INTRODUCCIÓN Las reservas de litio existentes en el Salar de Uyuni, considerado como el mayor lago de sal del mundo, deben ser aprovechadas adecuadamente para responder a una creciente demanda energética como nueva alternativa. Las salmueras presentes en el Salar de Uyuni poseen ventajas competitivas sustentables e importantes a escala mundial, al presentar las más altas conce concentr ntraci acion ones es de potas potasio, io, boro boro y, princ principa ipalme lmente nte litio, litio, respe respecto cto a otros otros depó depósit sitos os de salmueras en el mundo. Por lo ue !olivia mediante el gobierno nacional inició el proyecto de industriali"ación de litio, en Llipi Loma, cantón #$o %rande, departamento de Potos$. &s as$ ue, para la obtención de esta inmensa riue"a energética mediante la instalación de la Planta Piloto de 'arbonato de Litio y otros derivados de la Salmuera del Salar de Uyuni, se inicia la era del litio en !olivia, para lo cual se hace necesario automati"ar todo el proceso de obtención de carbonato de litio de manera e(iciente, segura y con la utili"ación de tecnolog$a electrónica adecuada basada en controladores lógicos programables ) PLC’s*, mediante el uso de transd transduc uctor tores es,, senso sensores res y actua actuado dores res bien bien de(in de(inido idos, s, para para una una mejor mejor produ producci cción ón e industriali"ación. +e tal (orma ue este proyecto proyecto se constituy constituya a en una (irme propuesta propuesta tecnológi tecnológica ca para la proyección de la planta piloto dentro las perspectivas nacionales, ue tiene como principal tarea desarrollar una tecnolog$a con capacidad de producción de carbonato de litio de - toneladas al mes, ue luego será aplicada a nivel industrial. &l ORIGEN DEL ESTUDIO viene dado por la actual crisis energética ue viene atravesando el planeta, planeta, lo ue exige buscar buscar nuevas nuevas alternativa alternativas s de energ$a energ$a sustentabl sustentable, e, entre entre las cuales cuales sobresale el litio por lo ue, la producción e industriali"ación de este metal en el pa$s, mediante el Salar de Uyuni tiene ue llegar a ser un proceso e(ica", e(iciente y seguro, para lograr satis(acer la demanda internacional y tener mayor perspectiva a (uturo. 'on el present presente e proyecto proyecto,, se desea desea contribu contribuir ir a la tecnolo tecnolog$a g$a y al conocim conocimient iento o cient$(i cient$(ico co mediante la propuesta de automati"ación del proceso de obtención de carbonato de litio en el Salar de Uyuni, brindando, de esta manera, un proceso continuo y seguro en su producción, para con el medio/ambiente y, con los mismos trabajadores, ue uedarán exentos de cualuier riesgo de contacto ($sico con el mismo proceso aportando as$ al desarrollo de la región.
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Por estas ra"ones, se plantea el siguiente PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN0 ¿Cómo realizar una automatización del proceso de obtención de carbonato de litio, a partir de la salmuera extraída del Salar de Uyuni? 'omo OBJETO DE ESTUDIO en el desarrollo del presente proyecto, está la electrónica de control y la automati"ación siendo su CAMPO DE ACCIÓN , el dise1o electrónico basado en la instrumentación electrónica e industrial, programación y aplicación de 'ontroladores Lógicos Programables ) PLC’s*, sensores y actuadores espec$(icos ue se adec2en a la propuesta de automati"ación del proceso de obtención del carbonato de litio a partir de la salmuera del Salar de Uyuni. +e esta (orma, el OBJETIVO GENERAL planteado para el presente proyecto, es el de reali"ar una propuesta de automatizar el proceso de obtención de carbonato de litio a partir de la salmuera extraída del Salar de Uyuni , logrando instrumentar y controlar electrónicamente todo el proceso, mediante el uso de controladores lógicos programables ) PLC’s*, sensores, transductores, transmisores y actuadores. 3 como OBJETIVOS ESPECÍFICOS están0 •
&studiar y anali"ar detalladamente todo el proceso de obtención de carbonato de litio, recurriendo principalmente a estudios reali"ados en la Universidad 4utónoma 56omás 7r$as8 para un dimensionamiento adecuado y basado en los intereses y proyecciones nacionales como datos re(erenciales.
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9nstrumentar cada una de las etapas del proceso de obtención de carbonato de litio en base al dimensionamiento, para determinar los sensores y actuadores espec$(icos, recurriendo a las técnicas de instrumentación electrónica e industrial.
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#eali"ar la programación %ra(cet en sus distintas etapas y niveles, para tener una base para la posterior programación LADDER del PLC acudiendo a las técnicas y reglas respectivas a esta programación, además de basarse en la %u$a GEMMA utili"ando para este (in el so(t:are y hard:are adecuado de PLC.
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9mplementar el proceso de automati"ación para lo obtención de carbonato de litio, a partir de la salmuera extra$da del Salar de Uyuni, en so(t:are de simulación y construir un prototipo de una parte del proceso automati"ado.
+e tal manera ue, para cumplir con los objetivos espec$(icos ya mencionados, se plantearon las siguientes TAREAS DE INVESTIGACIÓN0
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!2sueda bibliográ(ica de los procesos de obtención de carbonato de litio, en todas (ormas y etapas recurriendo principalmente a estudios reali"ados en la Universidad 4utónoma 56omás 7r$as8 para su posterior análisis y cálculo de dimensionamiento.
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'onstruir los diagramas de instrumentación electrónica e industrial de cada una de las etapas del proceso de obtención de carbonato de litio, basado en los datos del dimensionamiento y, de acuerdo con las distintas tecnolog$as de sensores y actuadores.
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Programar la secuencia lógica de automati"ación mediante el %ra(cet, en sus distintas etapas y niveles, basados en la %u$a GEMMA y la instrumentación del proceso y posteriormente su programación LADDER en PLC.
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+ise1ar mediante so(t:are una simulación del proceso de automati"ación y construir un prototipo de una parte del proceso automati"ado.
La metodolog$a por emplearse en la investigai!n ient"#ia del presente proyecto, es reali"ada con criterios cient$(ico;técnicos, de (orma tal ue se cumplan los reuerimientos y condiciones conceptuales y metodológicas necesarias para su validación cient$(ica y social. Para este cometido se ha recurrido a los métodos teóricos y emp$ricos detallados a continuación.
M$t%&%s Te!'i%s( M$t%&% An)*isis+S"ntesis, &s empleado en el presente proyecto, al permitir examinar y detallar todo el proceso ($sico/u$mico, de la obtención de carbonato de litio con la salmuera del Salar de Uyuni para tener una mejor comprensión y exactitud del (uncionamiento. 6ambién este método es empleado en el estudio detallado de los di(erentes 'ontroladores Lógicos Programables ) PLC’s*, sus lenguajes de programación, tipos de sensores, actuadores y diversos recursos electrónicos e industriales y posterior elección precisa del tipo de tecnolog$a ue sea necesaria para la automati"ación. &ste método también tiene aplicabilidad en la esuemati"ación y compendio del proceso de obtención de carbonato de litio, porue permite entender las relaciones entre las distintas etapas de este proceso. &ntre las técnicas utili"adas, se recurre al +iagrama de 7lujo, en primera instancia en la de(inición de pasos y etapas (initas de todo el proceso, también esta técnica es empleada en la
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reali"ación de los algoritmos de procedimientos espec$(icos y generales, por medio de los cuales se puede encontrar una respuesta concreta de automati"ación a cada etapa del proceso. La técnica de recolección de in(ormación también se la reali"a mediante bibliotecas, libros especiali"ados de electrónica y control industrial y, también sitios (idedignos de 9nternet y, por otra parte, el tratamiento de in(ormación teórica reuerida es anali"ada y resumida sistemáticamente, de tal (orma ue sirva como base teórica bien (undamentada del proyecto, para su posterior aplicación experimental en programación y simulación.
M$t%&% In&-tiv%+De&-tiv%, &ste método es utili"ado en el presente proyecto, a partir de los resultados obtenidos de muestras u$micas y de procesos ($sico/u$micos en la obtención de carbonato de litio, los cuales sirven como punto de partida hacia una generali"ación de todo el proceso para su automati"ación. Por otra parte, este método es aplicado también mediante la programación en PLC y simulación de todo el proceso, la cual se podrá implementar a un proceso real con perspectivas de (uturo y, además de ue la programación y el modelo matemático de automati"ación, puedan per(eccionarse hasta llegar a una generali"ación del mismo. La deducción es aplicada en lo re(erente a leyes y teor$as u$micas, ($sicas e industriales, a etapas espec$(icas del proceso de obtención de carbonato de litio a partir de la salmuera extra$da del Salar de Uyuni y por otra parte este método es empleado en la elección y utili"ación del tipo de PLC, los sensores, actuadores y diversos recursos electrónicos con caracter$sticas industriales bien de(inidas, orientadas a este proceso espec$(ico para obtener una automati"ación satis(actoria. La técnica más empleada en este método, es la recolección de in(ormación, en la cual se registran los datos ue se van obteniendo mediante este método.
M$t%&%s E./"'i%s( M$t%&% E0/e'i.enta*, &l método experimental permite la reali"ación del trabajo en (orma espec$(ica aplicando experimentos de programación, simulación y de laboratorio mediante la cual se pueden reali"ar di(erentes pruebas y comparaciones de resultados obtenidos en cuanto a la respuesta de sensores y actuadores, de acuerdo con el medio y tiempo de transmisión de datos, caracter$sticas técnicas de todos estos recursos electrónicos y principalmente del PLC.
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M$t%&% &e *a O1se'vai!n, La observación como método aplicado al presente proyecto, aduiere vital importancia en el comportamiento u$mico y ($sico ue tiene todo el proceso de obtención de carbonato de litio, de acuerdo con los cambios ue tiene la salmuera en sus caracter$sticas iniciales hasta la obtención (inal del producto. 6omando en cuenta las distintas etapas de automati"ación ue se tiene, la observación tiene también su aplicación sistemática, del comportamiento particular y general de todo el sistema electrónico de control y, de esta manera, registrarla para su posterior análisis, interpretación y veri(icación garanti"ando una mayor objetividad, reali"ando la observación de (orma reiterada, y obtener una uni(ormidad en los resultados. Las técnicas inmersas en este método, son principalmente el diagrama de (lujo, para una observación sistemática de cada etapa de(inida, la recolección de in(ormación es también otra técnica de importancia en este método, para almacenar toda la in(ormación relevante ue se pueda obtener con este método. 'omo NOVEDAD CIENTÍFICA se tiene ue, por primera ve" se reali"a una automati"ación del proceso de obtención de carbonato de litio, a partir de la salmuera extra$da del Salar de Uyuni, en base a un método de obtención de carbonato de litio propuesto por el Lic.
SIGNIFICACIÓN PR2CTICA , presenta la opción de implementación en la planta piloto de carbonato de litio, teniendo datos re(erenciales proporcionados por la '=<9!=L, de manera ue se logre trascendencia y aplicación práctica de la electrónica de control y automati"ación en la industriali"ación del litio. &l Primer 'ap$tulo presenta las concepciones teórico/cient$(icas necesarias del proceso de obtención del carbonato de litio en todas sus etapas. Una base teórica sobre la electrónica de control, la automati"ación e
instrumentación un estudio
de 'ontroladores
Lógicos
Programables ) PLC’s*, sus técnicas y lenguajes de programación. Los sensores, actuadores también son presentados desde el punto de vista de (uncionamiento y caracter$sticas técnicas aplicables al desarrollo de esta automati"ación. 3, (inalmente, se presentan los so(t:are>s de aplicación en este tipo de proyectos. &n el Segundo 'ap$tulo se presenta la ingenier$a del proyecto de control y automati"ación del proceso de obtención del carbonato de litio, desde su dimensionamiento, instrumentación electrónica e industrial, programación de PLC’s en sus distintos niveles de G'a#et y LADDER , su inter(a" con los distintos sensores y actuadores de(inidos ue puedan aplicarse a este
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proceso en espec$(ico además, de contar con el desarrollo detallado de todo el so(t:are reuerido para este propósito. &n la parte (inal del presente proyecto, se presenta un análisis de costos del total del proyecto, 'onclusiones, #ecomendaciones, #e(erencias !ibliográ(icas, !ibliogra($a y los 4nexos correspondientes.
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