FUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE LA FLOTACION DE MINERALES
Ing. Msc. Oscar Apaza Mendoza
Blog Los Metalurgistas: Recursos para estudio
AUTOMATIZACION DEL PROCESO DE FLOTACION TEMARIO VII
CONTENIDO TEMARIO VII 1. SISTEMAS DE CONTROL 2. INSTRUMENTOS DE CAMPO E INSTALACIONES 3. DIAGRAMAS DE CONTROL AUTOMATICO EN CELDAS DE FLOTACION. 4. PANTALLAS FUNCIONALES DE FLOTACION 5. MEDIDOR DE TAMAÑO DE PARTICULA(PSI) Y ANALIZADOR DE FLUJO CONTINUO (COURIER). 6. PROYECTO DE AUTOMATIZACION FLOTACION ROUGHER CU
SISTEMAS DE CONTROL
SISTEMA DE
SUPERVISION
REMOTA Cliente Móvil Sistema Supervisión
Cliente HMI
Cliente FTP
Red TCP/IP (ETHERNET 10/100 MBPS)
Redundancia
Integración de Varios Dispositivos TCP/IP Redes de Campo Foundation Fieldbus, Profibus DeviceNet, Modbus, Hart, etc.
ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL
“
¿Qué es un S istema de Control?
El procesamiento de entradas para crear salidas deseadas Entrada
Lógica
Salida
Ojos Ver – Cerebro Oír – Oídos Sentir – Piel Oler – Nariz Probar – Lengua
Hablar Caminar Mover
Equipos de Entrada Q
Botoneras
Q
120 VAC
Q
Selectores
Q
240 VAC
Q
Interruptor de Límite
Q
12 VDC
Q
Interruptor de Nivel
Q
24 VDC/VAC
Sensores Fotoeléctricos
Q
TTL Sensores de Proximidad Q 4-20mA Q Transmisores Q 0-10 V Q Q
Q
RTD / Tc
BENEFICIOS EN PLANTA CON LA AUTOMATIZACION
1. Variabilidad de los procesos obliga a instrumentar y controlar. 2. Mediciones de parámetros en línea crean confiabilidad. 3. A mayor automatización, mayor productividad a menores costos 4. Minimizar pérdidas de producción por decisiones operacionales sesgadas. 5. Disminución de tiempos de reacción ante desviaciones del proceso 6. Disminucion de costos de procesos metalurgicos en planta
7. Reduccion de los errores humanos einfluencia de pertubaciones externas 8. Mejora del control de calidad de los productos de las areas de operación de la planta. 9. Minimizar los costos de consumo de energia en planta 10. Reduccion del tamaño de equipos de procesos y el espacio que estos requieren.Operacion en forma segura. 11. Estabilidad y optimizacion de los procesos en planta
Sistema de Control Realimentado
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Generalidades del Sistemas de control 1. Control de procesos describe los procedimientos para mantener las varia bles del proceso dentro de los rangos objetivos con la finalidad de obtener un producto final optimo.El control de variables requiere su medicion,lo cual se ha ce con instrumentos de campo: sensores(nivel,presion,flujo,temperatura,tone laje,velocidad,tamaño particula,densidad). Los sensores pasan los valores medidos a los trasmisores,los cuales escalan estos valores al PLC o DCS(4-20mA),que es el sistema de control. 2. El DCS(sistema de control distribuido) esta orientado al control analogo,es la distribucion de los elementos y fu nciones del sistema de control de la planta 3. El panel de control(DCS),es una sala de control de equipos donde se encuen tra instalado el sistema de control DCS para controlar y monitorear las operaci ones de un proceso a traves de una pantalla control. 4. El PLC(controlador logico programable),es un sistema de control orientado al arranque y parada de equipos de procesos y control de sus variables . 5. El sistema SCADA(control-supervision y adquisicion de datos) son el hardwa re que es una red de controladores(DCSs-PLCs) y su software de control-sala.
Lazos control y enclavamientos 1. Lazos de Control: es una combinacion de instrumentos interconecta dos,dispuestos a controlar variables del proceso como flujo,nivel,etc. Normalmente la variable que esta siendo controlado es medida por uno de estos instrumentos,el cual envia una señal al controlador. El contro lador compara la medicion con un set point fijado y envia una señal de de salida(decision) aun elemento final de control(ejem. Valvula) para alterar el proceso y corregir el error encontrado (accion). 2. Enclavamiento: en planta hay que equipos que no pueden funcionar menos que los demas del circuito esten funcionando,asimismo hay equi pos que no arrancan si no funcionan 1ro sus sistemas de lubricacion e hidraulico.El enclavamiento evita que el equipo arranque(permisivo), de tiene el equipo que esta funcionando(enclavamiento),abre o cierra las las valvulas(abierto/cerrado),todo esto con sistemas de interruptores. Un enclavamiento representa la parada o puesta en marcha automatica de los equipos sobre base de condiciones asociadas con otros equipos.
TRANS
INTERFASE ENTRADA
PROCESO
PLC
ACTUA
INTERFASE SALIDA
CONTROL DE PROCESOS BASADOS EN CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES (PLC)
PROCESO VARIABLE MANIPULADA
VARIABLE CONTROLADA
DISTURBIO ELEMENTO DE CONTROL
SET SENSOR
CONTROLADOR
TRASMISOR VARIABLE MEDIDO
LAZO DE CONTROL DE PROCESOS
Sistema de Control Realimentado La Variable Controlada, es el parámetro que se desea controlar hasta el valor deseado o referencia (Set Point). El sensor mide el valor de la variable controlada y el transmisor, cambia este valor en una señal normalizada que puede ser transmitida. Esta señal es recibida por distintos componentes dependientes de la función de los instrumentos en el sistema tales como registro, indicación, control y activación de alarmas o enclavamiento. En el caso del controlador que viene a ser el corazón del Sistema, esta señal (Variable Medida) es comparada con el Set Point y la diferencia (Desviación) sirve para el elemento final de control, para ajustar el valor de la variable manipulada. Este ajuste hace que el valor de la variable controlada se dirija hacia el de la referencia.
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INSTRUMENTOS E INSTALACIONES
SENSORES
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SENSORES Son los elementos que detectan o sensan cambios en el valor de la variable controlada. A menudo se denominan elementos primarios y en algunos casos forman parte de un bloque con el llamado transmisor o aquel que recibe la salida del sensor y adapta esta señal con fines de transmitirla; a este conjunto se la denomina transductor.
Características importantes: -Rango de Medida -Alcance -Precisión -Exactitud -Linealidad -Resolución -Tiempo de Respuesta
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TRANSMISORES
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TRANSMISORES Son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a distancia a un instrumento receptor, sea un indicador , un registrador un controlador o una combinación de estos. Existen varios tipos de señales de transmisión: neumáticas, electrónicas, hidráulicas y telemétricas. Los Tx Electrónicos generan varios tipos de señales eléctricas de corriente continua y señales digitales. Las más empleadas son: -4-20mA -0-20mA -1-5Vdc La tecnología actual, ha hecho que los transmisores electrónicos, no solo incorporen al sensor, sino además, tengan posibilidades de control (PID) sobre el elemento final de Control. A estos transmisores se les denomina inteligentes.
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CONTROLADORES
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CONTROLADORES Es un dispositivo que compara el valor de una variable medida al valor deseado para producir una señal de salida que mantenga el valor deseado de la variable y usa esa diferencia para manipular la variable controlada. La técnología de estos equipos ha variado desde neumáticos, hidráulicos hasta electrónicos, que son los empleados actualmente. Durante muchos años se emplearon controladores neumáticos actuando con las señales neumáticas estándares antes mencionadas. Actualmente, se utilizan mayoritariamente controladores electrónicos analógicos y digitales. Los primeros prácticamente ya no se fabrican y han sido reemplazados por los últimos, los cuales están basados en microprocesador, que otorgan muchas e importantes posibilidades para el usuario y tienen definitivamente mayores ventajas que sus predecesores.
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ELEMENTOS FINALES DE CONTROL
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ELEMENTOS FINALES DE CONTROL Son aquellos que finalmente responden, dentro de un lazo de control para realizar un cambio en la variable controlada. En la mayoría de los procesos las válvulas de control, son las usadas, si se trata de controlar variables como flujo, presión, nivel, temperatura o mezcla de componentes. La mayoría de los flujos de fluidos son controlados por válvulas neumáticas o eléctricas, en otros casos se emplean bombas; para servicios de gases a menudo se emplean válvulas especiales y para sólidos es común hablar de fajas transportadoras alimentadas y con control de velocidad electrónicos.
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RESUMEN Variable Controlada Transmisor
Sensor
Variable Medida
Set Point Controlador
Transmisor Controlador
Controlador
Elemento Final de Control
Elemento Final de Control
Variable Manipulada
La Tecnología Actual utiliza instrumentos electrónicos y digitales basados en microprocesador.
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RESUMEN
Medidores de flujo volumétrico
Sistema
Medidor
Presión diferencial -Medidores conectados a tubo U o a elementos de fuelle o diafragma
Placa Orificio Tobera Tubo Venturi Tubo Pitot y Tubo Annubar
Área variable
Rotámetros
Velocidad
Turbina Ultrasonido
Medidores de flujo másico
Tensión inducida
Magnético
Desplazamiento positivo
Rueda oval, helicoidal
Torbellino (Vortex)
Medidor de frecuencia
Fuerza
Placas de impacto
Térmico
Diferencia de temperatura en sondas de resistencia
Coriolis
Tubo en vibración
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RESUMEN Las actuales tecnologías de medición de densidad son: Presión Diferencial. Refractómetro. Ultrasonido. Radiación (Nuclear) Coriolis
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La elección de un medidor de densidad es afectada por la exactitud requerida, el costo, la complicación, la facilidad de lectura o reducción de datos, así como las características del fluido.
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DIAGRAMAS DE CONTROL AUTOMATICO EN CELDAS DE FLOTACION
CONTROL DE NIVEL EN EL BANCO DE CELDAS DE FLOTACION trasmisor L T
INGRESO DE PULPA
controlador LIC
VN DISPOSITIVO NEUMATICO
COLUMNA ESPUMA sensor eje PULPA difusor valvula impulsor SALIDA DE PULPA CELDA DE FLOTACION
DIAGRAMA DE CONTROL DE LA CELDA COLUMNA
aguadelavado
3 FT
FIC alimento
concentrado
LT2 FT
LT LAZOS DE CONTROL
F
IC LIC
2
4
LT1
1.lazo de control del bias 2.lazodecontroldelholdup 3. lazo de control del agua de lavado 4. lazo de control del nivel de pulpa
LIC
aire
cola
1BIAS C.
FIC
FT
INSTRUMENTACION DE LA CELDA COLUMNA FIC
Interface with PLC
FY
FIT
FV
Ultrasonic Detector
LT
LIC
PID Controller on Client DCS
MAG
Lavado
Ball
Flow Meter
Valve
Stilling Well
Espuma
De-aeration Cone
Alim. PID Controller on Client DCS
PI
FIC
FY
FIT
FV PI
Aire Vortex Meter
Ball
LY
Valve
Gas Manifold
S LAMJ ET
LCV
SlamJet System
Colas Drain
Pinch Valve
Aplicación Típica del PLC Motor
Solenoide 2
Solenoide 1 Ingrediente A
Ingrediente B
Sensor 1
Sensor 2
Solenoide 3
Operación del Mezclador Solenoide apagado, 1 Sensor
2 está apagado, Switch en On = Sol 3AUTO está apagado, Motor está Ingrediente
Off = Sol 3 está prendido, Moto r est á On = Sol 3 está apagado, está prendido, Sensor 2 estáMotor prendido.
Sensor 1
Solenoide 2
Sensor 2
apagado, Sensor 2 está prendido Off = Sol 3 está prendido, Moto r est á apagado prendido, Sensor 1 está prendido
Solenoide 1
Motor
Solenoide 2 B
A Ingrediente
Solenoide 3
Solenoide 3
Motor On = Sensor 1 está prendido, Solenoide 2 está apagado, Solenoide 1 est á Off = Solenoide 3 prendido
On = Sol 1 está apagado, Sol 2 está apagado, Motor ha corri do por 30 segundos. Off = Solenoide 3 abierto por 60 segu ndos .
DIAGRAMA DE LOS LAZOS DE CONTROL CIRCUITO DE MOLIENDA Y CLASIFICACION PT PSI
Aflotaciòndeplata
PT nido de ciclones
VDS
D-20
carga faja feed
DT MOLINO DE BOLAS 16`X 22`
descargapulpa
DIC LAZO 4
LAZO 1 FT LT WIC
WT
agua
cajon descarga LAZO 3 LAZO 2 LIC
VDS
FRIC
agua
FT
NOMENCLATURA WT:trasmisor de peso WIC: controlador indicador de peso VDS: variador de velocidad FT: trasmisor de flujo FRIC: feed ratio indicator controller PSI: indicador tamaño de particula
LT: trasmisor de nivel LIC: control indicador de nivel VDS: variador de velocidad DT: trasmisor de densidad DIC: controlador indicador de densidad D-20: nido de ciclones(20" diametro c/u) PT: trasmisor de presion
lazo lazo lazo lazo
nro nro nro nro
1: control de carga entrada al molino 2: control de agua entrada al m olino 3: control de nivel en el cajon d e descarga 4: control de densidad de pulpa alimento al nido de ciclones
Sistema de primaria:
Control
Avanzado
para
los circuitos
de
molienda
Objetivos : Incrementar la capacidad de molienda en 1% como mínimo y estabilizar la molienda Mantener estable y dentro de los rangos operacionales, la granulometría del producto de la molienda hacia la flotación. •
•
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DIAGRAMA DE FLUJOS: FLOTACION DE PLATA
AREA 341
From Grinding Overflow Cyclone
LIC SILVER ROUGHER FLOTATION
166A1/D1/G1 LV
166A1/D1/G1
TK-163 LIC
FC-166A@G
16901
VSD
PP-169A/B
SILVER 1st CLEANER FLOTATION LIC
PB-169 LIC
SILVER 2nd CLEANER FC-176A/B FLOTATION
176B1 LV 176B1
FC-177A@B
177B1/E1 LV
18201
177B1/E1
LIC To Sulphides Flotation VSD
LIC
18001
PB-182 PP-182A/B
VSD
PB-180 PP-180A/B
To Silver Concentrate Thickener
DIAGRAMA DE FLUJOS: FLOTACION DE SULFUROS Y ZINC From Silver Flotation
LIC
214B1/D1 LV
FC-214A@D
214B1/D1
SULPHIDES ROUGHER FLOTATION Particle Analyser 225C1/F1 LIC
21501
LV
SULPHIDES CLEANER FLOTATION
PI
225C1/F1
FC-255A@F CY-226
To Tin Gravity Concentration
AIC 242A1 LIME
REGRINDING
LIC 242C1
TK-241
ZINC 1st CLEANER FLOTATION
TK-231
Conc. fro m fine tin sulph ides flot.
LV
242C1
ML-228 PB-233
Conc. fro m gravity Concentration Sulphides flot.
LIC
FC-242A/B
PP-233A/B
21801
FIC 25402
To Fine Tails Thickener
25802 FIC
FC-254 VSD PLANT AIR
Manual control water from PI 21501
25601 LIC
PB-218
PP-218A/B 25401
KEY: Wash Water Slurry Water Process Occasional Slurry Plant Air
LV -25401
25801 LIC
LE
26101
ZINC 2nd/3rd CLEANER FLOTATION
VSD LIME
PB-265
PP-265A/B 26501 LIC
26301 LIC
VSD
LV-25801
PB-261 PP-261A/B
VSD
VSD
PB-263 PP-263A/B
PLANT AIR
FC-258 25801 AIT
LE
PB-265 PP-265A/B
To Zinc Concentrate Thickener
DIAGRAMA DE FLUJOS:
FLOTACION DE ESTAÑO
From Sec. Cyclone O/F From Fine Concentration Tail
From Regrinding O/F 39601
PB 399
PI
manual
manual 39701
PP 399A/B
PI
CY 396
CY 397
To Fine Tail Thickener
PP 400A/B PB 400 40801 LIC
LV
TK 398
40801
TK 398
PB 406 FC-408A/B
FINE TIN SULPHIDE FLOTATION
PB 412 agua To Sulphides Flotation
PP 406A/B
LIC
TK 407
PP 412A/B to sulphuric acid dosage pump acid
LV
40901
AIC 42001
PB 411
TIN ROUGHER FLOTATION
FC-409A/B 42001 LIC
PP 411A/B
LV
Multi-Gravity Concentration
40901
TK 419
agua PP 420A/B
420
LIC 422 B1/D1
421B1 LIC LV
421B1
LV
TIN 1st 2nd 3rd CLEANER
422B1/D1
FC-420 Magnetic Material
FC-421A/B agua
42002 AIC acid to sulphuric acid dosage pump
PB 423 PP 423A/B agua
LIME
To Tin Conc. Thickener
FROM 374-TK-446
PB 439 PP 439 A/B
FC-422A@D agua PB 425 PB 424
PP 424A/B
PP 425A/B
To Fine Tail Thickener
PANTALLAS FUNCIONALES DE FLOTACION
MEDIDOR DE TAMAÑO DE PARTICULA(PSI) Y ANALIZADOR DE FLUJO CONTINUO (COURIER)
Grinding control Particle size monitoring and control improves both throughput and grind in the grinding circuit. It also improves the downstream process by minimizing reagent consumption, increasing recoveries and making thickening/ filtration more effective.
Psi-200 en operación de control tamaño de particula- O/f ciclon
CONTROL MANUAL OPERATIVO DE LA FLOTACION
CONTROL DE LEYES EN LA FLOTACION: COURIER 30 XP
CONTROL DE NIVEL EN LA CELDA:SENSOR POR ULTRASONIDO
PROYECTO DE AUTOMATIZACION DE CIRCUITO DE FLOTACION ROUGHER
PROYECTO DE AUTOMATIZACION CIRCUITO FLOTACION COBRE
ANTECEDENTES DE CONTROL EN FLOTACION
•
32 Celdas Outokumpu OK-100, Inyección de aire forzada. Lazos de Control de Nivel: 12.
•
Lazos de Control de Flujo de aire: 32
•
4 filas en arreglo 2-3-3,
- Control Automático en terreno
- Todos los flujómetros fuera de servicio, controles en manual •
Medición de Leyes en Línea: No hay
- Resultado manual de leyes, al otro día.
Objetivo del proyecto definido incrementar •
•
•
•
•
la recuperación de cobre vía lo siguiente:
Implementar un sistema de control centralizado basado en PLC. Llevar los controladores de terreno al sistema de PLC del punto anterior. Incorporar al control una variable medida, completamente nueva, que es la velocidad de espuma. Construcción de una estrategia basada en todas las señales de terreno que asegure un perfil de velocidad de espuma a lo largo de cada una de las filas rougher. Estabilizar la operación de la flotación rougher
Variables Manipuladas
•
Velocidad de rebose de la espuma Nivel de cada banco
•
Flujo de aire a cada celda
•
Los cambios en cada una de estas variables, se deben a las restricciones del circuito
Flotación a la Sala de Control
Comentarios y Conclusiones El proyecto se recepcionó al cabo de un año, habiendose puesto en marcha dentro del plazo establecido, considerando ampliaciones a la obra. Se realizó con una coordinación muy fina en terreno, ya que por un lado había que integrar tecnológicamente los diversos componentes y por otro lado, se debía hacer con la planta operando. Andina reportó un 0.5% de aumento de recuperación sin instalar aún el analizador de leyes (ha sido superado algunos meses). En cuatro meses se logró una utilización de un 90%. Actualmente la utilización está entre un 90 y un 98%, especialmente debido a inestabilidades en la molienda. El sistema lleva tres años siendo mantenido con personal de Andina.
¡¡ MUCHAS GRACIAS!!
