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CODELCO CHILE, DIVISIÓN CHUQUICAMATA

Estudio Alternativas Aumento Captura de Azufre en Plantas de Ácido Sulfúrico DCHDiagnóstico Plantas de Ácido Sulfúrico N° 3 (CAP 3) y N° 4 y 5 (GCP4, GCP5 y CAP4) DCH

209021-00065–PR-REP-0001

18 de agosto de 2014

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CODELCO CHILE, DIVISIÓN CHUQUICAMATAESTUDIO ALTERNATIVAS AUMENTO CAPTURA DE AZUFRE EN PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO DCHDIAGNÓSTICO PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO N° 3 (CAP 3) Y N° 4 Y 5 (GCP4, GCP5 Y CAP4) DCH

RESUMENEl presente documento tiene como objetivo presentar los resultados del estudio Trade-Off para seleccionar la mejor alternativa para la captura de dióxido de azufre para las Plantas de Contacto CAP3 y CAP4 comparando tecnología de Doble Contacto / Doble Absorción y tecnología de Tratamiento de Gases de Cola, lo anterior, enmarcado en el Servicio “Estudio Alternativas Aumento Captura de Azufre en Plantas de Ácido Sulfúrico DCH”.

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PROJECT 209021-00065 - ESTUDIO ALTERNATIVAS AUMENTO CAPTURA DE AZUFRE EN PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO DCHREV DESCRIPTION ORIG REVIEW WORLEY-

PARSONSAPPROVAL

DATE CLIENTAPPROVAL

DATE

A Emitido para Revisión Interna S.Rojas D. Louie R. Friz

12-Jul-14 N/A N / A

B Emitido para AprobaciónS. Rojas D. Louie R. Friz

23-Jul-14J. Astudillo

0 AprobadoS. Rojas D. Louie R. Friz

18-Ago-14J.Astudillo

Document No: 209021-00065-PR-REP-0001 Rev. 0 Page ii


ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN..............................................................................................................4

2 ALCANCES....................................................................................................................... 5

3 ANTECEDENTES.............................................................................................................6

3.1 Descripción General del Proceso Productivo de Chuquicamata.......................................6

4 METODOLOGÍA PARA ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO.....................................................10

4.1 Metodología de Análisis de Información Existente..........................................................10

4.2 Visitas a Terreno.............................................................................................................10

5 ANÁLISIS DE INFORMACIÓN Y ESTADO DE PLANTAS..............................................11

5.1 Análisis de Principales Indicadores.................................................................................11

5.2 Análisis de Información de Gases Alimentados a Plantas...............................................15

5.3 Análisis de Estado de Equipos y Operación de GCP 4A.................................................17

5.4 Análisis de Estado de Equipos y Operación de GCP 4B.................................................19

5.5 Análisis de Estado de Equipos y Operación de GCP 5...................................................20

5.6 Análisis de Estado de Equipos y Operación de CAP 3....................................................22

5.7 Análisis de Estado de Equipos y Operación de CAP 4....................................................24

6 REGISTRO FOTOGRÁFICO, DESCRIPCIÓN DE EVENTO/ HALLAZGOS...................32

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................................36

NO TABLE OF CONTENTS ENTRIES FOUND.

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1 INTRODUCCIÓN

La División Codelco Norte posee, 3 Plantas de ácido sulfúrico para el control de emisiones de SO2 generado por la Fundición de Chuquicamata, la que se encuentra ubicada a 2.870 m.s.n.m y a 215 km al noreste de la ciudad de Antofagasta y a 17 km de Calama, II Región de Chile. Las Plantas de ácido sulfúrico tratan los gases provenientes de los hornos Flash (HF), Convertidores Teniente (CT´s) y Convertidores Peirce-Smith (CPS´s) de la Fundición de Concentrado de Cobre, los que en una primera etapa son sometidos al acondicionamiento en secciones de limpieza de gases húmedos (GCP 2ª/2B, GCP 4ª/4B y GCP 5) y posteriormente ingresan a 3 áreas de contacto, con un convertidor catalítico de 4 lechos cada uno y de absorción simple.

El diseño de las Plantas fue de la compañía Lurgi y la construcción fue ejecutada por Mitsubishi y se encuentran operando desde los años 1988 (Planta 2), 1990 (Planta 3) y 1993 (Planta 4), en forma continua, cumpliendo así su vida útil. Si a lo anterior se suma el hecho que el estado actual de las Plantas presentan bajos rendimientos, baja confiabilidad y alto costo operacional, es que se requiere realizar un plan de mantenimiento que permita revertir esta situación.

Debido a la nueva “Norma de Emisión para Fundiciones de Cobre y Fuentes Emisoras de Arsénico“, las Divisiones de CODELCO que cuentan con Fundiciones están estudiando alternativas tecnológicas a implementar para controlar las emisiones y dar cumplimiento a dicha norma. En particular CODELCO CHUQUICAMATA, ha solicitado a WorleyParsons un estudio adicional que permita diagnosticar el estado actual de las Plantas CAP3, GCP 4ª/4B, GCP 5 y CAP4 para las disciplinas Mecánica, Obras Civiles, Estructural y Procesos, de manera que con los hallazgos encontrados sea posible recomendar el reemplazo de equipos y/o componentes, si corresponde, como también las reparaciones necesarias para prolongar la vida útil de las Plantas y mejorar el rendimiento y confiabilidad actual.

WorleyParsons realizó las inspecciones necesarias, además de considerar la base de datos extraída desde el PI System de los últimos 5 años de operación para el análisis correspondiente.

En este documento se entregan los resultados, conclusiones y recomendaciones desde el punto de vista de Procesos para las GCP 4ª, GCP 4B, CAP 3, GCP5 y CAP 4 considerando prolongar la operación de éstas en al menos 5 años más.

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2 ALCANCES

A continuación, se detalla el alcance del estudio de diagnóstico para las secciones que componen Plantas de Ácido Sulfúrico N°3 (CAP3) y N° 4 y 5 (GCP4, GCP5 y CAP4):

• Revisión de las condiciones de operación, datos de equipos y rendimientos basados en datos históricos de la Plantas, considerando las informaciones del PI System e informes de mantenimiento. Se incluye una inspección general en terreno de los componentes principales de la Planta, inspeccionando exteriormente los equipos y componentes.

• Revisión de las acciones realizadas durante las últimas mantenciones a las que fueron sometidas las diferentes Plantas.

• Extrapolación de la inspección efectuada en terreno de los sistemas mecánicos, piping y ductos de las Plantas.

• Estimación de estado de equipos principales en función de las condiciones operacionales de entrada y salida de gases y líquidos.

• Detención de equipos que disponen de equipos spare e instalaciones que disponen de bypass que eventualmente pudiesen permitir el ingreso con equipo de aire autónomo.

• Revisión de fotografías recientes que muestran estado y condiciones de equipos recientes.



3 ANTECEDENTES

Actualmente CODELCO se encuentra estudiando las alternativas de procesos existentes en el mercado que permitan dar cumplimiento a la nueva norma de emisiones para Fundiciones, la que entraría en vigencia en el año 2018 y paralelamente está realizando un estudio de diagnóstico para las Plantas GCP 4ª/4B, CAP 3, GCP 5 y CAP 4 y que corresponde al estudio que en este informe se aborda, considerando todas las disciplinas y cuyo objetivo principal es la identificación y/o hallazgos de condiciones que ameriten mejoras, reemplazos de equipos o componentes como así también la corrección de prácticas operacionales subestándar. Todo lo anterior en el entendimiento que las Plantas se encuentran funcionando, habiendo cumplido ya su vida útil y se requiere prolongar la operación de estas.

3.1 Descripción General del Proceso Productivo de Chuquicamata

Fundición Chuquicamata de CODELCO – Chile procesa concentrados sulfurados de cobre utilizando los equipos Horno Flash (HF), Convertidor Teniente 2 (CT-2) y 2 Convertidores Peirce Smith (CPS) siempre en operación. Para el control de emisiones de SO2, material particulado y arsénico, los gases emitidos por los equipos de la fundición pasan en una primera etapa por un proceso de enfriamiento y luego por precipitadores electrostáticos donde se le elimina gran parte del polvo grueso que es arrastrado por los gases. Los gases de las 3 fuentes generadoras se homogeinizan en una cámara de mezcla, desde donde se distribuyen a 3 Plantas de ácido sulfúrico de acuerdo al esquema que se muestra en la figura N°1.

Conv. Tte – CT2

Horno Flash – HF

Conv.P.Smith-CPS

Figura N°1: Esquema de Distribución de Gases Metalúrgicos a Plantas de Ácido Sulfúrico

En el cuadro N°1 se muestran los datos de diseño para las diferentes corrientes de gases alimentados a la cámara de mezcla, donde se realiza la homogenización de los gases provenientes de la Fundición.


Contacto 2

Contacto 3

Contacto 4

Cámarade

Mezcla

Planta de Limpieza 2A

Planta de Limpieza 2B

Planta de Limpieza 4A

Planta de Limpieza 4B

Planta de Limpieza 5


Cuadro No1: Características de Gas a Cámara de Mezcla

Una vez que los gases de las diferentes fuentes de la Fundición ingresan a la Cámara de Mezcla se obtiene un gas homogenizado en composición química y presión, los que pasan a los diferentes módulos de limpieza con las características que se indican en el cuadro N°2:

Cuadro No2: Características de Gas a la Salida de Cámara de Mezcla

El gas que sale de la cámara de mezcla ingresa a los módulos de limpieza de gases (GCP), a través de dos trenes de gases y previamente el gas circula por torres desarsenificadora (T-101ª/B) en contracorriente con un flujo de ácido diluido, produciéndose una remoción entre el 20 al 25% del polvo y alrededor del 30% del arsénico y el gas sale de las torres T-101 con una temperatura de 63 oC e ingresa a los Venturi Scrubber de garganta variable (T-102ª/B), donde el gas circula en co-corriente con el líquido, prácticamente en estos equipos la remoción del 97% del polvo y arsénico. En los Venturi el proceso es prácticamente isotérmico y el gas se encuentra saturado con H2O. Posteriormente el gas es sometido a un enfriamiento en torres empacadas (T-105 A/B) o enfriadores tipo gas coolers (T-103 A/B)(1), donde sale con 32°C y 41°C respectivamente.

Para la circulación del ácido diluido en las torres desarsenificadora se utilizan dos bombas (P-101ª/B) impulsando el líquido desde restanques (V-101ª/B), mientras que los Venturi Scrubbers usan el fondo de las torres como estanques, controlando la acidez y el contenido de polvo con adición de agua fresca. Al igual que los Venturi scrubbers, las torres de enfriamiento en la GCP 4ª/4B también tienen los estanques incorporados en el fondo de las torres para recircular el ácido diluido. Producto del enfriamiento del gas



por la condensación de vapor de agua, el líquido en recirculación se calienta desde 29 a 56 oC, el que posteriormente es enfriado en intercambiadores de calor de placas.

El gas que sale de las torres de enfriamiento o gas coolers ingresa a dos series de precipitadores electrostáticos, la primera de placas (M-101ª/F) y la segunda de tubos (M-102ª/F). En estos equipos se elimina prácticamente el 100% del polvo y del arsénico y el gas resultante a la salida del área de limpieza queda con las características que se indican en el cuadro N° 3.

Cuadro No3: Características de Gas a la Entrada de Módulos de Contacto

El gas que sale de los precipitadores electrostáticos lo hace saturado con 32 oC, lo que implica que contenga alrededor de 7,5% de vapor de agua y a objeto de eliminar la formación de neblina ácida aguas abajo del soplador y con esto prevenir los efectos de la corrosión, el gas se hace circular en contracorriente con ácido sulfúrico al 96% en una torre de secado aprovechando la propiedad higroscópica del ácido y por ende el gas sale exento de humedad antes de ingresar al soplador principal. El gas ya en condiciones y sin humedad comienza el proceso de calentamiento a través de los intercambiadores de calor de gas-gas, hasta alcanzar los 388 oC, temperatura adecuada para iniciar la conversión del SO2 a SO3 en el primer lecho catalítico, el cual está constituido de una fracción de catalizador dotado de Cesio y otra de Vanadio. En este lecho se alcanza alrededor del 60% de la conversión del SO2y el gas se calienta hasta 587 oC. Para continuar con la reacción de oxidación del Anhídrido Sulfuroso es necesario enfriar el gas hasta 439 oC, temperatura con la que ingresa al segundo lecho catalizador de Vanadio donde se alcanza el 82% de la conversión del SO2y la temperatura alcanza los 522 oC. El proceso de enfriamiento del gas se repite al igual que en el segundo lecho para llegar a los 441 oC y seguir la conversión de SO2, en el tercer lecho se alcanza el 90,5% de la conversión y finalmente en el cuarto lecho el SO2 convertido está entre el 97,5 a 98%, mientras que la temperatura se eleva hasta los 433 oC.

(1) El año 2004 en las GCP 4ª/4B se reemplazaron los gas coolers por torres de enfriamiento con relleno



El gas resultante a la salida del cuarto lecho contiene alrededor de 12% de SO3 y 0,25% de SO2 con un flujo de 157.600 Nm3/h, el que es enfriado en dos intercambiadores de gas-gas para llegar a obtener los 195 oC, temperatura adecuada para el proceso de absorción del SO3 y producción de ácido sulfúrico, el que se lleva a cabo en una torre con relleno donde se utiliza H2SO4 al 96% en contracorriente.



4 METODOLOGÍA PARA ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO

La metodología para el análisis y diagnóstico consistió en:

4.1 Metodología de Análisis de Información Existente

En la Superintendencia de Plantas de Ácido se maneja una gran cantidad de información de proceso, la que se aprovechó en esta oportunidad para analizar el comportamiento de las variables más relevantes de equipos e indicadores que entregan antecedentes que permiten justificar el mal o buen funcionamiento de los sistemas, comparándolos con los de diseño, además se inspeccionaron los equipos en terreno en operación, registro fotográfico, revisión de informas de las últimas mantenciones generales, lo anterior permitió además, generar indicadores relevantes. Para el desarrollo del análisis, se consideró la información histórica desde el año 2009 al 2013, usando principalmente los informes INFODIAS, Mantenciones Generales, Variables de Proceso obtenida de PI System, Mediciones Isocinéticas, Temperaturas de Entrada y Salida de Diferentes Lechos de CAP 3 y CAP 4, entre otras.

4.2 Visitas a Terreno

Durante la etapa del estudio se realizaron dos visitas a terreno, la primera de ellas fue el 9 de Junio del 2014, donde se revisó el estado de los equipos de las GCP 4ª/4B, GCP 5, CAP 3 y CAP 4. Esta inspección se ejecutó con las Plantas en operación y se obtuvo registro fotográfico para respaldar los hallazgos encontrados. La segunda visita fue el 23 de Junio del 2014 y fundamentalmente se basó en la verificación, a través de la información que entrega el DCS, de las condiciones operacionales específicas de los equipos de las Plantas, aspectos que fueron considerados en el estudio de diagnóstico llevado a cabo.



5 ANÁLISIS DE INFORMACIÓN Y ESTADO DE LAS PLANTAS

5.1 Análisis de Principales Indicadores

Con la información recibida por parte de la Superintendencia de la Planta de Acido, se confeccionaron gráficos con indicadores universales que permiten analizar el desempeño general que ha tenido la Planta y como han evolucionado en los últimos 5 años.

Producción de Ácido Sulfúrico

En los últimos 5 años de operación, tanto la Planta 3 como la Planta 4 han disminuido significativamente la producción de ácido sulfúrico, pasando de niveles de 400.000 a 300.000 toneladas anuales cada una y están directamente relacionada con la actividad en la Fundición, donde la fusión de concentrados ha disminuido entre un 25 a 30% respecto del año 2009. (Ver Gráfico No 1)

Gráfico No1: Producción de Ácido Sulfúrico – Período 2009-2013

Consumo Específico de Energía Eléctrica (CEE)

Dada la incidencia que tiene el consumo de energía eléctrica en el gasto operacional de la Planta (entre un 30 a 40 % del gasto total), es muy importante el control del CEE y las acciones que se puedan tomar para optimizar este indicador.



La gran mayoría de los equipos de la Planta, especialmente las bombas, tienen consumos eléctricos fijos y constituyen una base de consumo fija, mientras que el principal consumidor de energía eléctrica variable corresponde al soplador principal, razón por la cual el grado de ensuciamiento de la Planta y el consecuente incremento en el ∆P de la Planta tiene gran incidencia en el aumento del CEE.

Para las condiciones de diseño de las Plantas de Chuquicamata se podría obtener un indicador CEE de 130 kwh/t, sin embargo los dos últimos años y en lo que va corrido del presente, este indicador se elevó sobre los 160 kwh/t, implicando un mayor gasto por concepto de consumo de energía eléctrica, respecto del óptimo cercano a los US$ 3.000.000 anuales.

El alto valor de CEE se entiende y explica por: a) ensuciamiento de Planta y aumento de ∆P, b) la gran dilución de los gases que llegan a las Plantas de Ácido Sulfúrico producto de las infiltraciones de aire en el sistema de manejo de gases, lo que finalmente se refleja en concentraciones de SO2 muy bajas respecto al diseño, lo que es consecuente además con la baja producción de ácido. Estas infiltraciones obedecen principalmente a roturan en los ductos de gases y roturas en los precipitadores electrostáticos secos.

En el Gráfico No2 se puede ver cómo ha evolucionado en el período 2009-2013 el indicador CEE global de todas las Plantas de ácido sulfúrico.

Gráfico No2: Consumo Específico de Energía Eléctrica – Período 2009-2013

Disponibilidad de Plantas

La disponibilidad de Plantas es otro de los indicadores que se analiza y que está muy relacionado con la gestión de mantenimiento que se realiza a los equipos de las Plantas, entendiendo que la disponibilidad



corresponde al tiempo que un sistema está en condiciones de procesar gases en un período determinado, independiente si la fuente que genera los gases está operando o no.

En el Gráfico No 3 se muestra el comportamiento que han tenido la GCP 4A, GCP 4B y GCP 5 con relación a la disponibilidad en el período 2009 al 2013, donde se puede apreciar la importante baja sufrida por las áreas de limpieza de gases, pasando de niveles de 92% en el 2009 a 67% en el 2013 en el caso de la GCP 5 y de 92% a 83% para la GCP 4B en los años 2009 y 2013 respectivamente. Sin lugar a dudas, estos valores están muy distantes del benchmarking de las Plantas, donde la referencia es alrededor de 95%.

Lo preocupante en el desempeño de las GCP es que la disponibilidad muestra un descenso sostenido en los últimos 5 años de operación, llegando a obtenerse, en el 2013, detenciones en las GCP 5, GCP 4A y GCP 4B equivalente a 120, 80 y 58 días, respectivamente.

En el Gráfico No3 se puede apreciar lo comentado anteriormente.

Gráfico No3: Disponibilidad de GCP 4A/4B/5 – Período 2009-2013

Al igual que en las GCP, las disponibilidades de las CAP 3 y 4 han disminuido significativamente en el período 2009-2013, pasando de 94% a 78% en el caso de la CAP 3 y de 87% a 74% en el caso de la CAP 4, lo que sin lugar a dudas está muy por debajo de los estándares para este tipo de procesos.

Por otro lado es importante destacar que el efecto no ha sido tan relevante dado que la actividad en la Fundición ha disminuido en el período 2009-2013 por razones de disponibilidad de concentrado.

En el Gráfico N°4, se muestra la evolución de la disponibilidad de las Plantas CAP 3 y CAP 4 en el período 2009 – 2013.



Gráfico No4: Disponibilidad de CAP 3 y 4 – Período 2009-2013

De acuerdo a los antecedentes recopilados y revisados en los informes que entrega la Planta, no cabe duda que la baja disponibilidad de todos los sistemas que conforman la Planta (GCP´s y CAP´s) obedecen a constantes fallas de equipos y/o componentes debido al bajo nivel de mantenimiento que se viene ejecutando en los últimos 5 años y que en la actualidad se mantiene.

Eficiencia de Conversión

En ambas CAP la eficiencia de conversión de SO2 es muy cercana al diseño, entre 98,1 a 98,3%, basado en el flujo de gases y concentración de SO2, obteniéndose emisiones de 2.200 – 2.500 ppm, lo cual está dentro de lo esperado para Plantas de simple absorción. En situaciones puntuales hay peaks de 10.000 ppm, que corresponden a partidas de Plantas. (Ver Gráfico No. 5)

Gráfico No5: Emisiones de SO2



5.2 Análisis de Información de Gases Alimentados a Plantas

Alimentación de Gases a Plantas

El Cuadro No 4 muestra los parámetros más importantes de los gases de las diferentes fuentes generadoras de la Fundición y se comparan con los de diseño. Los datos reales fueron obtenidos de las mediciones isocinéticas que se realizan en terreno.

Cuadro No4: Características Gas Entrada de Cámara de Mezcla Gráfico No6 : Variación de Concentración de SO2

De estos antecedentes se puede comentar lo siguiente:a) En todos los casos, es decir para el HF, CT-2 y CPS, el contenido de SO 2 en los gases es muy

inferior al de diseño, además de presentar una variación importante en un período de corto tiempo (durante un turno), ver Gráfico No 6, esto es perjudicial para el correcto desempeño de la operación de las Plantas de ácido, dado que la condición de estabilidad de los gases en una Planta química es fundamental, sin embargo la Planta de ácido debe adaptarse a este esquema operativo, por lo que es muy importante las coordinaciones con la Fundición.

b) En el caso del CT-2 el flujo de gas es superior al diseño en un 29% y además las fluctuaciones son muy altas, obteniéndose valores de 125.000 Nm3/h en algunos períodos, mientras que en otros puede alcanzar los 210.000 Nm3/h. Por otro lado, en los CPS el flujo de gases es 74% mayor al diseño. Con esta situación se obtiene que en las Plantas de ácido se tratan alrededor de 450.000 Nm3/h de gases con concentraciones de SO2 cercana al 7%, en vez de los 326.000 Nm3/h que establece el diseño con 11,8% de SO2. Lo anteriormente mencionado tiene efectos negativos importantes en la operación de la Planta y en los costos operacionales, por lo que es aconsejable analizar y estudiar una filosofía de control para el manejo de gases.

c) Llama la atención el bajo contenido de polvo en los gases generados por el Horno Flash, llegando a niveles de 0,56 g/Nm3, mientras que el diseño establece 2,2 g/Nm3. Sin embargo, tanto el CT-2 como CPS tienen contenidos de polvo muy por sobre el diseño, con lo cual se obtiene a la salida de la cámara de mezcla un gas con 1,51 g/Nm3 de polvo muy por sobre los 0,61 gr/Nm3 del diseño. Lo anterior implica que diariamente ingresan a las GCP alrededor de 16



toneladas de polvo en vez de las 4,8 toneladas estipuladas en el diseño, impactando en la operación de los equipos dado que continuamente se producen “taponeamientos” de líneas, además del significativo aumento en la generación de efluentes. La evaluación del estado y funcionamiento de los precipitadores electrostáticos calientes se requiere

d) La baja temperatura de los gases tiene relación con el alto grado de infiltraciones de aire en los diferentes ductos, lo que es preocupante dado que en la mayoría de los casos que existen estas infiltraciones hay zonas donde se alcanza el punto de rocío del ácido (gases con neblina) generándose corrosión, con la consecuente infiltraciones y depósitos de polvo y partículas metálicas.



5.3 Análisis de Estado de Equipos y Operación de GCP 4A

Equipo Tag Number Situación Actual / HallazgoTorre Desarsenisadora

T-101 A Operación dentro de los rangos de diseño, se detectan algunos inyectores tapados debido a la alta carga de polvo. Funcionando bombas P 101A y B, mientras que la bomba P-101S que es Stand by para la línea A o B se eliminó.

Torre Venturi T-102 A Sistema de plato en automático con set-point de 720 mm H2O, sin embargo debido a la gran acumulación de polvo en los ductos este opera en 638 mm H2O para no “ahogar” la Fundición.Equipo operando con bombas P-102 A y B, mientras que la P-102 S, que permite suplir a algunas de las bombas de la línea A o B se eliminóDe acuerdo a revisión de informes de mantenimiento se aprecia un deterioro importante en los revestimientos internos de este equipo (ver informe disciplina estructural y mecánico)

Torre Enfriamiento de Gas

T-105 A Equipo operando dentro de los parámetros de diseño, con ∆T del gas entre la entrada y salida de 25 oC (diseño 28 oC).Las bombas P-110 A/B en servicio y P-110 C en condiciones de operar.Para la condición de partida de las bombas de circuito de ácido de recirculación, el diseño consideró válvulas automáticas en la descarga, actualmente la HV-1478 A está F/S, HV-1478 B en condición manual por falta de repuestos y la HV-1748 C funcionando bien

Torre Desgasificadora

T-104 A Equipo fuera de servicio por 2 razones: 1) válvula de control LV-1401A que regula el flujo de efluente que se desgasifica y posteriormente es enviado a ATP, se encuentra mala y sin repuestos para su reparación y 2) torre no ha sido limpiada en las últimas mantenciones y se encuentra “tapada” con polvo. Esto implica que efluentes salen con gran contenido de SO2 absorbido, lo que implican riesgos de seguridad en el manejo y mayor gasto de lechada de cal en la neutralización

Estanque de Efluentes

V-105 Sistema de control de manejo de niveles de efluentes F/S, lo que implica esta operación se hace manual mediante la manipulación de válvula de drenaje de estanque V-101 común para línea A y B.Bomba P-105A en servicio, mientras que la P-105S se eliminó

Precipitadores Electrostáticos de Placas

M-101A/B/C Estos equipos se encuentran operando con voltajes entre 35-40 kV, con altas fluctuaciones y constantemente se encuentran campos fuera de servicio. El sistema eléctrico se encuentra en buenas condiciones, pero revestimiento interno muy dañado, afectando estructural y mecánicamente al equipo por efectos de la corrosión.Mayores detalles en informe de disciplina mecánica-estructural



Precipitadores Electrostáticos de Tubos

M-102 A/B/C Los precipitadores electrostáticos de tubos se encuentran operando con alta inestabilidad y con algunos campos con bajo rendimiento (28 kV y 38 mA) en iguales condiciones que los de placas con serios daños estructurales y mecánicos. Llama la atención que las bombas P-103 A/B se encuentran F/S y la P-103S eliminada, razón por la cual no se realiza el lavado de precipitadores, condición operacional que debe ser ejecutada una vez por turno conforme al manual de operaciones de la Planta



5.4 Análisis de Estado de Equipos y Operación de GCP 4BEquipo Tag Number Situación Actual / Hallazgo

Torre Desarsenizadora

T-101 B Operación dentro de los rangos de diseño, se detectan algunos inyectores tapados debido a la alta carga de polvo. Funcionando bombas P 101 C y D, mientras que la bomba P-101S que es stand-by para la línea A o B se eliminó.

Torre Venturi T-102 B Sistema de “garganta variable” en manual por encontrarse mecanismo del plato en falla y sin repuestos, operando con ∆P 572 mm H2O, muy por debajo del diseño que corresponde a 800 mm H2O (para una carga de polvo de 0,61 g/Nm3 a la entrada de la Planta). Dado que el nivel de polvo actual es 1,51 g/Nm3 es evidente que el funcionamiento del Venturi es deficiente en la eliminación del polvo.Equipo operando con bombas P-102 A y B, mientras que la P-102 S, que permite suplir a algunas de las bombas de la línea A o B se eliminóDe acuerdo a revisión de informes de mantenimiento se aprecia un deterioro importante en los revestimientos internos de este equipo

Torre Enfriamiento de Gas

T-105 B Equipo operando dentro de los parámetros de diseño, con ∆T del gas entre la entrada y salida de 25 oC (diseño 28 oC). Las bombas P-110 E/F en servicio y P-110 D en condiciones de operar.Para la condición de partida de las bombas del circuito de ácido de recirculación, el diseño consideró válvulas automáticas a la descarga, actualmente todas operando bien ( HV-1478 D/E/F)


T-104 B Equipo fuera de servicio por 2 razones: 1) válvula de control LV-1401B que regula el flujo de efluente que se desgasifica y posteriormente es enviado a ATP se encuentra mala y sin repuestos para su reparación y 2) torre no ha sido limpiada en las últimas mantenciones y se encuentra “tapada” con polvo. Esto implica que efluentes salen con gran contenido de SO2

absorbido, lo que implican riesgos de seguridad en el manejo y mayor gasto de lechada de cal en la neutralización


M-101 D/E/F Estos equipos se encuentran operando con voltajes entre 35-40 kV, con altas fluctuaciones y constantemente se encuentran campos fuera de servicio. El sistema eléctrico se encuentra en buenas condiciones, pero revestimiento interno muy dañado, afectando estructural y mecánicamente al equipo por efectos de la corrosión.


M-102 D/E/F Los precipitadores electrostáticos de tubos se encuentran en iguales condiciones que los de placas con serios daños estructurales y mecánicos. Llama la atención que las bombas P-103A/B se encuentran F/S y la P-103S eliminada, razón por la cual no se realiza el lavado de precipitadores, condición operacional que debe ser ejecutada una vez por turno conforme



al manual de operaciones de la Planta

5.5 Análisis de Estado de Equipos y Operación de GCP 5

Equipo Tag Number Situación Actual / HallazgoTorre Desarsenizadora

T-101 (V) Operación dentro de los rangos de diseño, se detectan algunos inyectores tapados debido a la alta carga de polvo. Funcionando bombas P 101 A y D, mientras que la bomba P-101S que es stand-by para la línea A o B se eliminó.

Torre Venturi T-102 B Sistema de “garganta variable” operando en automático con set point de ∆P 710 mm H2O. (Diseño es 800 mm H2O)Equipo operando con bombas P-102A y D, mientras que la P-102 S, se eliminóDe acuerdo a revisión de informes de mantenimiento se aprecia un deterioro importante en los revestimientos internos de este equipo (ver informe disciplinas estructural y mecánica)

Gas Cooler E-101A/C Equipo operando muy deficientemente con ∆T del gas entre la entrada y salida de 7 oC (diseño 11 oC).Enfriadores con una cantidad importante de tubos tapados y sucios (detalle en informe mecánico)


T-104 B Torre operando relativamente bien


M-101A/B/C Operación inestable de algunos campos, funcionado con bajo potencial y corriente (28 kV/380 mA).De acuerdo a inspecciones con equipo detenido se aprecia revestimiento interno muy dañado, afectando estructural y mecánicamente al equipo por efectos de la corrosión.Mayores detalles en informe de disciplina mecánica-estructural


M-102D/E/F Continuamente campos operando en forme deficiente por tener campos F/S.

Comentarios: Sin lugar a dudas que el funcionamiento en general de todas las GCP muestra deficiencias significativas respecto de lo establecido en el manual de operaciones (diseño) producto que hay un gran cantidad de equipos fuera de servicio, sistemas de controles no operativos y, por lo tanto, que requieren de operaciones manuales de éstos, bajo nivel de mantenimiento a componentes, lo que sumado a la mayor carga de polvo respecto del diseño afectan la el rendimiento de la limpieza y acondicionamiento del gas procesado.



El impacto en las deficiencias comentadas se refleja en la baja disponibilidad que tienen las GCP actualmente y bajo rendimiento en la limpieza de gases, lo que se puede detectar en la calidad del ácido producto. Hasta antes del año 2012, el contenido de As en el ácido producto siempre fue <1 ppm, sin embargo, a partir del 2013 se aprecia un número importante de muestras de ácido producto con contenidos de As que superan 1 ppm, llegando en ocasiones a 6 ppm.



5.6 Análisis de Estado de Equipos y Operación de CAP 3

Equipo Tag Number

Situación Actual / Hallazgo

Torre de Secado T-201(III) Equipo operando sin problemas al igual que las bombas y respectivos enfriadores de ácido, sin embargo en los últimos 3 años de operación, el control de concentración de ácido se ha visto dificultado por no cumplimiento del balance de agua de la Planta a raíz de la baja concentración de SO2 con que llegan los gases a la Planta (ver gráficos adjuntos), obteniéndose concentraciones de ácido que bordean los 94,5%. Por otro lado, la temperatura del ácido se ha mantenido alrededor de los 50oC, por lo que afortunadamente no debería haber indicios de una corrosión agresiva. El mayor problema que existe en el área de contacto tiene relación con la deformación de los pisos, lo que está afectando algunas fundaciones y por ende desalineamiento en bombas, juntas de expansiones, piping, etc.El estado de los componentes internos, tales como sistema de irrigación, demister, revestimiento antiácidos y otros se analiza en informe de disciplina mecánica-estructural

Convertidor R-201 (III) Primer lecho operando con temperatura de entrada muy superior a la recomendada en el potenciamiento de la Planta y correspondiente a 388oC, razón por la cual se instaló una fracción de catalizador dotado de Cesio. La temperatura de entrada real es alrededor de 423 oC, lo que va en desmedro de la eficiencia de conversión de SO2. En general en la cuarto lecho no se evidencia conversión debido a la alta temperatura de entrada 425 oC respecto de los 409 oC. Lo anterior implica que no se están aprovechando las propiedades del catalizador con Cesio instalado en la cuarta masa.El promedio de la sumatoria de los ∆T de los cuatro lechos es de 217 oC, muy por debajo de los 336 oC del diseño, lo que se explica por la baja concentración de SO2 que llega el gas al convertidor. Si se aplica la regla nemotécnica que dice que % SO2 = ∑∆T/30, se obtiene que el contenido de SO2 a la entrada del convertidor es 7,2 %, lo que es consistente (Caso diseño ∑∆T=336 oC/30= 11,2%).Los set points para la temperatura a la entrada de los diferentes lechos son:Real Diseño 1erlecho = 415 oC 388 oC 2dolecho= Fuera de servicio (válvula mala)



3erlecho= 446 oC 441 oC 4to lecho= 425 oC 415 oCDe acuerdo a la información entregada con las mediciones de SO2 a la salida de la torres de absorción, este convertidor presentaría una eficiencia de conversión de SO2 de 98,1%.Actualmente el reactor presenta fugas de gases a la salida del primer lecho y en una junta de expansiónRespecto del estado mecánico del equipo ver informe de disciplina correspondiente.

Preheater E-207(III) Uno de los grandes problemas de emisiones de gases en el área de contacto 3 se debe al mal estado del preheater, donde las válvulas de control que aíslan el circuito MOV-204 y MOV-203 se encuentran con paso.

Intercambiadores de Calor Gas-

Gas

E-201/ 202E-204/205

E-206

En general no se visualiza dificultades en la operación de estos equipos, pero se requiere un análisis detallado respecto del estado mecánico, principalmente de los tubos (ver informe mecánico-estructural)

Torre de Absorción

T-203 (III) Equipo operando sin problemas al igual que las bombas y respectivos enfriadores de ácido. En los últimos 3 años y dado a la baja concentración de SO2 en el gas de proceso se ha dificultado controlar la concentración en el circuito de ácido, obteniéndose valores de 97,5%, afortunadamente la temperatura ha estado por debajo la de diseño, lo que asegura que no hay daños por efectos de la corrosión (ver gráficos adjuntos en comentarios). El problema que existe en el área de contacto tiene relación con la deformación de los pisos, lo que está afectando algunas fundaciones y por ende desalineamiento en bombas, juntas de expansiones, piping, etc.El estado de los componentes internos, tales como sistema de irrigación, demister, revestimiento antiácidos y otros se analiza en informe de disciplina mecánica-estructural



5.7 Análisis de Estado de Equipos y Operación de CAP 4

Equipo Tag Number

Situación Actual / Hallazgo

Torre de Secado T-201 (IV) Equipo operando sin problemas al igual que las bombas y respectivos enfriadores de ácido, sin embargo en los últimos 3 años de operación, el control de concentración de ácido se ha visto dificultado por no cumplimiento del balance de agua de la Planta a raíz de la baja concentración de SO2 con que llegan los gases a la Planta (ver gráficos adjuntos), obteniéndose concentraciones de ácido que bordean los 94,5%. Por otro lado, la temperatura del ácido se ha mantenido alrededor de los 50oC, por lo que afortunadamente no debería haber indicios de una corrosión agresiva El problema que existe en el área de contacto tiene relación con la deformación de los pisos, lo que está afectando algunas fundaciones y por ende desalineamiento en bombas, juntas de expansiones, piping, etc.El estado de los componentes internos, tales como sistema de irrigación, demister, revestimiento antiácidos y otros se analiza en informe de disciplina mecánica-estructural

Convertidor R-201 (IV) El promedio de la sumatoria de los ∆T de los cuatro lechos es de 224 oC, muy por debajo de los 336 oC del diseño, lo que se explica por la baja concentración de SO2 que llega el gas al convertidor. Si se aplica la regla nemotécnica que dice que % SO2 = ∑∆T/30, se obtiene que el contenido de SO2 a la entrada del convertidor es 7,5 %, lo que es consistente (Caso diseño ∑∆T=336 oC/30= 11,2%).Los set points para la temperatura a la entrada de los diferentes lechos son:Real Diseño 1er lecho = 419 oC 388 oC 2do lecho = 443 oC 439 oC 3er lecho = 443 oC 441 oC 4to lecho = 425 oC 417 oCDe acuerdo a la información entregada con las mediciones de SO2 a la salida de la torres de absorción, este convertidor presentaría una eficiencia de conversión de SO2 de 98,2%.

Intercambiadores Calor Gas-Gas

E-201/ 202E-205/206

En general no se visualizan dificultades en la operación de estos equipos, pero se requiere un análisis detallado respecto del estado mecánico, principalmente de los tubos (ver informe mecánico-estructural)

Torre de T-203 (III) Equipo operando sin problemas al igual que las bombas y respectivos



Absorción enfriadores de ácido. En los últimos 3 años y dado a la baja concentración de SO2 en el gas de proceso se ha dificultado controlar la concentración en el circuito de ácido, obteniéndose valores de 97,5%, afortunadamente la temperatura ha estado por debajo de la de diseño, lo que asegura que no hay daños por efectos de la corrosión (ver gráficos adjuntos en comentarios). El problema que existe en el área de contacto tiene relación con la deformación de los pisos, lo que algunas fundaciones y por ende desalineamiento en bombas, juntas de expansiones, piping, etc.El estado de componentes internos, tales como sistema de irrigación, demister, revestimiento antiácidos y otros se analiza en informe de disciplina mecánica-estructural

Comentarios:

La temperatura del gas de proceso a la entrada de la torre de secado es una variable relevante dado que tiene directa relación con el balance de agua. Para las condiciones de diseño, es decir el gas con 11,7 % de SO2 la temperatura del gas a la entrada de la torre de secado debería ser 42 oC. En los últimos 5 años de operación, la temperatura del gas a la entrada de la torre de secado, en ambas CAP, ha sido muy inferior a la de diseño, sin embargo la concentración de SO2 también ha sido muy inferior al diseño, alrededor de 7 %, comprometiendo el balance de agua y dificultando el control de concentración en el circuito de ácido (ver Gráfico N°7)

Gráfico No7 : Temperatura de Gas Entrada T. Secado

Producto de la baja concentración de SO2, por el alto grado de infiltraciones en los ductos a la entrada de las GCP, es muy difícil controlar el balance de agua en el circuito de ácido, razón por la cual se obtienen concentraciones bajo el diseño (ver gráfico N°8).



Gráfico No8 : Concentración de H2SO4 Secado/Absorción

Por otro lado, tanto en el circuito de ácido de secado como en el de absorción, las temperaturas se han mantenido bajo el diseño, por lo que se descarta que existan daños por corrosión (ver Gráfico N°9).

Gráfico No9 : Temperatura de H2SO4 Secado/Absorción

Las siguientes figuras (ver Gráfico N°10) muestran el comportamiento que ha tenido el convertidor de la CAP 3 en los últimos 5 años, teniendo en consideración las líneas rojas y verdes segmentadas corresponden a las temperaturas de diseño a la entrada de cada lecho respectivamente.

Cabe destacar que a partir del presente año se detecta que hay algo de conversión en el cuarto lecho, mientras que en los años anteriores no se evidencia conversión ya que el gas presenta enfriamiento.



Gráfico No10 : Temperatura Entrada/Salida Lechos de Convertidor CAP 3

Las siguientes figuras (Ver Gráfico N°11) muestran el comportamiento que ha tenido el convertidor de la CAP 4 en los últimos 5 años, teniendo en consideración las líneas rojas y verdes segmentadas corresponden a las temperaturas de diseño a la entrada de cada lecho respectivamente.

Cabe destacar que este convertidor muestra conversión en los 4 lechos, sin embargo las temperaturas de entrada a cada uno de ellos es más alta que los set point de diseño y por lo tanto el proyecto de potenciamiento donde se instaló catalizador de Cesio en la primera capa (una fracción) y en la cuarta capa, pierden todo sentido ya que la efectividad de este catalizador es a temperaturas de 380 oC, a temperaturas mayores que estas el catalizador de Vanadio tiene el mismo performance que el de Cesio.

Lo otro que llama la atención es el bajo contenido de SO2 con que los gases llegan al convertidor, lo que se explica por el alto grado de infiltraciones con aire en el sistema de manejo de gases.



Gráfico No11 : Temperatura Entrada/Salida Lechos de Convertidor CAP 4

Ni en la CAP 3 ni la CAP 4 las temperaturas de entrada a los diferentes lechos se logran obtener, teniendo presente que esta condición es básica para obtener la mejor conversión posible de SO2 y más aún considerando que se realizó una inversión para potenciar las Plantas, donde una de las actividades relevantes del proyecto fue la instalación de catalizador de Cesio en el primer lecho (una fracción) y completo en el cuarto lecho.

En el Gráfico N°12 se muestra esquemáticamente la implicancia de lograr temperaturas más bajas a la entrada de los diferentes lechos, donde se aprecia un mejoramiento en la conversión final de SO2 (ver curva de color rojo)



Gráfico No12 : Conversión Teórica de SO2

Análisis de Pérdida de Carga en Equipos

El Gráfico No 13 muestra el perfil de presión para una de las Plantas, considerando el caudal de diseño correspondiente a 167.200 Nm3/h. De este se puede comentar que el soplador que proporciona la energía para el movimiento del gas genera un diferencial de presión entre la entrada y salida de 4.560 mm wG, para vencer todas las pérdidas de carga de los equipos, desde la cámara de mezcla hasta la chimenea de la Planta.

Dado que no se cuenta con información de los perfiles de presiones de la Planta para realizar un análisis de la situación actual, se puede comentar lo siguiente:

a) Dado que actualmente el volumen de gases tratado en la Planta de ácido es mayor al de diseño, no es de extrañarse que la pérdida de carga total del sistema sea mayor, ya que la incidencia del flujo es cuadrática en la relación de caída de presión

∆P=f Le/d (V2/2g) y V=Q/A ; donde A=π d2/ 4

Finalmente se tiene que: ∆P = K Q2 donde K= 16 f Le/d5π2

Donde: f : Factor de FanningLe: Largo equivalented : DiámetroV : Velocidad de gas



b) El ensuciamiento de la Planta es otro de los factores que incide en el incremento de la pérdida de carga a través de las campañas entre Mantenciones Generales. Es importante destacar que siempre que se diseñan las Plantas debe considerarse una reserva para que el soplador permita suministrar la energía necesaria para que circulen los gases de diseño con la Planta sucia, con el consiguiente mayor consumo de energía eléctrica. El hecho que existe más polvo al ingreso de la Planta, sin lugar a dudas genera acumulación en los ductos y equipos que generan obstrucciones y mayor pérdida de carga al sistema. Esto ocurre tanto en los equipos y ductos del Sistema de manejo de Gases como en la Planta de ácido.

Es muy importante considerar y analizar en el diseño de la Planta de doble contacto doble absorción, la capacidad del soplador principal teniendo presente que la introducción de una torre de absorción intermedia podría incrementar la pérdida de carga en alrededor de 350 a 500 mm wG, además de considerar que se debe tener una reserva para cuando la Planta esté sucia (término de campaña).

Análisis queda pendiente por no contar con información de proceso relacionada con los perfiles de presión de la Planta.

En todo caso la caída de presión tiene directa relación con el grado de ensuciamiento de la Planta y el flujo de gases tratado. Actualmente las Plantas están operando con una pérdida de carga mayor a la de diseño, ya que el flujo de gases real supera en un 35% el valor de diseño y además la gran cantidad de polvo que llega a la Planta produce obstrucciones que provocan incremento en la caída de presión de los equipos.



Torres de Enfriamiento de Agua

En el cuadro N°5 se indica cómo se distribuye el consumo de agua de las Torres de Enfriamiento, tanto en las GCP como las CAP.

Cuadro N°5: Distribución del Consumo de Agua de las Torres de Enfriamiento.

Los datos de operación indican que las Torres de Enfriamiento T-301II y IV funcionan una temperatura media de 37 oC y 17 oC, respectivamente. La diferencia en la temperatura del agua de refrigeración suministrada al proceso, principalmente se debe a que la T-301 II recibe una mayor carga térmica y es más propensa a la suciedad, por lo tanto tiene mayor pérdida por evaporación.

Lo más relevante en la operación de las torres de enfriamiento tiene relación con las continuas baja de pH debido a la alta contaminación del agua con las emisiones de SO2 en el área, lo que se traduce en el alto consumo de soda caustica para controlar la acidez.



6 REGISTRO FOTOGRÁFICO, DESCRIPCIÓN DE EVENTO/ HALLAZGOS

Descripción de Evento Registro FotográficoBomba P-105 S “desmantelada”. En caso de falla de bomba P-105 A no se puede transferir por este medio el efluente hacia la Planta de tratamiento de efluentes (ATP)

Fundación de bomba de recirculación de efluentecon serios daños en las obras civiles

Bomba de recirculación de ácido de torre desarsenizadora eliminada P- 101 S

Bomba de recirculación de ácido de torre Venturi eliminada P- 102 S



El conjunto moto-bomba del sistema que muestra la foto adjunta, al igual que la mayoría de las stand by, se han eliminado.

En general las bombas stand-by (S) se han eliminado de los sistemas, dejando sin la posibilidad de hacer mantenimiento a las bombas en servicio y cuando alguna de ellas falla, las torres quedan operando sólo con una bomba. Es importante que en estos equipos la relación L/G (flujo de líquido/Flujo de gas) se mantenga para una adecuada transferencia de masa y/o calor

IDEM CASO ANTERIOR

Ambas torres desgasificadoras que permiten desabsorber el SO2 en el efluente antes de enviarlo a la ATP, se encuentran fuera de servicio porque la válvula automática que controla los niveles se encuentran en modo de falla por no contar con repuestos y además las torres están obstruidas por la acumulación de polvo, ya que en los últimos mantenimientos no han sido limpiadas



Convertidor de la Planta 3 con fugas de gases en ducto de salida de primer lecho y en junta de expansión instalada en ducto de gases

Válvula de control de temperatura de gases a la entrada del convertidor con alimentación eléctrica desconectada y obviamente fuera de servicio

Junta de expansión deformada debido al levantamiento del piso, provocada por las infiltraciones de ácido producto de derrames por roturas de cañerías, en zona de contacto de Planta No3.Esta situación genera un alto riesgo de filtraciones de ácido por posibles fallas en las juntas de expansión

En el área de contacto de la Planta 3 se puede ver que los pisos se encuentran con deformaciones producto de infiltraciones de ácido y lixiviación del suelo, lo que genera stress mecánico en una cantidad importante de juntas de expansión metálica y también en los equipos principales, tales como las torres de secado, absorción e intercambiadores de calor



Los pisos del área de contacto de la Planta 4 se encuentran bastantes deteriorados por las infiltraciones con ácido por derrames que se producen, están afectando la estabilidad de los equipos a

En la foto se puede apreciar que la Planta 4, durante la visita del 09 de junio de 2014, se encontraba operando con “pluma en la chimenea”

Vista del área de la Fundición y las Plantas de ácido, donde se puede apreciar la gran cantidad de gases correspondientes a emisiones secundarias de SO2



7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conforme a la información analizada y correspondiente al período operacional 2009 al 2013, además de las inspecciones realizada a la Planta en funcionamiento los días 9 y 23 de junio del 2014, se puede concluir que:

a) El contenido de polvo que llega a la Planta supera en casi 2,5 veces el valor de diseño, generando una acumulación importante en los equipos, tapando líneas, inyectores y drenajes, lo que incide en el correcto funcionamiento de las diferentes operaciones unitarias en las torres de las GCP.

b) Las GCP 4A y 4B y GCP 5 se encuentran operando bajo condiciones muy sub-estándar, con una reducción significativa en la disponibilidad, bajando de 92% a 78% la GCP 4A, de 90% a 84% la GCP 4B y de 91% a 68% la GCP 5, en los años 2009 y 2013 respectivamente.

c) La Superintendencia de Plantas de Ácido Sulfúrico, como una estrategia de reducir costos de mantenimiento, y a nuestro entender absolutamente erróneo, tomó la decisión de “desmantelar o eliminar” todas las bombas stand by (S) de las GCP´s, sin dejar la posibilidad de efectuar mantenimiento a las bombas que se encuentran en servicio y en caso de falla de algunas de estas, las torres quedan operando con sólo una, situación que se repite a menudo, provocando una deficiencia en la transferencia de masa o calor al no mantenerse la relación L/G (flujo de líquido/flujo de gas), parámetro fundamental en el correcto funcionamiento de estos equipos. El no contar con equipos spare contribuyen a bajar la disponibilidad de los sistemas.

d) En las GCP 4A y 4B, las torres desgasificadoras se encuentran fuera de servicio por un tiempo prolongado, por lo que no se está realizando el stripping del SO2 absorbido en el efluente que finalmente se transfiere a la Planta ATP, generando riesgos de seguridad en el manejo, casos que se han presentados, y mayores gastos por concepto de neutralización.

e) Por fallas y falta de repuestos, las válvulas que controlan los niveles del efluente que recircula en las torres desarsenificadora y Venturi, se encuentran fuera de servicio y el control se debe hacer en forma manual a través de una válvula de drenaje ubicada en los estanques V-101 A/B, debiendo el operador de terreno acudir constantemente a abrir dicha válvula con los riesgos que ello significa.

f) Las actuales condiciones de los Gas Coolers de la GCP 5, donde estos equipos presentan un número importante de tubos tapados, se refleja en el bajo enfriamiento que se está produciendo del gas y por ende una deficiente condensación del vapor en el gas, lo que implica que el gas llega a la torre de secado con alto contenido de agua, generando en ocasiones problemas con el



balance de agua. Es importante inspeccionar estos equipos, en una próxima detención mayor, limpiar los tubos sucios, tapar los rotos como una medida de corto plazo.

g) Producto de las filtraciones de ácido diluido en los diferentes equipos, hay una cantidad importantes de fundaciones dañadas, generando desalineamiento y compromisos estructurales serios.

h) En las GCP 4A y 4B, las bombas P103 A/B están fuera de servicio, razón por la cual no se está realizando el lavado de precipitadores electrostáticos una vez por turno como lo establece el manual de operaciones. Sin lugar a dudas que esta situación afecta el rendimiento y eficiencia de estos equipos, además que el “flushing” es un requerimiento para mantener los WEPS´s en un peak de eficiencia de operación.

i ) Las especificaciones técnicas establecen que el contenido de As en el ácido producto es < 1 ppm, lo que hasta el año 2012 se cumplió, sin embargo a partir del año 2013 se detectan muestras donde el contenido de As alcanza a 6 ppm, superando significativamente el diseño, lo que se explica por una baja en la eficiencia en los equipos del área de limpieza de gases (GCP).

j ) En los últimos 5 años el Sistema de Manejo de Gases de la Fundición a sufrido un deterioro sostenido en sus instalaciones, generándose una serie de problemas operacionales en las Plantas de ácido. Entre los aspectos negativos más importantes se encuentra el alto grado de infiltraciones de aire en los diferentes ductos antes de la cámara de mezcla, lo que impacta en la calidad del gas que llega a la Planta, el que no supera los 7,4 % de SO2, bastante menor al diseño de las Plantas de 11,8% de SO2. Lo anterior impacta significativamente en la eficiencia energética de la Planta obteniéndose Consumo Específico de Energía (CEE) de 160 kwh/t en vez de los 138 kwh/t. Para la actual producción de ácido sulfúrico, el impacto en el mayor gasto por concepto de energía eléctrica es alrededor de los 3 millones de dólares.

k) Tanto en la CAP 3 como en la CAP 4, el mayor problema que se tiene corresponde al deterioro en las superficies donde se encuentran instalados los equipos, producto de los derrames con ácido y posterior infiltraciones al sub-suelo. Las deformaciones están comprometiendo la estabilidad estructural de algunos equipos.

l) El convertidor y algunos ductos de gases presentan continuamente emisiones de gas con contenido de SO2 y SO3 generando riesgo para la seguridad de las personas.

m) El mal estado del preheater de la CAP 3, donde además las válvulas MOV- 203 y MOV- 204 se encuentran con paso, provoca que se genere emisiones a través de este equipo.



n) Los set point para las temperaturas de entrada a cada uno de los lechos, en ambas CAP, no están de acuerdo al diseño.

o) En la CAP 4 el soplador B-203 que enfría el gas que sale de la tercera capa para que luego ingrese al cuarto lecho a través del intercambiador de calor E-204, se encuentra fuera de servicio desde hace algún tiempo por no contar con repuestos para su reparación.

p) En general y es motivo de gran preocupación el bajo nivel de mantenimiento preventivo que se está haciendo a los equipos de las Plantas, siendo principalmente actividades de tipo correctivas las que se están realizando actualmente.

Las principales recomendaciones que surgen del análisis y de los hallazgos encontrados y con la perspectiva que la operación se mantenga por algunos años más y considerando el nuevo escenario con la entrada en vigencia de la Norma de Emisión para Fundiciones de Cobre y Fuentes Emisoras de Arsénico, son las siguientes:

a) Para obtener una buena eficiencia de operación en una Planta química como lo son las Plantas de ácido sulfúrico, se debe tener una calidad de gas lo más estable posible y por lo tanto el sistema de manejo de gases debe mejorar eliminando las infiltraciones al máximo de manera que la concentración de SO2 sea lo más cercana a los 11,8% que indica el diseño. Otro aspecto que se debe mejorar es el contenido de polvo, para lo cual se requiere que a los precipitadores electrostáticos se le hagan las reparaciones correspondientes de modo que mejoren el rendimiento y eficiencia de colección de partículas. Un estudio de mediciones de infiltración de aire podría determinar que sección del manejo de gases es la que presente problema y esta debería ser reparada.

b) Se debe elaborar un plan que permita revertir la tendencia negativa que se tiene de la disponibilidad de las Plantas y para tal efecto, en nuestra opinión, entre las actividades prioritarias se encuentran:

Reposición de todas las bombas stand by “desmanteladas o eliminadas” Habilitación de las torres desgasificadoras en las GCP 4A y 4B. Reposición de todos los sistemas de control fuera de servicio, tales como: control de nivel

de efluentes en torres desarsenificadora y Venturi, control de ∆P en platos de Venturi, control de partida de bombas P-110A/B/C, control de temperatura gas entrada segunda, masa en CAP 3, etc.

Reponer bombas P-103 A/B y restablecer lavado de precipitadores electrostáticos una vez por turno.

Reparar y poner en servicio el soplador de aire B-203 Reparar Preheater de la CAP 3 y eliminar emisiones de gases



c) Restablecer los programas de mantención preventiva para los diferentes equipos de la Planta, teniendo en consideración que dichos planes requieren de la adquisición de repuestos y componentes.

d) Existen varias fundaciones de bombas que se encuentran dañadas en las diferentes Plantas, para lo cual se recomienda hacer un plan de reparación para que sean ejecutadas durante las próximas Mantenciones Generales.

e) Se debe considerar la elaboración de un plan con seguimiento y control de las recomendaciones realizadas por el especialista de Procesos Douglas Louie, quien llevó a cabo inspecciones de equipos y componentes internos con Plantas detenidas.

f) Es recomendable realizar un estudio fluido-dinámico del sistema de manejo de gases de modo de modelar el comportamiento para los diferentes escenarios operacionales del conjunto de equipos de la Fundición, de manera de buscar el mejor esquema funcional de la Plantas de ácido sulfúrico a objeto de optimizar los gastos operacionales.

g) Es motivo de un estudio más detallado el buscar las alternativas que permitan recuperar el estado estructural de los equipos producto de las deformaciones de los pisos, de manera de eliminar la inestabilidad de equipos y stress mecánico en componentes. Hay varios estudios anteriores que ya han informado de esta situación.


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