UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA TEMA “AUTOMATIZACION Y CONTROL EN FLOTACION” CURSO: CONTROL Y AUTOMATIZACION ALUMNO: ALDAVA CRISPIN Aníbal DOCENTE: PALACIOS ESPIRITU Cayo Contenido INTRODUCCION ................................................................................................................ 3 OBJETIVOS ......................................................................................................................... 4 FLOTACIÓN. ....................................................................................................................... 5 CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS .................................................................... 6 SISTEMAS DE CONTROL ................................................................................................. 7 FUNCION DEL CONTROL AUTOMATICO .................................................................... 8 AUTOMATIZACIÓN EN FLOTACION ............................................................................ 9 Flujo de agua de lavado en celdas columna. ..................................................................... 9 Flujo de aire en celdas columna. ..................................................................................... 10 Dosificación de reactivos químicos con UD Line® ....................................................... 10 Medición del nivel con el dispositivo Prosonic Ultrasonic level .................................... 11 Medición de pH o Redox (ORP) con Orbipac CPF81D/CPF82D .................................. 11 CONTRLOLES EN FLOTACION ..................................................................................... 12 Control de nivel de celdas ............................................................................................... 12 CONTROL DE NIVEL EN LA CELDA: SENSOR POR ULTRASONIDO ................ 13 Control de flujo de aire a celdas ..................................................................................... 13 Control dosificación de cal ............................................................................................. 13 CONTROL MANUAL OPERATIVO DE LA FLOTACION ....................................... 14 CONTROL DE LEYES EN LA FLOTACION: COURIER 30 XP ............................... 14 CONCLUSIONES .............................................................................................................. 16 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 17 INTRODUCCION Sistema de control automático de flotación: La flotación es uno de los métodos más importantes de seleccionar las minerales. Según las estadísticas, el 90% de las minas de metales no ferrosos utiliza el método de flotación. Este método también se aplica ampliamente en la separación de metales raros, metales preciosos, metales ferrosos y no-metal como el carbón, el cual es prima mineral. La cantidad, la calidad y el beneficio de los productos se ven afectados directamente por la cantidad añadida y la precisión de medicamento de flotación, el nivel de líquido y aireación de la ranura de flotación. El método de ajuste manual tradicional es ni precisa ni oportuna. La aplicación del sistema de control automático de flotación supera los defectos de ajuste manual, reduce el consumo de energía y medicamento de producción de flotación, aumenta el rendimiento, la calidad de mineral concentrado, y la tasa de recuperación de metal, mediante el control de estabilidad y el control óptimo al proceso de flotación, aporta beneficios económicos directos a la planta, y reduce la carga y la intensidad de trabajo de los trabajadores. OBJETIVOS Evaluar los contenidos de proceso de flotación y control automático de procesos. Los factores que determinan el proceso de Flotación. Equipos utilizados en el proceso de Flotación. Control automático de procesos. Componentes de un sistema de control. FLOTACIÓN. El desarrollo de la flotación se produjo a fines del siglo XIX; las primeras patentes de procesos similares a la flotación conocida actualmente, datan de 1904 (E. Elmore) y 1905 (E. Sulman). Paralelamente al desarrollo del proceso y equipos, se trabajaba intensamente en el desarrollo de reactivos para el proceso. Hace un siglo las plantas de mayor capacidad alcanzaban 3.000 toneladas diarias de procesamiento, mientras las operaciones actuales superan las 200.000 toneladas diarias. Para estudiar el mecanismo de la flotación es necesario conocer lo que sucede con la partícula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unión estable. El proceso de flotación está basado sobre las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los sólidos a separar. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua, o sea, de mojabilidad de los sólidos. AUTOMATIZACIÓN: Es un concepto que incluye los objetivos de control de procesos pero que va un poco más allá. La automatización de los procesos también de ocupa de los asuntos más amplios de la gestión de una planta y de cualquier empresa tales como, seguridad, operatividad, fiabilidad, calidad y viabilidad. Esto requiere un enfoque integrado de las operaciones de una planta, fundamentalmente sobre los datos de tiempo real, las herramientas para sustraer información de los datos, y los propósitos para los cuales se necesita esta información. OPERACIÓN: Es un término para indicar procesos de materias primas en plantas y equipo especializados usando operaciones tales como destilación, filtración, reacción, etc. Estas operaciones invariablemente implican calefacción, mezcla, transporte, refrigeración, bombeo, almacenamiento, etc. VARIABLE CONTROLADA: ésta es la variable que se debe mantener o controlar dentro de algún valor deseado. En el ejemplo precedente la variable controlada es la temperatura de salida del proceso. PUNTO DE CONTROL: el valor que se desea tenga la variable controlada VARIABLE MANIPULADA: es la variable que se utiliza para mantener a la variable controlada en el punto de control (punto de fijación o de régimen); en el ejemplo la variable manipulada es el flujo de vapor. Finalmente, cualquier variable que ocasiona que la variable de control se desvíe del punto de control se define como perturbación o trastorno CIRCUITO ABIERTO O LAZO ABIERTO: se refiere a la situación en la cual se desconecta el controlador del sistema, es decir, el controlador no realiza ninguna función relativa o como mantener la variable controlada en el punto de control; ésta es una deficiencia fundamental del diseño del sistema de control. CONTROL DE CIRCUITO CERRADO: se refiere a la situación en la cual se conecta el controlador al proceso; el controlador compara el punto de control (la referencia) con la variable controlada y determina la acción correctiva. Con la definición de estos términos, el objetivo del control automatice de proceso se puede establecer como sigue: “El objetivo del sistema de control automático de proceso es utilizar la variable manipulada para mantener a la variable controlada en el punto de control a pesar de las perturbaciones”. CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS El uso de técnicas para controlar un Sistema tiene una historia fascinante. Las primeras aplicaciones aparecieron en el desarrollo de los mecanismo reguladores con flotador creados en Grecia en el periodo 300 A.C. el reloj de agua de Ktesibios usaba un regulador con flotador. El propósito principal es mostrar la práctica del control automático de procesos y despertar su interés junto con los principios fundamentales de la teoría del control. El objetivo del control automático de procesos es mantener en determinado valor de operación las variables del proceso tales como: temperaturas, presiones, flujos, compuestos, etc. Los procesos son de naturaleza dinámica, en ellos siempre ocurren cambios y si no se emprenden las acciones pertinentes, las variables importantes del proceso, es decir, aquellas que se relacionan con la seguridad, la calidad del producto y los índices de produccion, no cumplirán con las condiciones del diseño. SISTEMAS DE CONTROL El propósito principal es mostrar la práctica del control automático de procesos y despertar su interés junto con los principios fundamentales de la teoría del control. El control automático de procesos es parte del progreso industrial desarrollado durante lo que ahora se conoce como la segunda revolución industrial. El uso intensivo de la ciencia de control automático es producto de una evolución que es consecuencia del uso difundido de las técnicas de medición y control .Su estudio intensivo ha contribuido al reconocimiento universal de sus ventajas. Se usa fundamentalmente porque reduce el costo de los procesos industriales, lo que compensa con creces la inversión en equipo de control. Además hay muchas ganancias intangibles, como por ejemplo la eliminación de mano de obra pasiva, la cual provoca una demanda equivalente de trabajo especializado. La eliminación de errores es otra contribución positiva del uso del control automático. Debido a la combinación de conocimiento que requiere se puede decir que es un asunto interdisciplinar con aplicaciones en química, mecánica, aeronáutica, biomédico, hidráulica, neumática, electrónica, entre otros. Especialmente en ingeniería eléctrica, el número de Las aplicaciones son extensas. El especialista en control se ocupa de la instrumentación o hardware para medición y control, técnicas de diseño para control, estrategias básicas de control, comunicación digital, informática, programación y mantenimiento de sistemas de control. El uso de las computadoras analógicas y digitales ha posibilitado la aplicación de ideas de control automático a sistemas físicos que hace apenas pocos años eran imposibles de analizar o controlar. Es el uso de sistemas o elementos computarizados para controlar maquinaria y/o procesos industriales substituyendo a operadores humanos. Donde un ejemplo de esto puede ser el proceso de refinación del petróleo. FUNCION DEL CONTROL AUTOMATICO La idea básica de lazo realimentado de control es más fácilmente entendida imaginando qué es lo que un operador tendría que hacer si el control automático no existiera. La figura 1 muestra una aplicación común del control automático encontrada en muchas plantas industriales, un intercambiador de calor que usa calor para calentar agua fría. En operación manual, la cantidad de vapor que ingresa al intercambiador de calor depende de la presión de aire hacia la válvula que regula el paso de vapor. Para controlar la temperatura manualmente, el operador observaría la temperatura indicada, y al compararla con el valor de temperatura deseado, abriría o cerraría la válvula para admitir más o menos vapor. Cuando la temperatura ha alcanzado el valor deseado, el operador simplemente mantendría esa regulación en la válvula para mantener la temperatura constante. Bajo el control automático, el controlador de temperatura lleva a cabo la misma función. La señal de medición hacia el controlador desde el transmisor de temperatura (o sea el sensor que mide la temperatura) es continuamente comparada con el valor de consigna (set-point en Inglés) ingresado al controlador. Basándose en una comparación de señales , el controlador automático puede decir si la señal de medición está por arriba o por debajo del valor de consigna y mueve la válvula de acuerdo a ésta diferencia hasta que la medición (temperatura ) alcance su valor final. AUTOMATIZACIÓN EN FLOTACION Flujo de agua de lavado en celdas columna. El flujo descendente del agua de lavado separa la ganga de la espuma y desplaza el agua sucia atrapada en la espuma. Esta agua atrapada contiene el material de limos de ganga que puede reducir la ley de concentrado. Al aumentar el flujo de agua de lavado por lo general se aumenta la ley del concentrado, pero un exceso de agua de lavado puede disminuir la recuperación de la celda. Al disminuir el flujo de agua de lavado, no permite el desplazamiento del agua sucia atrapada en la espuma, quedando retenida y arrastrando limos de ganga en su contenido, lo que reduce la ley de concentrado. Flujo de aire en celdas columna. El flujo de aire afecta la recuperación de mineral en la celda columna. Un flujo de aire muy bajo puede producir una espuma inestable, pesada, e inamovible. Las burbujas son muy finas, y la recuperación es baja. Un flujo de aire muy alto a la celda de columna puede provocar poca dispersión de aire y causar erupciones violentas en la superficie de la espuma. Un flujo de aire alto puede llevar a un concentrado de baja ley. Dosificación de reactivos químicos con UD Line® UD-Line es un sistema de dosificación creado por ecn que integra la medición del flujo de reactivo, permitiendo el registro de datos estadísticos de la dosificación y habilitando la inteligencia operativa necesaria para la optimización progresiva del proceso de flotación. Ventajas de UD Line: Sistema Autónomo Ajuste de punto de consigna de forma digital por medio de pantalla tipo touchscreen frontal. Medición del flujo dosificado Indicación en pantalla del flujo instantáneo y el acumulado. Excelente exactitud y repetitividad. Posibilidad de ajuste remoto Conectividad por red Ethernet hacia cuarto de control y otras áreas de la planta: laboratorio de ensayes, oficinas de gerencia de operación. Construcción robusta sin piezas de desgaste frecuente Partes críticas diseñadas para una operación sin mantenimiento por periodos prolongados de tiempo. Habilita la inteligencia operativa Preparado para su integración con sistemas expertos. Medición del nivel con el dispositivo Prosonic Ultrasonic level Es posible utilizar la medición ultrasónica Prosonic cuando los instrumentos se pueden instalar en la parte superior del tanque. Además de los sensores de nivel Prosonic, recomendamos el ensamblaje de la placa objetivo Flotante XPS, que consiste en un flotador cónico libre de mantenimiento con barra de acero inoxidable y placa de destino. La medición de la suspensión a la interfaz de la burbuja es importante para controlar la eficiencia del proceso. La densidad de las burbujas de espuma es lo suficientemente alta para reflejar los impulsos ultrasónicos de un sensor Prosonic Ultrasonic. Puede usar un transmisor de dos canales con hasta seis relés programables. Un sensor mide la distancia a la superficie de la burbuja y el segundo, la distancia a la placa de destino. Medición de pH o Redox (ORP) con Orbipac CPF81D/CPF82D Uno de los parámetros más importantes a controlar es el valor de pH de la suspensión en un rango alcalino, garantizando así el máximo rendimiento posible. Esto se consigue con lechada de cal o en algunos casos con adición de hidróxido de sodio.Mantener la alta disponibilidad de los sensores de pH y Redox (ORP) es visto como un desafío principal para los operadores de celdas de flotación y los ingenieros de mantenimiento. Los sensores de pH CPF81D o Redox (ORP) Orbipac CPF82D están diseñados para esta aplicación. La forma plana de la membrana de vidrio es menos afectada por las partículas abrasivas, el gran diafragma de PTFE repelente de suciedad impide el bloqueo de partículas suspendidas y el robusto recinto de plástico lo hace prácticamente irrompible. Con la tecnología MEMOSENS la calibración se puede realizar de manera segura y confiable en el taller o laboratorio ya que datos de calibración se almacenan en el sensor y se transfieren automáticamente al transmisor después de la conexión. El programa de gestión de calibraciones Memobase Plus le guía a través de los pasos de calibración especificados individualmente, evalúa la eficiencia de la limpieza y la vida útil del sensor y optimiza los esfuerzos de los electrodos y el mantenimiento. CONTRLOLES EN FLOTACION Control de nivel de celdas Nivel de pulpa de la celda de flotación. Por inferencia se determina la altura del colchón de espuma. Variable controlada: nivel de la celda, modificando la abertura de la válvula músculo o la altura de la válvula dardo. Descripción del lazo: Las celdas tienen un controlador local que abre o cierra la válvula pinch o dardo de acuerdo al set point de altura de pulpa. CONTROL DE NIVEL EN LA CELDA: SENSOR POR ULTRASONIDO Control de flujo de aire a celdas El flujo de aire a la celda es establecido por el operador tomando en cuenta la velocidad de descarga de la espuma. Este set point permite abrir o cerrar la válvula de aire hasta obtener la velocidad de descarga de la espuma deseada. Control dosificación de colector/espumante a flotación El operador define la cantidad de reactivo a dosificar a la celda basada en la lectura del % de elemento valioso (Cu, Mo), además del tamaño de burbuja y la velocidad de descarga: El sistema de control vía remota actúa sobre la velocidad del variador de frecuencia de las bombas dosificadoras de colector/espumante. Control dosificación de cal El operador en base a la lectura de pH registrada por el sistema, dosifica la cal a los molinos de remolienda, los mismos que alimentan a las celdas columna. Al ser lazo abierto, no hay una retroalimentación del pH para regular el lazo debido al retardo de tiempo de la señal de pH respecto a la cal adicionada al circuito. CONTROL MANUAL OPERATIVO DE LA FLOTACION CONTROL DE LEYES EN LA FLOTACION: COURIER 30 XP CONCLUSIONES La flotación es el proceso industrial más importante utilizado en concentración de minerales el mundo, donde ha alcanzado un alto grado de mejoras y sistemas de manejo como en el desarrollo y comercialización de equipos. Se realizó un estudio sobre el estado del arte de los sistemas de control de las celdas de flotación utilizadas en la industria minera. Como resultado se determinó que a pesar del desarrollo actual que presenta esta industria, aún existen muchos problemas no resueltos que no posibilitan obtener los resultados económicos y de protección del medio ambiente requeridos. Mediante la aplicación de las herramientas de identificación de sistemas se obtuvo un modelo matemático multivariable que describe el comportamiento dinámico de una celda de flotación tipo columna, actualmente en operación. BIBLIOGRAFIA “Process Control Instrumentation,” Publicaciones de la Foxboro Co. 105A15M-4/71, Foxboro, Mass. CREUS, Antonio. Instrumentación Industrial, México, Alfaomega grupo editor, 1998, 750 pp. https://bsginstitute.com/bs-campus/blog/Instrumentacion-y-Sistemas-deControl-en-Circuitos-de-Procesamiento-de-Minerales-46 https://ecnautomation.com/parametros-de-control-en-celdas-de-flotacion/ https://www.horizonteminero.com/control-procesos-flotacion-minerales/ https://www.911metallurgist.com/metalurgia/flotacion-decobre/#CONTROLES-DE-PROCESO
