Complementos en la Flotación Sistema de control en Celdas Columnares
Índice 1-Introducción……………………………………….………………………………………..…03 2-El Proceso De Flotación………………….……………..…………………………….……..04 2.1-Flotación……………………………………………..…………………….…….….04 2.2-Estudio De La Afinidad De Fases……………………………………….………..05 2.3-Tensión Superficial……………………………………………………….………..06 3-Celdas De Flotación………………………………………………………………..…………07 3.1-Celdas Mecánicas…………………………………………………………………...07 3.1.1-Funciones De Una Celda De Flotación...………………………………08 3.2-Columnas De Flotación……………………………………………………..………09 3.3-Otras Celdas De Flotación………………………………………………….………12 3.3.1-Introducción…………………………………………..……………………12 3.3.2-Celdas De Flotación Jameson……………………………………..……12 3.3.3-Celdas Neumáticas…………………………………………………….....14 4-Aplicación Y Desarrollo De La Flotación De Cobre En Chile……………………………...15 4.1-¿Qué Características Tenía En Sus Inicios El Proceso De Flotación?.............15 4.2-¿Cuáles Han Sido Los Principales Hitos Tecnológicos?..................................15 4.3-¿Cómo Fue La Evolución En Chile Y En Qué Pie Se Encuentra Hoy En Día?......15 4.4-¿Cómo Se Dio Este Proceso?..........................................................................16 4.5-¿Cuáles Son Sus Principales Características?.................................................16 4.6-¿Qué Importancia Ha Tenido La Recuperación Del Subproducto Molibdeno?......17 5-Sistema De Control…………………………………………………………………...………..18 5.1-Sistema De Control Lazo Abierto…………………………………………………..18 5.2-Sistema De Control Lazo Cerrado…………………………………………………18 5.3-Tipos De Sistemas De Control……………………………………………………..19 5.3.1-Construidos Por El Hombre……………………………………………...19 5.3.2-Naturales…………………………………………………………………..19 5.3.3-Mixtos………………………………………………………………………19 5.4-Instrumentación………………………………………………………………………19 6-Sistemas De Control En Procesos De Flotación……………………………………………20 6.1-¿Qué Importancia Tiene Para La Minería La Automatización Y El Control De Procesos?................................................................................................................2 0 6.2-¿Cómo Ha Sido La Evolución De Esta Tecnología En Esta Industria?............20 6.3-¿Qué Ventajas Tienen Estos Sistemas De Control Predictivo Para La Minería?...20 6.4-En Control Predictivo, ¿Cuál Es La Oferta Existente De Soluciones?..............21 6.5- Soluciones En Sistemas De Control Predictivo:………………………………… 6.6-Ejemplo en Sistema De Control En Procesos De Flotación……………………. 7-Sistemas De Control En Celdas Columnares……………………………………………….22 7.1-Conceptos Básicos En Operación De Celdas Columnares……………….……22 7.2-Control E Instrumentación En Celdas Columnares……………………………… 7.3-Sensores Virtuales…………………………………………………………………... 7.4-Ejemplo De Sistema De Control En Celdas De Flotación………………………. 7.3-Tendencias En Control De Celdas Columnares………………………… 7. Resumen Ejecutivo de Proyectos…………………………………………… 8-Conclusion
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Introducción El trabajo que a continuación se presenta, es una recopilación relacionada a los complementos de flotación en donde principalmente se abordaran los distintos tipos de control que pueden existir para los variados procesos de flotación, pero principalmente se profundizara en el control utilizado para las celdas columnares. Para un mayor entendimiento de esta investigación se comienza con una serie de conceptos como: flotación, tensión superficial, sistema de control, entre otras. También se consideran las características de la espuma y como estos datos son estudios de interés para una considerable cantidad de proyectos de mejoras en control de celdas de flotación.
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El Proceso De Flotación Flotación La flotación es un proceso fisicoquímico, cuyo objetivo es la separación de especies minerales, a través del uso de la adhesión selectiva de burbujas de aire a partículas minerales.
s-g
Colisión B
P
aire
Adhesión = f (hidrofobicidad)
H 2O No adhesión
Colisión
s-l
B: burbuja; P: partícula s - g: sólido - gas; s - l: sólido - líquido Esquema adhesión selectiva
Concentrado
Hidrofóbicas Hidrofílicas Esquema de celda de flotación
τ : tensión de adhesión Esquema básico del proceso de flotación.
Los principios básicos, en que se basa el proceso de flotación son:
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1. Mineral hidrofóbico, repele y desplaza agua de la superficie de sus partículas. Esto permite la acción de las burbujas de aire que se unen a la partícula. 2. Las burbujas de aire pueden mantener las partículas en la superficie, si se forma una espuma estable. Para cumplir esos principios básicos, se usan reactivos químicos. Estos agentes de flotación son los llamados colectores, activadores, depresores y modificadores. Sus acciones principales son: 1. Hacen la superficie del mineral repelente al agua (flotado). 2. Previene o evitan que otros minerales se hagan repelentes al agua. 3. Forman una espuma razonablemente estable. Sólo las partículas minerales hibrofóbicas se adhieren a las burbujas, en tanto que las hidrofílicas no se adhieren (ganga). Existen especies con hidrofobicidad nativa, inherente o natural. Por ejemplo, talco, azufre, grafito, molibdenita. El resto de las especies son hidrofílicas, por lo que no son seleccionables mediante una corriente de burbujas. Hidrofobización Inducida: La acción de los reactivos colectores, modifica las propiedades superficiales. Se genera una transición selectiva, inducida por colectores. Hidrofílica ⇒ Hidrofóbica Es posible flotar minerales muy variados, incluso sales. Si se dispone de los reactivos químicos adecuados, se puede separar casi todas las especies minerales.
Estudio de la afinidad de fases. Superficie hidrófoba es afín con una fase gaseosa (burbuja). Superficie hidrofílica no es afín con una fase gaseosa (burbuja).
Tensión Superficial.
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La propiedad que controla la adhesión entre partícula y burbuja, es la energía libre superficial. La adhesión ocurre en agua, donde las partículas forman una pulpa mineral, y donde se generan las burbujas de aire. Se establece un sistema trifásico, sólido (mineral) - líquido (agua) - gas (aire). Si se supone un sistema formado por dos fases, se establece una interfaz (plano de separación física entre dos fases), que puede ser: f1 f2 Líquido - gas, sólido - líquido, sólido - gas o líquido - líquido.
Celdas de Flotación
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Celdas Mecánicas La celda mecánica está constituida por un depósito en forma de paralelepípedo o forma cúbica, de distintas capacidades, con un mecanismo rotor-estator para la dispersión del sólido y el aire. Las celdas se juntan en serie y forman un banco de flotación agrupándose de diferentes formas. Por ejemplo, un banco de 12 celdas mecánicas podría tener las siguientes configuraciones, de acuerdo a como se agrupen las celdas: 3-3-3-3; 2-2-2-3-3, etc. En las celdas de flotación, se pueden distinguir tres zonas típicas (figura 4.4): • • •
Una zona de alta turbulencia, a nivel del mecanismo de agitación. Una zona intermedia. Una zona superior.
En la zona de alta turbulencia o zona de agitación se producen los choques para la adhesión partícula burbuja. En esta zona deben existir las condiciones hidrodinámicas y fisicoquímicas que favorezcan este contacto. La zona intermedia se caracteriza por ser una zona de relativa calma, lo que favorece la migración de las burbujas hacia la parte superior de la celda. La zona superior corresponde a la fase espuma, está formada por burbujas separadas por finos canales de pulpa. La pulpa descarga por rebalse natural, o con la ayuda de paletas mecánicas. Cuando la turbulencia en la interfase pulpa/espuma es alta, se produce una contaminación debido al arrastre significativo de pulpa hacia la espuma. En su desplazamiento vertical, la burbuja va siendo menos estable, adelgazando sus paredes, con lo que se crea un flujo de agua que retorna a la pulpa y arrastra consigo parte de las partículas que se encuentran en los canales no adheridas a las burbujas. Esta acción limpiadora depende de la altura de la zona de espuma y de sus propiedades. En general, la espuma de flotación debe ser lo suficientemente estable como para retener la masa de mineral, y lo suficientemente frágil como para romperse al caer a la canaleta de concentrados, y no producir trastornos en su transporte. Estos mecanismos sugieren las siguientes variables que controlan la espuma: 1. Tipo y dosificación del espumante. 2. Flujo o densidad de flujo de aire. 3. Altura de rebose o altura de espuma. 4. Altura de remoción de la espuma.
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Zonas típicas de una celda de flotación
Funciones De Una Celda De Flotación Las funciones más importantes de las celdas de flotación son: 1. Mantener todas las partículas, aún las más gruesas o las más densas, en suspensión dentro de la pulpa. Para conseguir lo anterior, la pulpa debe ser mezclada o sometida a circulación dentro de la celda a altas velocidades, de modo de superar las velocidades de sedimentación de las partículas más gruesas. 2. La aireación, que involucra la diseminación de finas burbujas de aire dentro de toda la celda. 3. Promover la colisión entre las partículas de mineral y las burbujas de aire, con la finalidad de permitir la adhesión selectiva y el transporte de las partículas de mineral deseado en la columna de espuma.
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4. Mantener la pulpa en condiciones de quietud, inmediatamente debajo de la columna de espuma. Las celdas se diseñan de modo de prevenir la turbulencia en las cercanías de la espuma, puesto que produce una pérdida de estabilidad de la espuma y baja la recuperación. 5. Proveer un eficiente transporte de la pulpa alimentada a la celda y de la salida del concentrado y del relave desde el circuito. 6. Proveer un mecanismo de control de: la profundidad de la pulpa y la profundidad de la columna de la espuma; la aireación de la celda e idealmente del grado de agitación de la pulpa. En relación al tamaño de las celdas mecánicas de flotación, éstas han ido aumentando notoriamente en su tamaño a lo largo de los años. Actualmente, las celdas más grandes en operación tienen un tamaño de 5000 pie3.
Columnas De Flotación En años recientes un considerable aumento en el uso y aplicación de las columnas de flotación en la recuperación y concentración de minerales, acelerado en el interés en métodos alternativos más económicos y eficaces, ha sido la razón del creciente número de unidades en operación, no sólo en Chile, sino en el mundo entero. La columna de flotación (figura 4.5) se ha constituido en uno de los desarrollos más destacados de los últimos tiempos en el campo de la concentración de minerales. Las celdas columnares resultan especialmente atractivas en circuitos de limpieza, ya que es posible efectuar en una sola etapa, varias de estas etapas que anteriormente se realizaban en celdas mecánicas convencionales. Esto hace posible el uso de circuitos más simples y fáciles de controlar (figuras 4.6 y 4.7). En las columnas de flotación la alimentación es inyectada a aproximadamente 2/3 de altura de la columna, el concentrado sale por la parte superior de la celda, mientras que, la cola o relave se recoge por la parte inferior de la columna básicamente, la columna de flotación consiste de dos zonas: a) la zona de colección también conocida como zona de recuperación), y b) la zona de limpieza sobre la interfase (también conocida como zona de espuma). En la zona de colección, las partículas de la suspensión de alimentación son conectadas en contracorriente con las burbujas producidas por un distribuidor de burbujas que se encuentra en el fondo de la columna. Las partículas hidrofóbicas colisionan con las burbujas, se unen a ellas y son transportadas a la zona de limpieza. Las partículas hidrofílicas y menos hidrofóbicas son removidas por el fondo de la columna. En la zona de limpieza se agrega agua cerca del tope de la espuma, lo que provee un flujo neto de líquido descendente llamado bias positivo. La existencia de un bias positivo previene el arrastre hidráulico de partículas finas al concentrado. La columna ha probado ser particularmente atractiva en aplicaciones de limpieza y puede alcanzar en una sola etapa aumentos de ley del concentrado comparables al de varias etapas ejecutadas en celdas mecánicas, a menudo con mejoras en la recuperación. Hay tres aspectos en el diseño que distinguen las columnas de flotación de las celdas mecánicas:
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1. El agua de lavado (adicionada al tope de la columna). 2. La ausencia de agitación mecánica. 3. El sistema de generación de burbujas de aire. Las variables operacionales más importantes de una columna de flotación son las siguientes : 1. Flujo de aire. 2. Agua de lavado. 3. Altura de la espuma. 4. Tiempo de residencia de la pulpa. 5. Bias y control. 6. Porcentaje de sólidos en la alimentación.
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Circuito de flotación sin celdas columnares
Circuito de flotación con columnas en la etapa cleaner
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Otras Celdas De Flotación Introducción Junto con el exitoso resurgimiento de las columnas de flotación, una tecnología que data de principios de los años sesenta, otras tecnologías han sido desarrolladas más recientemente, entre ellas: celdas neumáticas, flotación flash, flotación centrífuga, y más recientemente la celda Jameson.
Celdas de flotación Jameson La tecnología Jameson tiene sus comienzos cercanos a 1985, encabezados por el Prof. Graeme Jameson, y comercializada por MIM Process Technologies, con sede en Brisbane, Australia. La celda Jameson fue desarrollada en la Universidad de New Castle, Queesland, Australia. En la celda Jameson, aire y pulpa son mezclados en el tope de un tubo vertical, denominado secciñón de contacto o tubo de descenso. La mezcla desciende verticalmente en co-corriente, descargando en una celda abierta, donde las burbujas mineralizadas ascienden formando la espuma. El nivel de pulpa dentro de la celda se controla para dar la adecuada altura de espuma y mantener la descarga del tubo de descenso bajo el nivel de la interfase, asegurando no sólo la selectividad del proceso, sino también la estabilidad del mismo. Al igual que en las columnas de flotación, agua de lavado es adicionada a la espuma para mejorar la selectividad del proceso. Una ventaja práctica de este arreglo reside en que la presión hidrostática generada en el tope de la zona de contacto es menor que la presión atmosférica, por lo cual el aire necesario para la flotación puede ser aspirado naturalmente, eliminándose el compresor de aire, que normalmente representa una fracción importante de la inversión inicial en cualquier equipo de flotación. En la figura 4.8 se muestra un dibujo esquematico de la celda Jameson, mientras que, una comparación de los tamaños de la celda Jameson y la columna de flotación se presenta en la figura 4.9. Algunas ventajas de la celda Jameson, indicadas por los fabricantes, son las siguientes: 1. Posee un área comprendida entre un 40% a un 60% del área de las celdas convencionales y una altura un 30% menor que la de las celdas columnares. 2. No necesita compresores ni inyectores. 3. No tiene partes móviles. 4. No tiene problemas de tiempo de residencia. El tamaño del equipo depende del caudal que se desee tratar. 5. Produce burbujas de tamaño pequeño. 6. Los resultados de las plantas piloto se pueden llevar a escala comercial con un alto porcentaje de precisión.
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Esquema de una celda Jameson
Comparación de tamaños entre celdas de columna y Jameson
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Celdas Neumáticas La tecnología de flotación neumática ha tenido un gran desarrollo desde los años 20 hasta los nuevos diseños propuestos por el Dr. Rainer Imhof, en Alemania. Básicamente, introduce la desagregación operacional de la flotación, es decir, un control sobre las condiciones de alimentación, interacción partícula/burbuja, y la separación del concentrado y el ralave. Los últimos aportes a la flotación neumática, han sido realizados por el Dr. Imhof, quien a través de sus diseños comerciales Ekoflot y Ekoflot V, ha generado un avance importante en el mercado productivo, en aplicaciones industriales no metálicas y en la minería metálica, a nivel de flotación rougher, scavenger y cleaner. El principio básico de diseño de las celdas neumáticas, consiste en asignar las diferentes tareas del proceso a dispositivos específicos. Unidades de aireación introducen aire finamente distribuido en el seno de la pulpa, mezclada previamente con reactivos de flotación en el exterior de la celda. Casi todas las partículas hidrofóbicas, se adhieren ya en el interior de estos dispositivos de aireación, y en su camino hacia el recipiente de flotación, a las burbujas de aire densamente dispersadas. La energía cinética requerida para la fijación de las partículas, proviene de la corriente turbulenta de la pulpa en el reactor. Esta corriente turbulenta es generada por la bomba de pulpa, instalada por delante de la unidad de aireación. La tarea del recipiente de flotación propiamente tal, al que se alimenta la pulpa aireada, es la de recoger las burbujas de aire con las partículas sólidas adheridas y extraerlas con producto de espuma. En la figura 4.10 se muestra una celda neumática.
Esquema de una celda neumática
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Aplicación Y Desarrollo De La Flotación De Cobre En Chile
En el 2011 se cumplirán cien años desde que la planta concentradora de El Teniente, que inicialmente operó por concentración gravitacional, usara por primera vez la flotación como proceso emergente, iniciando la aplicación de esta tecnología en la minería del cobre chilena. Le seguirían en 1927 la operación de la planta de flotación de Potrerillos y, en 1952 la de Chuquicamata.
Durante los 90 años de historia de la flotación en Chile, las tendencias predominantes han sido el aumento de la capacidad de las plantas, la disminución del consumo específico de energía de los equipos, la simplificación en los diagramas de flujos y el desarrollo de la automatización. El especialista y académico del Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Concepción, Sergio Castro, añade que las capacidades de las plantas han crecido desde 3.000 a 160.000 tpd; el volumen de las celdas ha aumentado desde alrededor de 40 hasta 4.500 pie3; y la configuración de circuitos se ha simplificado considerablemente. El profesor Castro realizó para Minería Chilena un acabado análisis de lo que ha sido la evolución de este proceso tecnológico y de su importancia actual.
-¿Qué características tenía en sus inicios el proceso de flotación? -En su inicio la planta de El Teniente contaba con una capacidad instalada de 3.000 tpd y empleó prototipos de celdas Janney, Callow, Nevada y Forrester. Fue una aplicación pionera en el mundo, dado que el único antecedente de flotación con un mineral similar se encuentra un año antes, en la planta de Kyloe en New South Wales. Recordemos que la flotación en una versión cercana a la actual sólo fue patentada entre 1904 y 1905 por E. Elmore y E. Sulman; y que los reactivos de flotación en esos años se encontraban en pleno desarrollo. -¿Cuáles han sido los principales hitos tecnológicos? -El avance más importante en los llamados colectores tiólicos ocurrió en 1925 cuando C. Keller patentó los alquil xantatos; en 1926 F. Whitworth los alquil ditiofosfatos, y en 1928 A. Fischer los xantoformiatos. Por su parte, los principales espumantes fueron patentados en 1908 y 1909 por E. Sulman et al., incluyendo los alcoholes de cadena larga, aceite de pino y ácido cresílico. En el mundo, la máquina de flotación neumática fue patentada en 1914 por J.M. Calow. Las primeras celdas industriales empleadas en Chile fueron de tecnología experimental de la Mineral Separation Company. En los años posteriores se instalaron celdas Galigher modelo Agitair 48 de 40 pie3 y celdas Denver Nº 30 y 24 de 100 y 50 pie3 respectivamente. En la década del 30 se usaron las celdas Wemco Fagergren 66 de 51pie3. La molienda en Chile también estaba en niveles de desarrollo primario, con molinos Hardinge y trapiches; y la clasificación usaba clasificadores Bowl. -¿Cómo fue la evolución en Chile y en qué pie se encuentra hoy en día? Las tendencias predominantes durante estos 90 años de historia de la flotación en Chile han sido: el aumento de la capacidad de las plantas, la disminución del consumo
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específico de energía de las máquinas de flotación, la búsqueda de simplicidad en los diagramas de flujos, y el desarrollo de automatización con niveles crecientes de control automático. En una perspectiva histórica, las capacidades de las plantas han crecido desde 3.000 tpd a 160.000 tpd y el volumen de las celdas ha aumentado desde alrededor de 40 pie3 hasta 4.500 pie3; y la configuración de circuitos se simplificó considerablemente. En clasificación, lo más importante ha sido la introducción de los hidrociclones en la década del '60. Del mismo modo, en molienda lo más importante ha sido el desarrollo del molino SAG de gran capacidad; y en remolienda, el reemplazo del molino convencional por el molino vertical. Otro hito importante lo representa la introducción de la tecnología de celdas en columnas en Chile. -¿Cómo se dio este proceso? -La columna de flotación fue inventada en Canadá en 1962 para minerales de hierro, pero estuvo en desarrollo experimental hasta 1968, cuando logra los primeros resultados industriales. Sin embargo, después del fracaso en aplicaciones para cobre en Perú, el proyecto sería retomado en 1975, pero no fue hasta 1979 cuando se proclama el éxito industrial de las columnas en la mina Gaspé-Canadá reemplazando varias etapas de limpieza en flotación de molibdeno. Chile reaccionó rápido en transferir y perfeccionar esta tecnología emergente. La primera columna para molibdeno se instala en la planta de molibdenita de Chuquicamata en 1982. Paralelamente, para limpieza de cobre se evalúan unidades de prueba en Disputada Los Bronces en 1983 y posteriormente en Andina, en 1987. Será en la década de los 90 cuando se producirá la incorporación definitiva de columnas en Chile para la flotación de minerales de cobre y molibdeno. La planta de Escondida en 1990 será el primer proyecto en cobre en el mundo que se diseña con celdas en columna como una tecnología convencional. Además, introduce el concepto de limpieza única en celdas columnares y ratifica la necesidad de complementar la baja recuperación de las columnas con un circuito scavenger. Este diagrama de flujos, con algunas variantes, predominará en los proyectos posteriores de nuevas plantas de flotación y llevará también a muchas de las antiguas plantas a rediseñar sus circuitos. -Actualmente, ¿cuáles son las tecnologías de punta en flotación? -Las tecnologías de punta en flotación corresponden al uso de celdas gigantes de 4.500 pie3, -pero ya hay disponibles en el mercado de 5.500 pie3 y mayores-, el empleo de celdas columnares de 11-14 m de alto, y numerosos avances en el control automático, tales como: control de nivel y de aireación, analizadores de leyes en línea con monitor en terreno, empleo de cámaras de video con analizadores de imágenes para optimizar los flujos de evacuación de concentrados en celdas unitarias de gran volumen, etc. -En este escenario ¿cómo se encuentran posicionadas las plantas que operan en el país? -Chile cuenta con las más grandes plantas de flotación para cobres porfídicos en el mundo. Emplea una moderna tecnología y es líder en innovación y aplicación a gran escala. -¿Cuáles son sus principales características? -Las actuales plantas de flotación de cobres porfídicos en Chile presentan alrededor de 5 variantes en sus diagramas de flujos. Sin embargo todas ellas cuentan con un circuito rougher-scavenger con celdas de entre 1.500 pie3 y 4.500 pie3. Le sigue una etapa de
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remolienda del concentrado rougher, en circuito cerrado inverso, con molinos convencionales o molinos verticales. Las diferencias se producen en las etapas de limpieza, que pueden contemplar 1, 2 y 3 etapas. Así también, se diferencian en la estrategia de uso de los circuitos scavenger.
Lo más frecuente es que exista una limpieza única en celdas columnares. Se emplean frecuentemente celdas rectangulares de 2 x 6 m; 2,5 x 6 m; 2 x 8 m; o cuadradas de 4 x 4m. Las columnas producen concentrado colectivo final; mientras que su cola es procesada por un circuito scavenger convencional, cuyo concentrado recircula a remolienda. La cola scavenger se une con la cola rougher para formar el relave general. Este va a los espesadores de recuperación de agua y enseguida al tranque de relaves. Como variantes de proceso existen los circuitos con 2 etapas de limpieza, que pueden ser: a) Ambas en celdas convencionales. b) Ambas en celdas columnares. c) Combinación de celdas convencionales y columnares. Las columnas operan bajo control automático, normalmente con la estrategia de control más simple, es decir, la de control de nivel de la interfaz pulpa/espuma (regula el espesor de la capa de espuma). Emplea un lazo de control, cuyo actuador es la válvula de control dispuesta en la descarga inferior de la columna; mientras que el agua de lavado se maneja independientemente. Las parrillas de agua de lavado operan frecuentemente suspendidas sobre la espuma. La inyección de aire se hace por burbujeadores removibles tipo lanza con insertos de orificio pequeño, del tipo externo de Control International; o bien con sistemas neumáticos regulables como el burbujeador Minovex. -¿Qué importancia ha tenido la recuperación del subproducto molibdeno?
-Nuevamente se inició en Chile, en El Teniente, a partir de 1939. Posteriormente se instalaron plantas en Chuquicamata, El Salvador, Andina, Disputada-Las Tórtolas y Pelambres, llegando el año 2000 a producirse 33.187 toneladas de molibdeno fino. En estas plantas se ha desarrollado una tecnología de separación Cu-Mo muy eficiente, tanto para la depresión de Cu como para la purificación de los concentrados finales de molibdenita
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Sistema De Control El propósito de un sistema de control es mantener en determinado valor de operación las variables del proceso tales como: temperaturas, presiones, flujos y compuestos en un valor deseado, se pueden clasificar en: 1. Sistema de control de lazo abierto: Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada, y da como resultado una señal de salida independiente. Ejemplo: El tostador de pan (El tiempo de tostado es fijado por el usuario) Características: 1.- Simples 2.- Son afectos a las perturbaciones y no siempre son estables ante ellas. 3.- La salida del controlador no se compara con la entrada. 4.- La precisión depende fuertemente de la calibración del sistema 2. Sistema de control de lazo cerrado: Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Ejemplo: El piloto automático de un avión (Se le fija una ruta y el sistema dirige al avión en el sentido requerido) Características: 1.- Complejos y con muchos parámetros. 2.- La salida se compara con la entrada. 3.- Son retroalimentados. 4.- Son estables ante perturbaciones.
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Tipos De Sistemas De Control 1. Construidos por el hombre: Sistemas eléctricos, electrónicos, neumáticos que permiten controlar a tiempo real a través de la captura de señales, las cuales a su vez informan sobre el estado de una variable detectando las desviaciones respecto de un funcionamiento preestablecido y procediendo mediante actuadores para la corrección y llevar al funcionamiento normal o esperado de un sistema. Un sistema de control puede ser neumático, eléctrico, mecánico o de cualquier tipo, y su función es recibir entradas, y coordinar una o varias respuestas según su lazo de control (para lo que esta programado). 2. Naturales: El ser humano, es controlado automáticamente por el cerebro y sus sensores (Vista, oido, tacto, gusto, olfato). En la entrada se procesa la información o no, y la salida es en la dirección hacia la cual se hace referencia. Un ejemplo de este tipo de control es la temperatura corporal, la que se manifiesta en forma de sudor para bajarla o, en su defecto, los escalofríos para subirla. Otro ejemplo, es el movimiento de la mano para indicar tal o cual dirección. 3. Mixtos: Un ejemplo de estos sistemas es la comunión que se da entre el hombre y la máquina, como por ejemplo el auto. Estos están compuestos de todos los sentidos del ser humano y los actuadores están en las manos, volante, acelerador, etcétera. Instrumentación La instrumentación es fundamental dentro de un sistema de control debido a que gracias a ella se obtiene el sensado, procesamiento de la información y la manipulación de las variables que se pretenden controlar. Esto se logra con la utilización de dispositivos y tecnologías electrónicas.
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Sistemas De Control En procesos de Flotación A continuación se muestra una entrevista realizada al dr Aldo Cipriano quien ha desarrollado docencia, investigación, consultoría y extensión en cuatro instituciones de educación superior, dos en Chile y dos en Alemania. En la actualidad, es uno de los principales investigadores nacionales en el campo de la Ingeniería de Automatización y Control , preocupándose principalmente por las aplicaciones de esta tecnología en el mundo real. Este reconocido académico, comento la evolución de la Automatización y el uso de tecnologías de control automático en la industria minera.
¿Qué importancia tiene para la Minería la Automatización y el Control de Procesos? Cada vez hay una mayor competencia, y las empresas están buscando cómo aprovechar al máximo sus ventajas y tecnologías, incluyendo aquéllas relacionadas con la Automatización. En la Minería, particularmente, esto significa reducir costos y consumos de energía; contar con disponibilidad de agua, y aprovechar al máximo su personal. Además, son muy importantes los temas de la seguridad y la sustentabilidad. En definitiva, se trata de producir al máximo en términos de una relación adecuada costobeneficio y seguridad de la gente, en lo que la Automatización aporta significativamente.
¿Cómo ha sido la evolución de esta tecnología en esta industria? En la Minería ha habido, principalmente en los últimos años, un mayor interés por incorporar tecnología. Al revisar la evolución de las tecnologías de Automatización y Control en la industria minera de las últimas cuatro décadas, es posible distinguir tres etapas, comenzando con los controles PI y PID análogos y luego digitales en los ‘70; la implementación de los sistemas basados en control experto a mediados de los ‘80; y hace unos cinco años, entró con fuerza el control predictivo. Esta última tecnología se ha estado aplicando por cerca de 30 años en la industria, por ejemplo en refinería, pero en la minería hasta hace cinco años no se conocían sus potencialidades.
¿Qué ventajas tienen estos sistemas de control predictivo para la Minería? Los sistemas de control predictivo se basan en modelos matemáticos que sintetizan el conocimiento sobre el comportamiento dinámico del proceso; las acciones de control se determinan optimizando una función objetivo que puede incluir componentes técnicas y económicas. Este esquema es muy adecuado en procesos multivariables, con fuertes interacciones entre las variables, en procesos con retardos importantes, o en los que existen perturbaciones que se miden. Los procesos de molienda y de flotación presentan naturalmente estas características, lo cual explica los desarrollos realizados en los últimos años.
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En control predictivo, ¿cuál es la oferta existente de soluciones? Hay una amplia gama de productos. Existen soluciones basadas tanto en modelos lineales (representados por funciones de transferencia) como no-lineales (representados por ecuaciones de estado). Algunos productos se orientan sólo a la estabilización del proceso y son conceptualmente similares, aunque más eficientes que los controladores PI y PID, mientras otros ofrecen dos niveles de control posibles de implementar con la misma tecnología: estabilización y optimización. También existen productos que son adecuados para controlar plantas completas, pues incorporan variables manipuladas del tipo discreto, lo cual permite poner en marcha o detener varias líneas de producción, aplicando diferentes criterios de optimización. Espero que ésta sea la próxima etapa en la evolución de la Automatización aplicada a la industria minera. Soluciones En Sistemas De Control Predictivo: A continuación se muestran en las siguientes figuras algunas de las soluciones que se presentan en el mercado, para optimizar el control en los procesos de flotación:
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Ejemplo en Sistema De Control En Procesos De Flotación Un ejemplo de sistema de control es aquel que se muestra en la siguientes figuras donde se destaca la utilización de un sistema analizador de espuma que es una novedosa forma de operar plantas de flotación.
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El control basado en analizador de espuma es un método que ha generado mejoras económicas en los procesos de flotación. Su principio de funcionamiento se basa en la experiencia de operadores, que con tan solo observar las características de la espuma deducían las variables principales a controlar como la ley la recuperación de las celdas de flotación.
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Sistema De Control En Celdas Columnares Como ya se pudo mencionar existen diferencias entre las variables a controlar dependiendo del tipo de celdas empleadas y por ende van a existir también diferentes tipos de controles asociados a cumplir con los objetivos de flotación, que se dividen en obtener una recuperación y ley que cumpla con lo dispuesto por el negocio minero. La búsqueda de optimizar los procesos mineros a llevado a que la instrumentación y automatización tome la iniciativa de realizar estudios en mejoras para la recuperación y aumento en la ley de concentración. A continuación se describe detalladamente la operación y el control de celdas columnares, para luego dar a conocer algunos de los proyectos que se han desarrollado en al ámbito de los sistemas de control. .
Conceptos Básicos En Operación De Celdas Columnares Los mismos principios de físicoquímica de superficie que se aplica a flotación en celdas convencionales son válidos para la flotación en celda-columna, siendo la cinética de flotación mucho más rápida en esta última; de esa manera las partículas hidrofóbicas son adheridas a las burbujas, las cuales ascienden y son removidas como concentrado. A diferencia de las celdas convencionales, no usan agitadores mecánicos, la pulpa entra a unas 2/3 partes de la zona inferior de la celda y encuentra una corriente de aire ascendente, el concentrado rebosa por la parte superior, y simultáneamente un spray de agua colocado en la parte superior lava las espumas removiendo la ganga o estéril, que se descarga por la parte inferior. El aire a presión es introducido mediante generadores internos o externos de burbujas y son los inyectores de aire los que reciben mayor atención en toda instalación antigua o nueva; se puede afirmar que los generadores de burbujas son el "corazón" de la celdacolumna. Aquí algunos conceptos importantes:
1. Holdup.- Se define como el % de volumen en la columna usada por el aire en cualquier momento, el límite del holdup es 16%. Para fines prácticos se puede usar la siguiente fórmula: Holdup = ( H espuma/ H columna) x 100 2. Impending holdup.- Deficiencia para trasladar el concentrado al labio del overflow. 3. Bías.- Es la relación que hay entre el flujo del relave y el flujo de alimentación; este valor es igual o mayor que la unidad por adición de agua de lavado. 4. Spargers.- Son generadores de burbujas en forma tubular con pequeños agujeros a través de los cuales se inyecta aire.
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5. Coalescencia.- Periodo en el que no puede extenderse el holdup en una columna; en este punto las burbujas colapsan y se crea una caída en la recuperación. Variables más importantes en su operación: 1. Flujo de alimentación 2. Flujo de aire 3. Flujo de agua de lavado 4. Nivel de pulpa y espuma 5. % de sólidos 6. Dosificación de reactivos
Zonas de la celda-columna Se distinguen dos zonas básicas en la celda (figura N.° 1): zona de recuperación o colección y zona de limpieza; sin embargo, cuando se trata de realizar trabajos de investigación (figura N.° 2) se debe estudiar la celda de acuerdo con lo que a continuación se indica: 1. Zona de limpieza: fase espuma, región que se extiende hacia arriba desde la interfaz pulpa-espuma hasta el rebalse de la columna. 2. Zona de limpieza: interfaz pulpa-espuma, región de longitud arbitraria en la interfase pulpa-espuma; a esta región se le asigna el espacio entre 0.15 m sobre la interfaz 0.15 m por debajo de la interfaz. 3. Zona de limpieza: fase pulpa; región que se extiende hacia abajo desde la interfaz pulpa-espuma hasta la tobera de inyección del material de alimentación. 4. Zona de colección, región que se extiende hacia abajo desde la tobera de inyección o alimentación hasta los difusores. Figura N.° 1. Celda-columna (22)
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Figura N.° 2. Zonas de la celda-columna (8)
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Aireación De La Celda El sistema de inyección de aire es la parte fundamental de la celda y se realiza mediante inyectores internos o externos que buscan mejorar la producción del enjambre de burbujas y el tamaño de las mismas; así, por ejemplo, se han usado inyectores cerámicos, tubos perforados, cubiertos con lonas de filtro y últimamente el generador de burbujas desarrollado por el Bureau de Minas de Estados Unidos. El sistema consiste en la disolución de aire en agua alimentados convenientemente a una cámara pequeña que contiene gravas, de preferencia de canto rodado, a presiones que fluctúan entre 60 a 70 PSI. También es importante el burbujeador microcel de Process Engineering Resources, Inc., que es un mezclador estático para disponerse fuera de la columna formando microburbujas que van desde 1000 a 600 micras. Finalmente, podemos mencionar los slam jet sparger de Canadian Process Technologies de regulación automática de gas, que trabajan fuera de la columna y son diseñadas para fácil instalación y mantenimiento en línea. El control de aire en la celda se hace midiendo el tiempo de éste en el interior de la misma, lo que en inglés se llama holdup, que se define como la fracción de aire presente en la pulpa de cualquier celda de flotación expresada en porcentaje y se determina fácilmente implementando dos visores: uno en la parte inferior y otro en la parte superior de la columna (figura N.° 3), deduciendo que la diferencia de niveles a través de dichos visores debe ser proporcional al aire contenido dentro de la celda.
Figura N.° 3. Medida de la presión del gas y dirección de flujo en celda-columna (22)
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Agua De Lavado En la figura N.° 4, podemos apreciar el perfil de la espuma en la celda-columna, zona muy importante del proceso de flotación; la forma y calidad de espuma serán factores importantes en la eficiencia del proceso. En la celda-columna el agua de lavado tiene funciones muy importantes: 1. Formar el bías. 2. Mantener el nivel de pulpa y espuma 3. Limpiar el concentrado. 4. Lubricante de las partículas minerales. Figura N.° 4. Perfil de la zona de la espuma yianatos 1985 (6)
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Configuraciones Típicas La instalación de la celda-columna se puede realizar para trabajar en serie (figura N.° 6) o en paralelo (figura N.° 7); en el primer caso se hace con el objeto de realizar todo el proceso en celdas-columna y la instalación en paralelo generalmente trabajará con un circuito adicional de celdas convencionales donde se flotará un scaverger para lograr resultados aceptables en grado y recuperación La ubicación de la celda-columna dentro del circuito de flotación convencional (figura N.° 10) puede ser en forma parcial dentro del circuito (figura N.° 11) o reemplazar todas las celdas convencionales (figura N.° 12) por celdas-columna. Figura N.° 10. Circuito convencional
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Figura N.° 11. Circuito convencional con celda-columna
Figura N.° 12. Celdas-columna en todo el circuito de flotación
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La Instalación La instalación de la celda-columna se puede realizar para trabajar en serie (figura N.° 6) o en paralelo (figura N.° 7); en el primer caso se hace con el objeto de realizar todo el proceso en celdas-columna y la instalación en paralelo generalmente trabajará con un circuito adicional de celdas convencionales donde se flotará un scaverger para lograr resultados aceptables en grado y recuperación. Figura N.° 6. Instalación en serie (18)
Figura N.° 7. Instalación en paralelo (18)
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Control E Instrumentación En Celdas Columnares La celda-columna es muy versátil; su control se puede hacer en forma manual, mediante instrumentación básica (figura N.° 5) o automatizada y conectada a un computador desde donde se puede efectuar el control del proceso. Figura N.° 5. Celda-columna con instrumentación básica (23)
Una instrumentación mas automatizada comprende lo siguiente:
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Instrumentación Según Su Variable A Controlar 1. Flujo Agua Lavado FIT: FIC: FY: FV:
Transmisor indicador de flujo agua lavado Controlador indicador de flujo lavado Conversor de señal de 4 a 20 ma a 3 a 15psi Válvula flujo agua lavado
2. Ley de concentración AIC:
Controlador indicador de análisis ( ley de mineral)
3. Flujo alimentación FE: FIT: FV:
Sensor de flujo alimentación columna Transmisor flujo alimentación columna Válvula de flujo alimentación columna
4. Flujo alimentación DE: DIT: FV:
Sensor de flujo alimentación columna Transmisor flujo alimentación columna Válvula de flujo alimentación columna
5. Ley de alimentación AIT:
Transmisor indicador de análisis ( ley de alimentación)
6. Nivel Celda Columnar LE: LIT: LIC: FY: FV:
Sensor de nivel Transmisor indicador de nivel Controlador indicador de nivel Conversor de señal de 4 a 20 ma a 3 a 15psi Válvula flujo agua lavado
7. Ley De Colas AIT:
Controlador indicador de análisis (ley de colas)
8. Presión Entrada De Aire PI:
Indicador de presión
9. Flujo Aire Celda Columnar FE: FIT: FIC: FY: FV:
Sensor de flujo Transmisor indicador de flujo de aire Controlador indicador de flujo de aire Conversor de señal de 4 a 20 ma a 3 a 15psi Válvula flujo de aire
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Instrumentación De Terreno
Sensor/Transmisor Ultrasónico de Nivel
Válvulas y Sensor/Transmisor de Aire
SparJet para la inyección de Aire
Válvula alimentación agua lavado
La gran parte de los instrumentos utilizados en la automatización de las celdas columnares son familiares para la mayoría de industrias, siendo el controlador indicador de análisis o leyes el que se diferencia del resto de instrumentos. Este instrumento es el mejor indicador del funcionamiento de un proceso de flotación, pero incorpora una serie de desventajas que son muy difíciles de subsanar, de hay, que se han investigado diversas formas de obtener los datos de leyes de una forma mas confiable y disponible.
Figura xxx analizador de leyes
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Analizador Courier 30XP El instrumento mas empleado en plantas, para medir las leyes del concentrado y cola es el Analizador Courier 30XP, comprende básicamente las siguientes consideraciones: •
El muestreo y análisis se lleve a cabo en forma automática y consistente las 24 horas del día. Esto permite ahorros en costos de medición y muestreo metalúrgico.
•
La recuperación puede mejorar en la medida que se detecten y corrijan rápidamente las perturbaciones del proceso. A este nivel, las mediciones frecuentes son necesarias para el monitoreo y control de proceso en tiempo real.
•
La calidad del concentrado sea controlable y se pueda minimizar las variaciones no deseadas, permitiendo de esta manera, optimizar la operación de la planta con una menor cantidad de carga circulante, lo que se traduce en un mejor rendimiento.
•
La precisión de las mediciones sean comparables a la de un laboratorio que analiza muestras manuales de alta calidad. Dado que los analizadores Courier® en línea utilizan la misma tecnología de análisis de Fluorescencia de Rayos X por Dispersión de Longitud de Onda (WDXRF) que se utiliza en los analizadores de laboratorio de alto rendimiento.
• •
Los resultados de las pruebas y modificaciones de proceso estén disponibles enseguida, lo que motiva y acelera el desarrollo del proceso.
•
El sistema analizador de leyes pueda ser modernizado y expandido en la medida que cambian los requerimientos de la planta.
La figura muestra las dos configuraciones que se deben considerar para un correcto funcionamiento de este instrumento, tanto en la toma de la muestra como en su análisis.
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Problemática Existente El dato que entrega el analizador courier es de vital importancia para el control del proceso de flotación, pero este presenta una serie de problemas dentro de los que se destacan: • Las mediciones son discretas debido a que el instrumento va tomando muestras • El proceso de la toma de muestras es muchas veces poco representativo. • Cuando el instrumento falla genera valores falsos Además a estas se les debe sumar que generalmente las estrategias de control no consideran la medición de ley de concentrado en los arreglos intermedios. Lo que lleva a que la estabilización del proceso sea en un tiempo mayor y por ende con pérdidas mayores. Es por ello que se han desarrollado soluciones en base sensores virtuales que reemplazan a estos analizadores de leyes, sobre todo cuando estos analizadores presentan problemas o necesitan ser pasados a mantención.
Sensores Virtuales Se trata el caso de los sensores virtuales como una solución a problemas que surgen, en la operación o el control automático de la planta, por fallas de sensores, retiro de sensores para la mantención o reparación o, simplemente, porque no existe un sensor para medir una determinada variable de interés. En particular, se aborda la solución al problema de la medición de leyes de concentrado de cobre (ley de concentrado) y cola (ley de cola), mediante el empleo de algoritmos predictivos como las redes neuronales artificiales cuyos parámetros de entrada se ajustan con el valor de salida deseado y se calcula una señal de error para cada una de las salidas estimadas.
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La figura presenta el esquema del reemplazo de un sensor real por un estimador en un caso básico. Cuando el sensor A (sensor real), no esta disponible, la señal estimada B (sensor virtual), se emplea en lugar del sensor A para el control. El reemplazo por un sensor virtual es llevado a la estrategia de control en donde se utilizan generalmente sistemas de control basado en reglas expertas (Sistemas expertos) Figura Esquema básico, reemplazo de sensor real por un sensor virtual.
Ejemplo Sistema De Control Para Celda Columnar Control Experto De Celdas Columnares Los Sistemas Expertos Un sistema experto es una clase especial de sistema basado en conocimiento capaz de resolver un tipo específico de problema, por medio de la emulación de las capacidades de un experto humano o en algunos casos de varios expertos humanos. Construcción De Sistemas Expertos Para construir un sistema experto es preciso que exista un experto en resolver problemas de algún área particular del conocimiento humano. Sin experto, no hay sistema experto posible. Los sistemas de conocimiento son más amplios que esta concepción, permiten representar conocimiento proveniente no sólo o únicamente desde expertos humanos, sino que permite integrar conocimiento público
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vertido en libros, artículos, manuales, etc. Incluso es posible construir la base de conocimientos de un sistema exclusivamente a partir de conocimiento público. Un sistema experto permite resolver problemas no algorítmicos puros, efectuando un razonamiento similar al que seguiría el especialista del área modelado. Pueden existir tantos sistemas expertos en una disciplina limitada de conocimiento, como expertos humanos reconocidos hayan. Alimentar conocimiento de diversos expertos en la resolución de problemas origina contradicciones en el proceso ya que los expertos suelen diferir en sus procedimientos. Cuando un solo sistema es manejado por varios especialistas, es recomendado realizar alguna encuesta con la finalidad de aunar criterios en la toma de decisiones para controlar el sistema. Aun así se requiere limitar el problema con fronteras precisas y sin la ambición de encerrar más conocimiento de cada sub-experto que el estrictamente necesario para el objetivo del sistema experto. En la figura se puede observar los pasos tipo para un sistema experto, el cual se desarrolla de manera continua en la elaboración de software.
Figura Desarrollo de un sistema experto. Control Experto De Celdas Columnares El sistema experto esta orientado a garantizar la ley del concentrado obtenido dentro de rangos aptos para el cumplimiento de las metas trazadas por la planta. Jerárquicamente, se debe establecer bajo la premisa recién nombrada, el cumplir con el hecho de mantener una recuperación metalúrgica coherente con los objetivos. Sin embargo, el problema mayor que se visualiza, es común a la gran mayoría de los trabajos hechos sobre el tema y guarda relación con la disponibilidad, fiabilidad, continuidad e inexistencia en algunos casos de la instrumentación que para resolver la última situación, debe ser creada
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mediante software especialmente diseñado según sea el caso. A nivel de sensores de flujo y densidad, en las últimas décadas ha aumentado bastante la confiabilidad, calidad y disponibilidad. En este nivel, División El Teniente posee instrumentación acorde a los tiempos pero, donde se mantiene la problemática planteada es en lo que se refiere a sensores analizadores de leyes, los cuales entregan valores extremadamente discretos que obliga al desarrollo de sensores virtuales (3.3) que permitan disponer de esa información a tiempo real. El diagrama de flujos propuesto, obedece a esta realidad y debió ser analizado en detalle por quienes operan estos equipos porque en definitiva son ellos quienes definen tal o cual acción ante tal o cual efecto, o sea los expertos humanos. Figura Diagrama de flujo sistema experto.
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Tendencia En Sistemas De Control Aumentar la recuperación y/o la ley del concentrado es el objetivo de un buen sistema de control, hoy en día los sistemas son muy variados, muchos de ellos trabajando con una alta tecnología asociada, generándose continuamente estudios en mejoras en sistemas de control. En cambio existen otros en los cuales el grueso del trabajo se realiza en forma manual por operadores experimentados que con un menor aporte en instrumentación logran cumplir con las exigencias Al revisar la evolución de las tecnologías de Automatización y Control en la industria minera de las últimas cuatro décadas, es posible distinguir tres etapas, comenzando con los controles PI y PID análogos y luego digitales en los ‘70; la implementación de los sistemas basados en control experto a mediados de los ‘80; y hace unos cinco años, entró con fuerza el control predictivo. Esta última tecnología se ha estado aplicando por cerca de 30 años en la industria, por ejemplo en refinería, pero en la minería hasta hace cinco años no se conocían sus potencialidades Los sistemas de control predictivo se basan en modelos matemáticos que sintetizan el conocimiento sobre el comportamiento dinámico del proceso; las acciones de control se determinan optimizando una función objetivo que puede incluir componentes técnicas y económicas. Este esquema es muy adecuado en procesos multivariables, con fuertes interacciones entre las variables, en procesos con retardos importantes, o en los que existen perturbaciones que se miden. Los procesos de flotación presentan naturalmente estas características, lo cual explica los desarrollos realizados en los últimos años. Hoy en día existe una amplia gama de productos. Existen soluciones basadas tanto en modelos lineales (representados por funciones de transferencia) como no-lineales (representados por ecuaciones de estado). Algunos productos se orientan sólo a la estabilización del proceso y son conceptualmente similares, aunque más eficientes que los controladores PI y PID, mientras otros ofrecen dos niveles de control posibles de implementar con la misma tecnología: estabilización y optimización. También existen productos que son adecuados para controlar plantas completas, pues incorporan variables manipuladas del tipo discreto, lo cual permite poner en marcha o detener varias líneas de producción, aplicando diferentes criterios de optimización.
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Dentro de las nuevas soluciones existen sistemas de control que se basan en control optimizante predictivo, algunos de ellos consideran la utilización de sensores virtuales. Este es el caso de las mediciones de las características de espumas las que se estiman a través de Análisis Multivariable de Imágenes (MIA), y sensores visuales. Las cuales incorporadas a un sistema de control generan mejoras en la recuperación y por ende beneficios económicos en el negocio minero. En los ultimos años se han investigado y desarrollado una serie de proyectos relacionados con mejoras en cuanto al control de los procesos de flotación, algunos de estos son los generados por FONDECYT, y que los resumen a continuación.
Resumen Ejecutivo de Proyectos En este proyecto se han desarrollado los prototipos ACEFLOT, SENVIR, SISCO, SINCOCOL y CONMOL para la automatización de plantas de procesamiento de minerales. Todos los prototipos fueron diseñados de modo que la I+D tuviera como resultado un producto que fuera traspasable a la industria en forma relativamente fácil. Esto explica en parte importante el éxito obtenido en las pruebas realizadas en las plantas concentradoras participantes en el proyecto. ACEFLOT es un instrumento basado en visión artificial que, unido a un software especialmente desarrollado, caracteriza la espuma a través de mediciones de color, tamaño, cantidad y forma de las burbujas. ACEFLOT está destinado a apoyar a los operadores en la supervisión y control de los procesos de flotación. Actualmente hay un proyecto FONTEC destinado a transformar a ACEFLOT en un producto industrial, con la participación de CODELCO-El Teniente. SENVIR es un sistema de software que permite respaldar sensores que quedan no disponibles en plantas industriales, ya sea por falla, mantención o reparación. Se evita así la pérdida de información importante sobre la planta, contribuyendo, por lo tanto, a una mejor operación manual o automática. Durante el proyecto el desarrollo de SENVIR alcanzó una etapa próxima a la de un producto industrial. Los buenos resultados alcanzados en las pruebas en Andina han sido la principal causa de que Chuquicamata haya solicitado la instalación de SENVIR en una sección de su planta A0, para realizar una evaluación que podría culminar con una instalación en toda esa planta. SISCO es un paquete de software que entrega información para apoyar al operador en las tareas de supervisión, control y optimización económica del proceso de molienda flotación. SISCO permite maximizar el beneficio económico de la operación, considerando los ingresos provenientes de la producción de cobre y los costos de operación de plantas de molienda y flotación. Mediante un proyecto FONTEC, SISCO se adecuará para ser utilizado en otros procesos industriales, en particular en centrales termoeléctricas. SINCO-COL es un sistema de control jerárquico para columnas de flotación que permite la supervisión y el manejo de información obtenida por mediciones directas o virtuales. La
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instalación de SINCO-COL realizada en las columnas de flotación de segunda limpieza de cobre en El Teniente ha demostrado, a partir de enero de 1996, un aumento de la recuperación de 4% y de la ley de 1%, en comparación con columnas paralelas que operaron sin SINCO-COL. CONMOL es un software que contiene una estrategia de control multivariable para la sección de molienda convencional de una planta procesadora de minerales. Posee dos modos de operación; control supervisor y estabilizante multivariable, y control supervisor optimizante con control estabilizante PID. Las pruebas efectuadas en la sección de molienda de CODELCO-Andina entregaron alentadores resultados, ya que el empleo de este sistema de control permitiría mejoras en la recuperación de mineral de alrededor de un 1% , sólo por concepto de controlar mejor el tamaño de partículas que van hacia la etapa de flotación. Se están haciendo las gestiones para dejar definitivamente instalado el sistema en Andina. Además de estos resultados, el proyecto ha producido 174 informes técnicos que contienen el acervo de conocimientos desarrollado en él. Por otra parte los trabajos realizados han dado origen a 38 publicaciones en revistas y en actas de congresos nacionales e internacionales. Más de treinta personas (memoristas, tesistas, ayudantes de investigación o ingenieros que han pasado a la industria) han recibido sus títulos y grados o realizado trabajos en las actividades del proyecto. Los planes de negocio de SENVIR, ACE-FLOT, SISCO y SINCO-COL arrojan TIRs de 74, 123, 117 y 37 %, respectivamente. Sin embargo, los resultados de la evaluación de SINCO-COL instalado en El Teniente, indican un TIR de 72%. En general, se estima que la instalación de los prototipos sólo en las plantas participantes produce beneficios de más de US$ 5 millones al año, lo que excede con creces el subsidio recibido de FONDEF. Además, el proyecto ha tenido un importante impacto en las instituciones participantes, tanto por la experiencia adquirida en el rol de realizar I+D con una expresa intención de producir resultados aplicables a la industria, como por el importante equipamiento adquirido con fondos del proyecto. Finalmente se puede decir que todos los objetivos generales planteados en el proyecto original han sido cumplidos. En cuanto a los objetivos específicos no sólo fueron cumplidos los originalmente planteados, sino que también la ampliación que se introdujo para orientar el proyecto a la producción de los prototipos ya mencionados.
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. Conclusión Se puede llegar a la conclusión de que los sistemas de control desde siempre han sido muy importantes dentro de la operación de flotación pero con la disminución de las leyes de cobre y el aumento en la competitividad del mercado se transforman en una herramienta fundamental para optimizar los recursos y ampliar la producción en las plantas de nuestro pais, de hay que se hace inevitable el aumento en la investigación y desarrollo en proyectos de control, siendo algunos de ellos los nombrados en este trabajo de investigación. Se puede decir que los avances obtenidos en proyectos como los de control predictivo multivariable, sistemas de control experto, redes neuronales , sensores virtuales, analizadores de espuma, por nombrar algunos. Las empresas proveedoras están potenciando significativamente su oferta de productos y servicios, obligando a las empresas productivas a reforzar y actualizar sus cuadros profesionales. Por ende el recurso humano calificado es fundamental para la aplicación exitosa de las estas tecnologías, en Chile la formación y el entrenamiento en estos temas presenta falencias evidentes.
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