.05.11

12.05.11

12.05.11

PVT/MGV

PCD PC D

SBV

08.06.11

08.06.11

08.06.11

ARCADIS Chi le / ARCADIS Id etec Antonio Varas 621, Providencia. Santiago Teléf Teléfon ono: o: 56-0 56-022-38 3816 160 000 Fax: 56-02-3816001 www.arcadis.cl

DESCRI DESCRIPCI PCIÓN ÓN

Para Revisión Interna de ARCADIS Para Revisión del Cliente

INGENIERÍA EMBALSE DE RELAVES ESPESADOS MANTOS BLANCOS FILOSOFIA DE OPERACIÓN Y CONTROL RECUPERACION DE AGUAS CONTENIDO 1

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 3

2

REFERENCIAS ............................................................................................................... 3

3

GENERAL ....................................................................................................................... 4

4

RECUPERACIÓN DE AGUA ESPESADORES ............................................................. 5

4.1 4.2 4.3

4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4

GENERAL ......................................................................................................... 5 ESTANQUE AGUA RECUPERADA .................................................................. 5 LÍNEA DE TRANSPORTE ESTANQUE AGUA RECUPERADA A PLANTA. ... 5 Gener al ............................................................................................................. 5 Oper aci ón del Sistema .................................................................................... 6 Dren aje ............................................................................................................. 6 Puest a en Marcha Estaci ón de Bombeo ....................................................... 7

4.3.4.1 Operaci ón Nor mal ........................................................................................... 7 4.3.4.2 Estanque TK-4000 ........................................................................................... 7

5

RECUPERACIÓN DE AGUA LA GUNA ......................................................................... 8

6

RECUPERACIÓN DE AGUA MUROS ........................................................................... 9

7

ARQUITECTURA DE CONTROL ................................................................................. 10

8

OPERACIÓN SISTEMA DE CONTROL ....................................................................... 11

5.1 5.2 5.3 6.1 6.2 6.3

8.1 8.2

8.2.1 8.2.2

8.3 9

GENERAL ......................................................................................................... 8 CRECIMIENTO DEL MURO ............................................................................. 8 OPERACIÓN ..................................................................................................... 8 GENERAL ......................................................................................................... 9 CRECIMIENTO DEL MURO ........................................................................... 10 OPERACIÓN ................................................................................................... 10

GENERAL ....................................................................................................... 11 MOTORES ...................................................................................................... 11 PARTIDA PARADA DE ACUERDO A USO DE BOMBAS ............................ 11 MODOS DE OPERACIÓN .............................................................................. 11 ENCLAVAMIENTOS ....................................................................................... 12

MONITOREO DE PARÁ METROS DEL SISTEMA ....................................................... 13

9.1 9.2 9.3

FLUJ O ............................................................................................................. 13 PRESIÓN ........................................................................................................ 13 NIVEL .............................................................................................................. 13

3677-4820IB-FS-F OP-001_B Filosofía de Operación y Control –Transporte de Relaves

J unio, 2010 Página 2 de 13

1

INTRODUCCIÓN

Anglo American Norte requiere un nuevo sitio para depositar, a partir del año 2012, la producción de relaves de la división Mantos Blancos (DMBL). J unto a lo anterior ha decidido espesar los relaves totales con el fin de aumentar la recuperación de agua. Por este motivo ha solicitado a ARCADIS Chil e desarrollar la Ingeniería para el Nuevo Embalse de Relaves Espesados. El proyecto contempla la implementación de un sistema de bombeo que impulse la totalidad del relave desde el sector de la planta hasta el nuevo depósito, considerando el proyecto de desarrollo de DMBL a una producción de 6,5 Mtpa. El agua recuperada desde los espesadores, es transportada de vuelta a la planta por el mismo trazado de la impulsión de relaves. El presente documento entrega la filosofía de operación y control del sistema de recuperación de Agua. Figura 3.1. 2

REFERENCIAS

[Ref. 1] Criterio de Diseño Hidráulicos (3677-4800IB-HE-CRT-001 Rev. 0). Ingeniería Embalse de Relaves Espesados Mantos Blancos. ARCADIS Chile, Diciembre de 2010. [Ref. 2] Criterio de Diseño de Proceso (3677-4800IB-FS-CRT-001 Rev. 0). Ingeniería Embalse de Relaves Espesados Mantos Blancos. ARCADIS Chile, Enero de 2011. [Ref. 3] Criterio de Diseño de Mecánico (3677-4800IB-ME-CRT-001 Rev. B). Ingeniería Embalse de Relaves Espesados Mantos Blancos. ARCADIS Chile, Enero de 2011. [Ref. 4] Criterio de Diseño de Piping (3677-4800IB-PD-CRT-001Rev. B). Ingeniería Embalse de Relaves Espesados Mantos Blancos. ARCADIS Chile, Enero de 2011. [Ref. 5] Diagrama P&ID – Recuperación de Aguas (3677-4840IB-IN-DRW-001Rev. C). Ingeniería Embalse de Relaves Espesados Mantos Blancos. ARCADIS Chile, J unio de 2011. [Ref. 6] Filosofía de Operación – Transporte de Relaves (3677-4820IB-FS-FOP-001 Rev. B). Ingeniería Embalse de Relaves Espesados Mantos Blancos. ARCADIS Chile, J unio de 2011.



3

GENERAL

El agua recuperada de los esperadores en el área 4830 es almacenada en un estanque de agua adyacente a la plataforma de los espesadores. Desde este estanque el agua es transportada gravitacionalmente en presión por una tubería HDPE PE100 PN20 DN500 hasta el estanque TK 4000 en la Planta Concentradora. En el depósito, el agua de la laguna es recuperada por una bomba flotante que impulsa hasta un Tie in en la línea principal de recuperación de agua. Debido al alto nivel de espesamiento que se espera lograr en el depósito, la operación de la recuperación de agua en la laguna será eventual. El agua proveniente de los drenajes de los muros se colecta en una sentina que permite la recuperación del agua de las filtraciones mediante una bomba sumergible flotante, similar a la implementada en la laguna. De acuerdo a las condiciones de diseño, el caudal de agua recuperada en los drenes es menor y será impulsada de vuelta al depósito. Se considera que la operación de estos bombeos es eventual. La disposición general del sistema de recuperación de agua se muestra en la Figura 3.1. Planta Espesamiento

Estanque TK 4000

Depósito Relaves

Planta Concentradora Estación Bombeo

Tie In

Trazado Tubería

Recuperación La una Recuperación Muro Poniente

Recuperación Muro Oriente

Figura 3.1Disposición General Proyecto



4

4.1

RECUPERACIÓN DE AGUA ESPESADORES

GENERAL

El agua recuperada desde los espesadores es transportada hasta un estanque ubicado en una plataforma adyacente a la plataforma de espesamiento. El Estanque de Agua Recuperada TAG: 4840-TK-001 tiene una capacidad de diseño de 470m3 equivalente a 25% del volumen de un espesador, volumen requerido para la puesta en marcha después de un vaciado no programado, sin necesidad de bombear agua desde la Estación de Bombeo de Relaves. Adicionalmente, el agua del estanque puede ser utilizada como agua de servicio y lavado del cajón de Carga de Espesadores 4820-SU-008 y el resto de las instalaciones del área 4830. El estanque de agua recuperada se ubica sobre una plataforma de elevación 1004msnm y permite alimentar en presión gravitacionalmente el Estaque de Agua de la Planta Concentradora TAG: TK-4000, mediante una tubería HDPE PE100 PN20 DN500, TAG:500U9-4840-PW-001, descargando a la elevación 946msnm. 4.2 ESTANQUE AGUA RECUPERADA El estanque de Agua Recuperada 4840-TK-001 se ubica sobre una plataforma de elevación 1004msnm y cuenta con una capacidad de diseño de 470m3 con un diámetro de 10m y una altura total de 6,6m. El estanque alimenta al estanque TK-4000 ubicado en la planta concentradora mediante la línea de agua recuperada a la planta TAG: 500-U9-4840-PW-001, a las líneas de agua de lavado y servicio del área 4830 y cuenta con un rebose que descarga directamente al depósito de relaves ante una emergencia. EL estanque cuenta con sensores y trasmisores de nivel (4840-LE-40100; 4840-LIT-40100) que permiten el monitoreo y regulación del caudal de agua recuperada a planta. 4.3 LÍNEA DE TRANSPORTE ESTANQUE AGUA RECUPERADA A PLANTA. 4.3.1 General

La línea de Agua Recuperada TAG: 500-U9-4840-PW-001 corresponde a una tubería de HDPE PE100 PN20 DN500 y se inicia en el Estanque de Agua recuperada TAG: 4840-TK001 a una elevación de 1004 msnm y descarga en el estanque de la Planta Concentradora TAG: TK-4000, a una elevación de 946msnm. En gran parte del trazado la tubería de agua recuperada es paralela a las líneas de la impulsión de relave y cuenta con las siguientes arranques y conexiones.



Línea Agua recuperada

500-U9-4840-PW-001

Línea de Conexión

Ubicación

Descripción

160-U6-4840-RW-074 250-U9-4820-SW-071 250-U9-4820-SW-070 110-U6-4820-SW-010 200-U6-4820-SW-020 200-U6-4820-SW-030 110-U6-4820-SW-061 250-U6-4820-SW-040 500-U9-4840-PW-002

Muro Poniente Drenaje Nº2 Drenaje Nº1

Agua Laguna

Estación Bombeo Relaves

Lavado & Servicio

TK-4000

Puesta en Marcha

Las líneas de conexión 4820, corresponden a arranques de agua de lavado y servicio al transporte de relaves y su operación se describen en la filosofía de operación del Transporte de Relaves [Ref. 6]. En tanto, la conexión a la línea 160-U6-4840-RW-074 se describe en la sección 5. La conexión a la línea 500-U9-4840-PW-002 se realiza en las cercanías del estanque TK4000 y permite la puesta en marcha del sistema según se describe en la sección 4.3.4 En la descarga al TK-4000 se cuenta con un flujómetro Magnético FE-40142; FIT-40142 y una válvula de mariposa motorizada de accionamiento remoto (HV-40143) que permite la regulación del caudal de retorno a la planta. Adicionalmente, se cuenta con una válvula de mariposa de accionamiento manual (TAG:20”-VM-4840-PW-001) para las labores de mantenimiento del flujómetro y válvula reguladora del caudal. La línea cuenta con válvulas de corte (del tipo Cuchillo 20”) para las labores de mantenimiento ubicadas en la salida del estanque TAG:4820-TK-001 (TAG:20”-VK-4840PW-001) y cercano a la estación de Bombeo (TAG:20”-VK-4840-PW-002) 4.3.2 Operación del Sistema

La operación de la línea de transporte es gravitacional y el caudal es monitoreado por el Flujómetro FE-40142; FIT-40142 y regulado por la válvula HV-40143, de manera que el nivel del estanque se mantenga dentro de los niveles de diseño aproximadamente entre 5,4 y 6,6 metros, medidos desde el fondo. Para el monitoreo del nivel dentro del estanque el sistema cuenta con los sensores LE-40100;LIT-40100. 4.3.3

Drenaje

Para el drenaje de la línea se requiere el cierre de la válvula de corte (20”-VK-4840-PW-001) del Estanque de Agua Recuperada TAG:4840-TK-001 y la apertura de las válvulas HV40145 y HV-40146 de los Drenajes Nº1 y Nº2, coincidentes con los drenajes de la línea de relave.



Se debe verificar que la válvula de bola del venteo TAG:2”VV-4840-PW-001 se encuentre abierta para permitir su funcionamiento durante la maniobra. 4.3.4 Puesta en Marcha Estación de Bombeo 4.3.4.1 Operaci ó n Normal

En condiciones de operación normal, para la puesta en marcha de la estación de bombeo se requiere de agua de cebado la que se obtiene del agua recuperada proveniente del estanque 4840-TK-001 y los espesadores. La operación de cebado se describe en la Filosofía de Operación de Transporte de Relaves [Ref. 6]. 4.3.4.2 Estanq ue TK-4000

Para la condición de puesta en marcha de la estación de bombeo sin disponibilidad de agua recuperada. El agua de cebado se obtiene desde el estanque TK-4000 cerrando las válvulas 20”-VK-4840-PW-002 y 20”-VM-4840-PW-001 para luego abrir la válvula 20”-VM-4840-PW002 que permite obtener agua de las líneas de agua existentes y alimentar la Estación de Bombeo. La operación de cebado se describe en la Filosofía de Operación de Transporte de Relaves [Ref. 6].



5

5.1

RECUPERACIÓN DE AGUA LAGUNA

GENERAL

En condiciones eventuales se puede acumular agua en una laguna de operación ubicada en el punto más bajo del depósito, la que es recirculada a la planta. Para esto se considera una impulsión cuyo trazado empalma con el trazado de recirculación de agua que va desde la Planta de Espesamiento al Estanque TK 4000 de la Planta a través de un Tie-In. El inicio de la impulsión es en el estribo derecho del muro oriente y el empalme es sobre la plataforma proyectada para conducción de relave aledaña al muro poniente. El sistema cuenta con una bomba sumergible flotante TAG:4840-PS-002 la cual se conecta a mediante un manguerote flexible 4”HOSE-4840-RW-072 a una tubería de HDPE de 160mm de diámetro. Luego del manguerote, la tubería cuenta con una válvula check, una válvula de alivio y una válvula de compuerta TAG:20”-VC-4840-RW-001 para regular el flujo. El sistema está instrumentado de manera que es posible medir el caudal a través de un flujómetro FE-40122;FIT-40122 y la presión de impulsión con un manómetro de lectura local PI-40123. En la conexión a la línea de agua recuperada TAG: 500-U9-4840-PW-001 la línea proveniente de la laguna TAG: 160-U6-4840-RW-074, cuenta con una válvula check TAG:20”-VH-4840-RW-002 que evita que el agua de recuperada desde los espesadores se descargue en la laguna cuando la bomba no está operando. Adicionalmente, cuenta con una válvula de compuerta TAG:20”-VC-4840-PW-002 que permite la desconexión de la línea para realizar labores de recambio de la línea o la válvula check. 5.2 CRECIMIENTO DEL MURO Las instalaciones de recuperación de agua de la laguna deben reubicarse con las etapas de construcción del muro, manteniendo la conexión a la línea principal TAG: 500-U9-4840-PW001 hasta que ésta sea reubicada en la tercera etapa del crecimiento. 5.3

OPERACIÓN

Debido al alto nivel de espesamiento del relave depositado, se espera que el caudal de agua recuperada de la laguna sea menor al de diseño y por lo tanto la operación de la bomba será eventual. Considerando la baja potencia del equipo de bombeo, estos cuentan con un sistema de partida en directo y el caudal puede ser ajustado por medio de una válvula de compuerta de accionamiento manual, y monitoreado por medio del flujómetro FE-40122; FIT40122.



6

6.1

RECUPERACIÓN DE AGUA MUROS

GENERAL

Ambos muros cuentan con sistemas de drenaje que colectan el agua que se filtra a través de ellos. El agua proveniente de los drenajes llega gravitacionalmente hasta una sentina de hormigón desde donde es bombeada de vuelta al depósito. En caso que el sistema de bombeo no esté operativo o sea superado por el caudal afluente existe una piscina de emergencia. Muro Sentina Bomba Piscina Emergencia Volumen Piscina (Util) m3

Poniente 4840-WS-101 4840-PS-102 4840-RE-103 211

Oriente 4840-WS-201 4840-PS-202 4840-RE-203 743

Debido al alto nivel de espesamiento y la impermeabilización Las sentinas están equipadas con bombas sumergibles flotantes que impulsan el agua de vuelta al depósito. La línea de impulsión se compone de una manguerote a la salida de la bomba flotante y una tubería de HDPE PE100 PN16 DN200, la que al llegar al punto alto del muro posee un venteo de 4” que permite la descarga por medio de una tubería HDPE PE100 PN6 DN250, para prevenir la erosión del muro. Esta tubería debe ser inspeccionada de manera de detectar posibles desgastes. Muro Bomba Manguerote Línea Impulsión Línea de Descarga

Poniente 4840-PS-102 4”-HOSE-4840-RW-078 200-U8-4840-RW-079 250-U8-4840-RW-080

Oriente 4840-PS-202 4”-HOSE-4840-RW-075 200-U8-4840-RW-076 250-U8-4840-RW-077

Luego del manguerote, la tubería cuenta con una válvula check, una válvula de alivio y una válvula de compuerta para regular el flujo. La sentina está instrumentada con un sensor de nivel que permite evitar la partida de la bomba en seco. Por otra parte, el sistema de impulsión está instrumentado de manera que es posible medir el caudal a través de un flujómetro y un manómetro para la lectura local de presión. Muro Sensor de nivel Flujómetro Manómetro

Poniente LE-40117; LIT-40117 FE-40112;FIT-40112 PI-40113


Oriente LE-40137; LIT-40137 FE-40132;FIT-40132 PI-40133


6.2 CRECIMIENTO DEL MURO Las instalaciones de recuperación de agua laguna deben reubicarse con las etapas de construcción del muro. 6.3

OPERACIÓN

Debido al alto nivel de espesamiento se espera que el caudal de agua recuperada de la laguna sea menor al de diseño y por lo tanto la operación de la bomba será eventual. Considerando la baja potencia del equipo de bombeo, estos cuentan con un sistema de partida en directo y el caudal puede ser ajustado por medio de una válvula de compuerta de accionamiento manual, y monitoreado por medio del flujómetros. Las sentinas posen sensores de nivel que envían su señal a la sala de control y que están enclavados con el sistema de bombeo, permitiendo bombear cuando la sentina acumule agua suficiente y detener las bombas cuando se alcance el nivel mínimo. 7

ARQUITECTURA DE CONTROL

El sistema de control está basado en PLC Marca Modicon Quantum para la adquisición de datos de terreno, el cual es conectado al sistema supervisor existente de la planta. El Sistema de Control cuenta con redundancia en fuente de poder, Procesador y en comunicación. Al sistema de control existente, se deben incorporar los despliegues gráficos de las nuevas instalaciones, manteniendo el concepto operacional existente en la planta. La comunicación a la planta se realizará vía Ethernet por medio de Fibra Óptica y Profibus DP para la conexión entre PLC y CCM. El sistema dispone de RIO (sistema remoto de entradas y salidas) para integrar al PLC. En relación al punto anterior los Equipos Mecánicos incluirán puerto con protocolo Profibus DP para ser integrar al sistema de control. Las señales de los Equipos Mecánicos deben ser consideradas y configuradas en la programación de la proyecto, todas las estaciones de operación serán capaces de interactuar con los equipos Mecánicos los cuales son responsables de indicar las direcciones o TAG, al menos con las siguientes acciones:    

Partir/parar del Equipo Mecánico desde consola principal Recibir estatus de funcionamiento correcto Recibir estatus de falla Recibir estatus de las variables más relevantes.



8

8.1

OPERACIÓN SISTEMA DE CONTROL

GENERAL

El sistema de control residente en el PLC, comanda los motores de las bombas de las sentinas y depósito de relaves. Cada bomba funciona con partida directa y se encuentra enclavada por nivel. 8.2

MOTORES

8.2.1 Partida parada de acuerdo a uso de bombas

La operación de las bombas ocurrirá de manera eventual y mediante partida directa. Sólo entrarán en funcionamiento cuando el nivel de agua en cada una de las sentinas y el depósito de relaves sea suficiente para que pueda iniciar su funcionamiento cada una de las bombas. 8.2.2 Modos de Operación

En lo que respecta a la implementación del control de operación se tendrán cuatro modos de operación para los motores: • • • • •

Prueba Manual – Local Manual – Remoto Stand – By Automático

Para los motores del cada Bombas se tendrán tres modos de operación: • • •

Prueba Manual – Local Manual – Remoto

Las bombas operan normalmente en el modo Normal, Manual Remoto dejando los otros modos para actividades de mantención. Las bombas operan normalmente en el modo Normal, Manual Remoto, seleccionada en Automático, dejando los otros modos para actividades de mantención. a) Prueba Modo de operación es habilitada desde el selector ubicado en el CCM (Selector tres posiciones Prueba – 0 – Normal) el cual se encuentra en la sala eléctrica. Al encontrarse en la posición Prueba permite arrancar el motor de la bomba localmente a través de las botoneras de partida / parada. En esta modalidad, todos los enclavamientos de instrumentos



están deshabilitados. Este modo de operación está concebido sólo como un modo de operación de mantención, pues el operador no tiene anunciador de alarmas que le advierta las condiciones anormales. La única protección habilitada es la del Relé Multifunción y el botón de parada. En el Modo Normal, el control es realizado a través del PLC. b) Manual – Local. Esta posición es habilitada desde la sala de control de la planta, vía Sistema de Control. En este modo, toda la operación se realiza localmente a través de botoneras de partida / parada dispuestas en las cercanías de las bombas. Aquí el operador puede poner en marcha o detener las bombas a su discreción, con la única restricción que imponen las protecciones de seguridad de las bombas (protecciones de relé, presión). Para este modo de operación el selector de tres posiciones ubicado en el CCM debe encontrarse en la posición Normal. c) Manual – Remoto. En este modo el arranque y la detención de las bombas se hace manualmente, a través de las pantallas de operación de la sala de control de la planta. En esta modalidad, el Operador determina la cantidad de bombas que deben estar en funcionamiento, dando las órdenes de arranque o detención de bomba. Como respaldo para esta modalidad de operación, el Operador cuenta con la información del nivel de las sentinas y piscina y del estanque de agua en la pantalla. En esta modalidad, están activas la totalidad de las protecciones de las bombas. Para este modo de operación el selector de tres posiciones ubicado en el CCM debe encontrarse en la posición Normal. d) Stand - By. Esta posición es habilitada desde la sala de control, vía PLC. En este modo, el equipo designado Principal comienza la operación y el que fue seleccionado como Stand-By inicia la operación automáticamente en reemplazo del que se detiene. El equipo designado principal puede ser seleccionado por una secuencia automática o por selección del operador. e) Automático. En este modo el arranque y detención de las bombas estará determinado por el nivel. La partida es habilitado por un nivel que permita la operación de la bomba y la detencion cuando se encuentre a un nivel bajo como medida de seguridad. Para este modo de operación el selector de tres posiciones ubicado en el CCM debe encontrarse en la posición Normal. 8.3

ENCLAVAMIENTOS

Las bombas contarán con enclavamientos de seguridad para lo que se implementará lógica en el PLC que impida la partida de las bombas y además provoque la detención de éstas, si es que se encuentran en operación, de acuerdo a bajo nivel.



9

MONITOREO DE PARÁMETROS DEL SISTEMA

El proyecto ha incorporado al Sistema de Control diversos instrumentos con el fin de monitorear las diversas variables de proceso. 9.1 FLUJ O Transmisor de flujo en la línea de descarga de cada una de las bombas sumergibles. Transmisor de flujo al retorno del estanque TK-4000 9.2

PRESIÓN

En todas las descargas de las bombas se mide en forma local con un manómetro. 9.3

NIVEL

Transmisor de nivel en cada uno de los estanques, sentinas, depósito de relaves y cajones de traspaso.



Anexo 3 - Filosofia Operacion y Control Recuperacion Aguas

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