Capitulo Viii

28
  PROCESAMIENTO DE MINERALES MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  CAPITULO VIII SUPERVISIÓN Y CONTROL DE LOS CIRCUITOS DE FLOTACIÓN 8.1. OBJETIVO. Al término de este capítulo el estudiante debe quedar en capacidad de manejar cualquier sistema de control manual o automatizado. 8.2. CONTROL DE OP ERACION MANUAL Y AUTOMATICO. 8.2.1. Introducción. Es evid ente que para control ar y eval uar un proce so met alúrg ico-i ndus trial se deb e conocer su sustento científico y fundamento operativo, el cual ya se ha dado en los capítulos anteriores. Luego de esta et apa deben sel eccionarse las var iables de mayor incidencia, y observar el gra do de ind epen den cia que pres enta n unas con resp ecto a otras . Por lo gen eral , ésta s se clasi fican de acuerdo al grado de criticidad para el proceso, para determinar la frecuencia de control a la que deben someterse en un período de tiempo. Generalmen te, éstas variables tienen directa relación con la producción y calidad del producto, de manera tal que si aumentan o disminuyen, se estudian y controlan con mayor rigurosidad y eficiencia. El obje tivo de eval uar es prop orcio nar mecanis mos o méto dos para contro lar las varia bles de operación de proceso, observar sus fluctuaciones y predecir cambios, de modo de prevenir cualquier variación que altere el normal estándar de operación de la Planta Concentradora. El flujo de información del control de procesos, por lo general tiene una estructura que se cimienta por medio de los controles automáticos de los procesos, medidos a través de sensores electrónicos o bien mediante mecanismos de muestreo, los que permiten obtener muestras representativas en un instante. La diferencia entre ambos es el tiempo de respuesta, mientras en el primer caso son automáticas, el segundo demora, horas en entregar un resultado. Hoy debido a los avances tecnológicos, se ha podido mejorar bastante el tiempo de entrega de información, ya que es obvio, que entre más rápido y confiable es un resultado de una observación, se pueden tomar más rápido las decisiones en Planta Concentradora. En general, en la Industria Minero-Metalúrgica, existen variables de rápida información, como el tonelaje por minuto o por hora de mineral, el flujo de soluciones o pulpas que circulan por tuberías, la temperatura de fluidos, etc. que procesa una Planta Concentradora. Pero también hay variables que aún siguen dependiendo del tiempo de respuesta, como los leyes del mineral, concentraciones de solucion es, gran ulometría de mineral, etc., en resumen aqu ellas que depe nden del Lab orato rio Químico Metalúrgico . Esto se debe a la confiabilidad y exactitud que se necesita para estos datos, ya que todavía los equi pos analiza dore s en línea, requ ieren mucho tiempo de mantención, lo que perjudica su confiabilidad en los datos, además de los altos costos que hoy aún tienen, para invertir en éstos. Los equipos en Plantas de Procesamiento de Minerales, específicamente, Plantas Concentradoras, deben clasificarse de acuerdo a que tan críticas son para el proceso. Así por ejemplo los pesómetros que miden la cantidad de cuanto mineral se procesan en las secciones de chancado, los flujómetros para medir los caudales de pulpa, los sensores de nivel en todas los tanques de depósito de pulpas o en las celdas de flotación, etc., son de vital importancia. Esto lleva a que estén insertos dentro de un programa de mantenimiento preventivo, mucho más riguroso que otros. Por lo general la información recopilada debe ser fácil de leer y analizar en el momento que se requiere. Así por ejemplo las planillas deben ser elaboradas revisadas y ordenadas de acuerdo estándares de calidad. Los datos deben “ hablar por sí solos”, esto quiere decir, que al momento de observar un gráfico o planilla, debe quedar claramente establecid o que se han manifestado cambios, y se deben tomar medidas correctivas adecuadas.

Transcript of Capitulo Viii

Page 1: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 1/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

CAPITULO VIII

SUPERVISIÓN Y CONTROL DE LOS CIRCUITOS DEFLOTACIÓN

8.1. OBJETIVO.

Al término de este capítulo el estudiante debe quedar en capacidad de manejar cualquier sistema decontrol manual o automatizado.

8.2. CONTROL DE OPERACION MANUAL Y AUTOMATICO.

8.2.1. Introducción.

Es evidente que para controlar y evaluar un proceso metalúrgico-industrial se debe conocer su

sustento científico y fundamento operativo, el cual ya se ha dado en los capítulos anteriores. Luegode esta etapa deben seleccionarse las variables de mayor incidencia, y observar el grado deindependencia que presentan unas con respecto a otras. Por lo general, éstas se clasifican deacuerdo al grado de criticidad para el proceso, para determinar la frecuencia de control a la quedeben someterse en un período de tiempo. Generalmente, éstas variables tienen directa relación conla producción y calidad del producto, de manera tal que si aumentan o disminuyen, se estudian ycontrolan con mayor rigurosidad y eficiencia.

El objetivo de evaluar es proporcionar mecanismos o métodos para controlar las variables deoperación de proceso, observar sus fluctuaciones y predecir cambios, de modo de prevenir cualquier variación que altere el normal estándar de operación de la Planta Concentradora.

El flujo de información del control de procesos, por lo general tiene una estructura que se cimienta por medio de los controles automáticos de los procesos, medidos a través de sensores electrónicos o

bien mediante mecanismos de muestreo, los que permiten obtener muestras representativas en uninstante. La diferencia entre ambos es el tiempo de respuesta, mientras en el primer caso sonautomáticas, el segundo demora, horas en entregar un resultado.

Hoy debido a los avances tecnológicos, se ha podido mejorar bastante el tiempo de entrega deinformación, ya que es obvio, que entre más rápido y confiable es un resultado de una observación,se pueden tomar más rápido las decisiones en Planta Concentradora.

En general, en la Industria Minero-Metalúrgica, existen variables de rápida información, como eltonelaje por minuto o por hora de mineral, el flujo de soluciones o pulpas que circulan por tuberías, latemperatura de fluidos, etc. que procesa una Planta Concentradora. Pero también hay variables queaún siguen dependiendo del tiempo de respuesta, como los leyes del mineral, concentraciones desoluciones, granulometría de mineral, etc., en resumen aquellas que dependen del LaboratorioQuímico Metalúrgico. Esto se debe a la confiabilidad y exactitud que se necesita para estos datos, ya

que todavía los equipos analizadores en línea, requieren mucho tiempo de mantención, lo queperjudica su confiabilidad en los datos, además de los altos costos que hoy aún tienen, para invertir en éstos.

Los equipos en Plantas de Procesamiento de Minerales, específicamente, Plantas Concentradoras,deben clasificarse de acuerdo a que tan críticas son para el proceso. Así por ejemplo los pesómetrosque miden la cantidad de cuanto mineral se procesan en las secciones de chancado, los flujómetrospara medir los caudales de pulpa, los sensores de nivel en todas los tanques de depósito de pulpas oen las celdas de flotación, etc., son de vital importancia. Esto lleva a que estén insertos dentro de unprograma de mantenimiento preventivo, mucho más riguroso que otros.

Por lo general la información recopilada debe ser fácil de leer y analizar en el momento que serequiere. Así por ejemplo las planillas deben ser elaboradas revisadas y ordenadas de acuerdoestándares de calidad. Los datos deben “hablar por sí solos”, esto quiere decir, que al momento deobservar un gráfico o planilla, debe quedar claramente establecido que se han manifestado cambios,y se deben tomar medidas correctivas adecuadas.

Page 2: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 2/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

La evaluación de las operaciones es la etapa fundamental, ya que aquí se toman medidas, paraenmendar errores cometidos o bien observar condiciones que mejoren la optimización de losprocesos. Por tal razón los datos deben ser trazables, es decir, que permiten reproducir la situaciónque se produjo una alta producción, o bien un problema de calidad del producto. También esta etapapermite revisar los estándares con los que se trabaja, ya que muchas veces, hay puntos de operaciónque pueden ser mejorados y corregidos.

Implementar nuevos controles en algunos puntos y remover otros que no guardan representatividaden el proceso, ya que es muy común que en la medida que se conoce un proceso, se encuentra condatos o información, la cual no resulta relevante o representativa de lo que realmente se quiere medir.

En la Planta Concentradora, es importante medir flujo de mineral a los molinos, granulometría departículas en el interior de las pulpas de mineral, leyes de las diferentes pulpas que se obtienen a lolargo del proceso, es decir, las etapas del circuito, la energía que se abastece a cada molino, a laceldas de flotación, etc..

En una Planta Concentradora en su sección de flotación, actualmente el control de la operaciónpuede ser:

• Control de operación manual.

•Control de operación automática.

A.- CONTROL DE OPERACIÓN MANUAL.

Para poder controlar el manejo de un circuito de flotación en forma manual es necesario considerar algunos aspectos tales como:

• La pulpa.

• Los reactivos.

• El aire.

• La calidad del concentrado.

• La limpieza.

• El relave.

Así mismo, existe una operación de control auxiliar, que se le conoce como "el plateo" el cuálconsiste en lavar las espumas de los concentrados y pulpas de los relaves con el objeto de verificar sihay material indeseable en los concentrados, ley aproximada, etc. o si aún hay mineral valioso en losrelaves.

Generalmente el plateo se hace en los siguientes puntos:

• Concentrado de las celdas de desbaste.

• En los relaves intermedios y final.

• Concentrado de las celdas de recuperación.

• Concentrado de las celdas de limpieza.

La frecuencia de plateo puede hacerse cada media hora o cuando cambia la calidad de la espuma, locuál indica algún cambio en el sistema.

El agua que se adiciona en las canaletas, es para romper la espuma y transportar la pulpa a lasiguiente etapa. La utilidad de esta agua debe ser controlada , puesto que un exceso puede producir los siguientes efectos :

1. Demasiada dilución de los concentrados.2. Dilución de los reactivos.3. Alteración de pH.

En todo caso, las unidades de operación en la sección de flotación entre otros son:

• Alimento constante a la celda de flotación para mantener el nivel de pulpa adecuado.

• Altura correcta del colchón de espuma .Usar las compuertas y válvulas de aire para conseguir 

Page 3: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 3/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

esta altura de modo que siempre sea la espuma la que rebalse y nunca la pulpa.

• Verificar cada media hora, cuando menos, que los reactivos ingresen en el lugar adecuado yen la cantidad programada.

• Evaluación del proceso mediante el plateo.

• Regulación del agua en las canaletas.

• Regular la cantidad de aire entrante en la celda.

El cuidado que se debe tener en cuenta de las máquinas de flotación es el siguiente:

• Que no hayan huecos en el casco.

• Que los impulsores se encuentren en buen estado.

• Que la tubería de aire no esté obstruida.

• Chequear el estado de la hoja y varilla de las compuertas.

• Mantener las fajas de transmisión en la tensión correcta.

• Mantener la adecuada lubricación de los rodamientos.

• Verificar que no haya calentamiento en los motores.

Como se puede ver, el control del circuito de flotación y de la Planta Concentradora aún continuadependiendo de la destreza de los ingenieros metalurgistas y de los operadores, los cuales entreganun producto y una operación sin información oportuna tal como leyes de cabeza, de concentrados yrelave, lo cuál generalmente está disponible al día siguiente, cuyos datos serán ya sólo historia.

B. CONTROL AUTOMATICO DE LOS CIRCUITOS DE FLOTACION.

Las etapas de un circuito de flotación se pueden clasificar como:

♦ Flotación primaria o de desbaste.

♦ Flotación de recuperación.

♦ Remolienda, optativo de acuerdo a cada mena o yacimiento.

♦ Flotación primera limpieza (celda mecánica o columna) y recuperación (repaso)

♦ Flotación segunda limpieza (en celdas mecánicas de flotación)

♦ Re-tratamiento de colas.

8.2.2. Objetivo del Control

El objetivo de control operacional de la Planta Concentradora es maximizar la recuperación y ley deconcentrado. Esto se logra manteniendo las características de la pulpa en los rangos requeridos.

Este objetivo se satisface en general mediante:

Un adecuado control de la densidad y pH de la pulpa de alimentación a flotación primaria yflotación limpieza.

Una adecuada dosificación de reactivos.

Un control operacional de las celdas de flotación primaria y molinos de remolienda.

Lazos de Control

Los lazos de control automático y controles manuales considerados en la operación de las diferentesetapas de un circuito de flotación de una Planta Concentradora son:

Flotación Primaria

• Control de densidad de la pulpa de alimentación

• Control de pH de la pulpa de alimentación

• Control de nivel de las celdas de flotación

• Control de adición de reactivos

En el caso que se tenga remolienda del concentrado de desbaste o concentrado primario

Page 4: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 4/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Remolienda de Concentrado

• Control de densidad de la pulpa alimentación.

• Control de nivel cajón bomba alimentación hidrociclones.

• Control de adición de lechada de cal.

Flotación primera Limpieza

• Control de nivel cajón bombas alimentación a flotación limpieza.

• Control de pH alimentación flotación limpieza

• Control de nivel de carga y espumas en las celdas

Flotación de recuperación (Scavenger)

• Control de nivel de carga y espumas en las celdas

• Control de nivel en cajones de traspaso

Adición de Reactivos

Generalmente los reactivos se alimentan en los molinos, en el alimento a las celdas primarias y a lasde recuperación. En las etapas de limpieza por lo general no se adicionan reactivos, ocasionalmentecal para mantener el pH.

• Control adición de reactivos a flotación

• Control flujo alimentación a estanques distribuidores de reactivos

Lazo de Control de Densidad de la Pulpa de Alimentación a flotación primaria

Este lazo de control permite regular el porcentaje de sólidos de la pulpa de alimentación a las celdasde flotación primaria. El lazo opera en base al porcentaje de sólidos del rebose de los hidrociclonesque alimentan a la flotación primaria, medida en Medidores de Tamaño de Partículas (PSM). El

porcentaje de sólidos del rebase de los hidrociclones es medido en el analizador y envía la señal paracontrol de adición de agua. La Figura Nº.1 muestra un esquema del control de densidad para laflotación primaria.

Control pH de la pulpa de Alimentación

El pH de la pulpa de alimentación a las celdas de flotación primaria se controla actuando sobre laalimentación de lechada de cal a la molienda (convencional o SAG). La medición de pH se realiza enlos cajones distribuidores a flotación primaria.

Page 5: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 5/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Figura Nº 8.1: Control de densidad alimentación flotación primaria

La Figura Nº 8.2 muestra un esquema del control de pH.

Figura Nº 8.2: Esquena de control de pH en flotación primaria

Control de Nivel de las celdas de flotación

El control de nivel de cada banco se realiza midiendo el nivel de la última celda y actuandosobre las válvulas tapón de la caja de traspaso.La referencia de nivel la puede fijar el operador desde el DCS (Figura Nº 8.3)

Molino

de Bolas

o

SAG

Page 6: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 6/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Figura Nº 8.3: Control de nivel en celdas

En el caso de que haya remolienda de concentrado Primario, el control posible puede ser:

Control de Densidad Alimentación Hidrociclones

El control de densidad se realiza regulando el flujo de agua fresca que se alimenta al pozo dedescarga del molino, para ello, se mide la densidad de entrada de la batería de hidrociclones deremolienda y se regula el flujo de agua al pozo de descarga del molino. El controlador actúa sobre laválvula reguladora de flujo de agua al pozo. Ver Figura Nº 8.4

Figura Nº 8.4: Control de densidad en la alimentación a los hidrociclones en remolienda

Control de Nivel Sumidero Bomba Alimentación Hidrociclones

Este control se realiza midiendo el nivel de pulpa en los pozos y actuando sobre el variador develocidad de las bombas de alimentación a hidrociclones de remolienda.

La Figura Nº 8.5 muestra el control de nivel en pozos de bombeo a hidrociclones en el caso de que setenga dos molinos.

Page 7: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 7/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

FIGURA Nº 8.5: Control de nivel en pozo de bombeo a hidrociclones remolienda

Descripción de instrumentos en la figura:LSLL : Interruptor de nivelLIC : Control de nivelLIT : Medidor de nivel

Control de nivel cajón bomba alimentación hidrociclones

El cajón de bombeo a hidrociclones, compuesto en este caso por dos secciones, posee un sistemaindependiente de control de nivel que actúa sobre la Densidad7 de la bomba. El control automáticofija la Densidad7 de la bomba, manteniendo el nivel del cajón estable.

El controlador LIC aumenta o disminuye la velocidad de la bomba al detectar, mediante el medidor LIT alguna subida o bajada de nivel.

Control de Densidad

En la línea de alimentación a la batería de hidrociclones se encuentra ubicado un densímetro(nuclear, etc), el cual forma parte de un lazo de control usado para mantener estable la densidad de lapulpa.

Según se muestra en la Figura Nº 8.6, el control de densidad funciona en base a dos elementos:controlador de densidad (DIC) y de flujo (FIC).

En este caso, el operador fija la referencia de densidad deseada en el controlador DIC, el cual a suvez genera una señal que sirve como referencia al controlador FIC, indicándose cual será el caudalde agua necesario para obtener la densidad deseada.

Page 8: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 8/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Figura Nº 8.6:Control de densidad en batería hidrociclones

Descripción de instrumentos en la figura:

DIC : Control de densidadDIT : Medidor de densidadFIC : Control de flujoFIT : Medidor de flujo

Control de pH

El control de pH considera la adición de lechada de cal en el sumidero de alimentación depulpa a los molinos de torre. La adición de cal se efectúa en base a 2 líneas controladas, de lascuales una es de reserva. En la figura Nº 8.7 se muestra la instrumentación asociada a la adición delechada de cal

FIGURA Nº 8.7: Sistema de control de pH en cajón distribuidor a molinos

Descripción de instrumentos en figura:

AX : Generador de pulsos (la cal se adiciona por pulsos en la válvula, chorros)HS : Selector  S : Trampa de sólidos decantados

Page 9: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 9/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

MONITOREO

Monitoreo de Potencias

En los molinos se realiza una medición de la potencia tomada por los motores. Esta potencia es

desplegada en la sala de control, según se muestra en la Figura Nº 8.8

Figura Nº 8.8. Monitoreo de potencia del molino

Descripción de instrumentos en figura:

JI : Indicador de potenciaJT : Medidor de potencia

Monitoreo de Presión

En la batería de hidrociclones, se dispone de un manómetro en la línea principal que alimenta alos hidrociclones. La señal de dicho instrumento es desplegada al operador en la sala de control. Paraoperar dentro de rangos normales de presión, el operador deberá tomar la acción manual en laabertura o cierre de hidrociclones (Figura Nº 8.9).

Figura Nº 8.9 . Medición de presión en batería de hidrociclones

COMANDO DE VÁLVULAS NEUMÁTICAS ON-OFF.

Comando de Válvulas Tapón

Page 10: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 10/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Este control permite el accionamiento de las válvulas tapón y consiste en un cilindro neumático de"doble efecto" (aire para abrir y para cerrar) y una válvula neumática de accionamiento manual. Eloperador posiciona dicha válvula para subir o bajar el tapón (ver esquema típico de funcionamientoen la figura Nº 8.10.

Fig. Nº 8.10. Sistema de comando en válvulas Tapón

Los equipos que poseen este sistema de comando son:

• Cajón de bombeo a hidrociclones

• Cajón distribuidor a molinos.

Comando de Válvulas Cuchillo y Pinch

Este manejo de válvulas es similar al utilizado en el caso de las válvulas tapón (Figura Nº 10). Secompone de un cilindro operado por una válvula neumática de accionamiento manual o eléctrico.Válvulas en cajón traspaso Concentrado Scavenger1ª Limpieza

La descarga de este cajón se realiza mediante dos válvulas cuchillo, con cilindro de doble efecto,accionado mediante una válvula neumática, 4 vías, y de operación manual (se necesita aire para abrir y para cerrar) si este fuera el sistema. En la Figura Nº 8.11 se muestra la disposición del sistema decontrol usado para descargar dicho cajón.

Control mediante Válvulas Pinch

El accionamiento de la válvula Pinch se efectúa en base a un cilindro de efecto simple (aire, paracerrar y resorte para abrir) y una válvula neumática de operación manual.

El interruptor de presión sirve para indicar al operador de la sala de control, la posición que posee laválvula Pinch: abierta (cilindro con presión) o cerrada (cilindro sin presión).

Page 11: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 11/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

FIGURA Nº 8.11: Sistema de comando de válvulas de cuchillo en la descarga delcajón de traspaso scavenger 1ª Limpieza

Control de Agua de Sello

En las líneas de agua sello de las bombas que alimentan la batería de hidrociclones, se dispone deun interruptor de flujo y un interruptor de presión baja. Estos elementos generan una alarma cuandobaja la presión o el flujo de agua de sello (ver Figura Nº 8.12).

Figura Nº 8.12: Instrumentación en líneas agua de sello a bombas de alimentación hidrociclones

Descripción de instrumentos en figura:

FAL : AlarmaPSL : Detector de presión bajaFSL : Detector de flujo bajo

Control en Bombas de Piso

En la Figura Nº 8.13 se muestra el esquema de lazo de control que comanda las bombas de pisosector molinos. La bomba arranca automáticamente, cuando el interruptor detecta pulpa en elestanque. La bomba se detiene si se detecta estanque vacío.

Page 12: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 12/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

8.3. INSTRUMENTACIÓN

De acuerdo al sistema a diseño del circuito, se selecciona la instrumentación.

Acondicionamiento de Pulpa

El objetivo del control operacional asociado a esta etapa es acondicionar la pulpa a los valores de pHy porcentajes de sólidos requeridos para la operación.

La instrumentación es la siguiente:

Válvulas automáticas de adición de agua y lechada de cal. Analizadores de muestras para determinar 

leyes de Cu, Fe, Mo, Zn, As y densidad. Esto es casi típico en una planta de Cu-Mo.

Flotación Primaria o de desbaste.

La instrumentación asociada a esta etapa es:

• Válvulas de tapones electro-neumática

• Botoneras arrancar/parar agitadores

• Medidor de pH

• Analizadores de muestras

Remolienda de Concentrado

La instrumentación asociada a esta etapa es:

Molinos de Remolienda

• Medidores de potencia y corriente.

• Botoneras partir/parar molino.

• Medidores de temperatura molinos.

• Flujómetros

• Válvulas automáticas de adición de agua.

Bombas de Alimentación a Hidrociclones

Variadores de velocidad

• Interruptores de flujo bajo agua de sello.

• Medidores de presión.

Page 13: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 13/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

• Medidores de nivel

• Válvulas electro-neumática

Batería de Hidrociclones

• Medidores de presión

• Válvulas electro-neumáticas

Flotación Limpieza

La instrumentación asociada a esta etapa es:

• Válvulas de tapones electro-neumáticas

• Botonera arrancar/parar agitadores

• Medidor de pH

Flotación Relimpieza

La instrumentación asociada a esta etapa es:

• Válvulas de tapones electro-neumáticas

• Botonera arrancar/parar agitadores

Distribución de Reactivos

La instrumentación asociada a esta etapa es:

• Medidores de nivel.

• Variadores de velocidad.

ENCLAVAMIENTOS

Los enclavamientos principales de los equipos de una Planta Concentradora pueden ser:

Bombas alimentación hidrociclones.

Están enclavadas con:

Agua de sello bombas

Molinos de remolienda.

Están enclavados con:

Servicios motor molino. Servicios del molino.

Baja presión aire embrague del molino.

Válvulas de tapones de control de nivel celdas de flotación.

Están enclavadas con:Aire de instrumentación

Dosificadores de reactivos.

Están enclavadas con:

Bajo nivel estanque de reactivo.

Bombas de traspaso.Están enclavadas con:

Page 14: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 14/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Nivel pozo bombeo

POSICIÓN FALLA DE TAPONES Y VÁLVULAS

Tapones distribuidores motorizados y mecánicos.

Ante una falla de suministro eléctrico estos tapones se cierran.

Válvulas de tapones de control de nivel celdas de flotación

Ante una falla de suministro de energía eléctrica y una pérdida en la presión de aire, los tapones seabren.

Válvulas de cuchillo pozos alimentación bombas hidrociclones

Ante una falla de suministro de energía eléctrica las válvulas se cierran.

Válvulas de cuchillo pozo de bombeo traspaso

Ante un falla de suministro de energía eléctrica las válvulas se cierran.

TIPOS DE CONTROL

Control Clásico

En la industria se basa en la existencia de tres instrumentos: Transmisor, Controlador y Válvula decontrol, relacionados a través del lazo o bucle de retroalimentación, que es único para cada variablecontrolada del proceso industrial.

Existen tantos lazos de control como variables controladas.Utilización hasta los años 1960.

Control Digital Directo DDC

En el control digital directo, un computador sustituye al instrumento controlador, efectuando loscálculos de acuerdo con las acciones de control deseadas y enviando las correspondientes señalesde salida a las válvulas de control. Esta función de cálculo la efectúa secuencialmente para cadavariable de entrada analógica o digital y para cada válvula de control del lazo correspondiente.

Una falla en el computador da lugar a la pérdida total del control de la planta.Utilización desde los años 1960 a 1975.

Control de Puntos de Consigna SPC

Al descartar el empleo de un único computador (control DDC) por el serio inconveniente de laseguridad y sustituirlo por varios controladores digitales capaces de controlar individualmente uncierto número de variables, para así “distribuir” el riesgo del control único. Cada controlador digital,debía ser “universal”, es decir disponer de algoritmos de control seleccionables por software, quepermitan resolver todas las situaciones de control y dieran así versatilidad al sistema. Paracomunicarse entre sí los transmisores electrónicos de terreno, los controladores y las interfases parala comunicación con el operador de la planta, se adoptó el empleo de una vía de comunicaciones, enforma de cable coaxial. Para eliminar el espacio de panel requerido por el control clásico, se adoptó eluso de uno o varios monitores de CRT, en los cuales, el operador, a través de teclado, debíaexaminar las variables de proceso, las características de control, las alarmas, etc., sin perturbar elcontrol de la Planta y con opción de cambiar cualquier característica de control de las variables delproceso. Utilización desde el año 1970.

Control Distribuido

Page 15: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 15/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

El control distribuido consiste en uno o varios microprocesadores que controlan cada uno más de unavariable (aproximadamente 8) y que están repartidos por la planta y conectados a las señales de lostransmisores de las variables y a las válvulas de control.

El primer sistema de control distribuido para la industria fue presentado por la firma Honeywell Inc. ennoviembre de 1975.

Control Supervisor 

La distribución de los microprocesadores a lo largo de la planta en los puntos con mayor concentración de señales es la de una distribución arquitectónica múltiple, unida mediante una vía decomunicaciones, que permite la supervisión desde la sala de control, e incluso desde un computador personal.Utilización desde aproximadamente 1980.

En esencia, la diferencia entre el control distribuido y el control clásico es la posibilidad deconfiguración por software y la capacidad de comunicación entre microprocesadores y el centrosupervisor, que se ofrece actualmente en los sistemas de control distribuido.

8.3.1. CLASES DE INSTRUMENTOS

Transmisores

Los transmisores son instrumentos que captan la variable de proceso y la transmiten a distancia a uninstrumento receptor indicador, registrador, controlador o combinación de estos.

Existen varios tipos de señales de transmisión: neumáticas, electrónicas, digitales, hidráulicas ytelemétricas. las más empleadas en la industria son las tres primeras, las eñales hidráulicas seutilizan ocasionalmente cuando se necesita una gran potencia y las señales telemétricas cuando hayuna distancia de varios kilómetros entre el transmisor y el receptor.

Los transmisores neumático generan una señal neumática variable linealmente de 3 a 15 psi para el

campo de medida de 0 - 100 % de la variable

Los transmisores electrónicos generan la señal estándar de 4 - 20 mA c.c. a distancias de 200 m a 1km.

Las fibras ópticas en la transmisión se están utilizando en lugares de la planta donde las condicionesson duras (campos magnéticos intensos que influyen sobre la señal ..). Los módulos de transmisiónpueden ser excitados por fuentes de luz de LED )Light Emiting Diodes) o diodos Láser.

Elementos sensores

El sensor es un elemento que transforma la manifestación física de la variable controlada en otra quees apta de ser interpretada por el transmisor o directamente por el controlador en caso de no existir 

éste.

Sensores de Presión

Algunos principios utilizados para medir presión:

• Bourdón

• Manómetro de émbolos

• Fuelle

• MembranaPiezoeléctrico

• Presión diferencial

Más utilizado: BourdónSensores de Nivel

Métodos utilizados para medir nivel:

Page 16: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 16/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

• Por flotador 

• Por desplazamiento

• Diferencia de presión (altura de carga)

• Por peso

• Capacitivo

• Resistivo

• Por radiación

Más utilizado: Diferencia de presión y flotador 

Sensores de Temperatura

Métodos utilizados para medir temperatura:

• Sistema de bulbo lleno de fluido

• Bimetal

• Termopar (termocupla)

• Termómetro de resistencia (PT-100)

• Dilatación• Radiación

Más utilizado: Sistema de bulbo lleno

Medición de caudales de fluidos

Métodos empleados para medir caudales de líquidos y gases:

• Caudalímetros de altura de carga:

• Rotámetro

• Caudalímetro de inducción

• Caudalímetro por ultrasonido

• Venturi

• Plato orificio

• Desplazamiento positivo

• Turbina

• Medidor de flujo por impacto

• Anemómetro de hilo caliente

• Medidor de Vortex

• Pitot

• Medidor de codo

Más utilizado: Plato orificio

La elección del medidor depende de las pérdidas y del costo, como se ilustra en la siguiente tabla:

Tipo de Medidor Pérdida de Carga CostoOrificio Grande Pequeño

Tobera Media Media

Venturi Pequeña Grande

Medición de la presión

La presión es una variable de proceso fundamental y su medición puede utilizarse directamente paracontrolar o para reducir otras mediciones, por ejemplo, el nivel, el flujo y la temperatura. Se puedenutilizar muchos tipos de transductores

Estos transductores pueden estar eslabonados a transmisores electrónicos o neumáticos para que

desarrollen una señal de 3 a 15 psig. (0.02 a 0.1 MPa) o de 4 a 20 mA. El "corazón" del transmisor neumático es el conjunto de boquilla y aleta, que incluye el relevador neumático.

Medición del flujo

Page 17: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 17/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

El objetivo principal de los sistemas de control Metalúrgico-industrial es balancear los flujos dematerial y energía en un proceso. El flujo es la variable más común de un proceso mineralúrgico. Lasdos funciones más importantes de la instrumentación son la exactitud de la medición y el control. LaTabla 1 cita algunos de los métodos más comunes de medición y sus características.

Tabla 8.1. Mediciones de Flujo*Tipo de Cabeza Líquidos Líquidos

ViscososLechad

aGas

Sólidos Lineal

Capacidadde

Cobertura

Costo

Exactituden % dela escalacompleta

Totali-zador 

Indirecto

Pérdida de

Presión

1. Placas deOrificios

√ L √ SR 4:1 Bajo ¼ - 2 √ Elevado

2. Rotámetros √ L L √ √ 10:1 Med ½ - 2 -------- F

3. TubosVenturi,Boquillas

√ L √ √ SR 4:1 Elevado

¼ - 3 √ Med

4. Tubos Pitot √ √ SR 3:1 Bajo 2 - 5 ------- L

5. Codo √ L L √ SR 3:1 Bajo 5 - 10 ------- No

6. Medidores deBlanco

√ L L SR 4:1 Med ½ - 2 √ Elevado

7. Vertederos,Canales

√ L L NL 100:1 Bajo 2 - 5 ------- Med

Tipo deVelocodad

1. Magnético √ √ √ √ 20:1 Elevado

½ - 1 √ No

2. De vértices √ L √ 10:1 Med ½ - 2 √ Med

DeDesplazamiento

1.DesplazamientoPositivo

√ L √ 20:1 Med ¼ - 1 √ Med

2. Turbina √ L L √ √ 20:1 Med ¼ - 1 √ Med

Flujo de Masa

1. Tipos dePeso

√ √ 20:1 Med ½ - 3 ------- -------

2. FluviómetrosSólidos

√ √ 20:1 Med ½ - 3 ------- -------

• L. limitado; NL, no lineal; SR, raíz cuadrada; F, fijo.8.3.2. SISTEMAS DE CONTROL

Modelos de Plantas

Para poder anticipar el ajuste correcto de los controladores, es necesario conocer el comportamiento

de la Planta Concentradora o proceso que se está controlando.

Este comportamiento se define ajustando los parámetros de un modelo matemático de manera queéste describa lo mejor posible dentro de un rango determinado el comportamiento del proceso real.

Page 18: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 18/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Determinar el modelo de una Planta Concentradora es un trabajo bastante difícil y normalmente elmodelo se hace más complejo mientras mejor se desee describir la Planta.

Controladores

En el nivel más bajo de un sistema de control distribuido, las unidades funcionales del sistema estándistribuidas y puestas en el terreno, en la vecindad de la planta.

Estas unidades constituyen subsistemas fuertemente autónomos, cuyo dominio de influencia serestringe a unos pocos puntos de medición o lazos de control. Por un lado tienen interfaz hacia laplanta y por otro hacia el sistema. Se les puede llamar estaciones de terreno y sus objetivosprincipales, son :

1) Coleccionar y pre-procesar señales análogas y digitales,

2) Monitorear y colocar los mensajes de alarmas y

3) Realizar funciones de control de lazo abierto y cerrado. Para ello estas unidades están

estructuradas modularmente y orientadas a un bus local.

Para un control dedicado se usan los controladores digitales del tipo “Stand Alone”. Estos tienencapacidad de monitoreo y pueden ser programados o configurados desde un computador personal.

También pueden ser operados desde la consola en el panel frontal exterior, contienen funciones decontrol tales como PID, PID cascada, otros; y un manipulador manual/automático. Además tienefunciones programables usando módulos que pueden ser configurados parametrizados. Tienencomunicación serial para comunicar a un sistema Controlador Básico o Multifunción.

Controlador básico

El controlador básico de un sistema es una estación de terreno orientada a un bus con capacidad de

manejar varios controladores individuales, cada uno de los cuales puede hacer uso de sus algoritmoscomputacionales. El controlador básico tiene un lenguaje especial de control, a través del cual sepueden programar elaboradas secuencias de control. También tiene un programa residente enmemoria, para diagnóstico, que se usa para pruebas automáticas de funcionamiento de las funcionesinternas del controlador y para reportar los resultados al operador.

En niveles jerárquicos entre el más bajo y el más alto se colocan unidades funcionales intermedias.Son unidades autónomas con influencia sobre un grupo restringido de estaciones de terreno. Se lesllama estaciones supervisoras o estaciones de cálculo de puntos de consigna para los controladoresde menor nivel, seguimiento de órdenes de proceso, reportes, intercambio de datos con estacionesde nivel superior, etc.

Controladores de Proceso

El controlador de procesos es un equipo, dedicado a comunicar y controlar un grupo reducido decontroladores de menor nivel, que realizan la acción de control propiamente tal.

Controladores de Lazo

El controlador de lazo, es un controlador Stand-Alone, dual. Realiza la acción de control dedicado aun máximo de 4 lazos de control, con opción de despliegue de dos lazos en pantallasimultáneamente.

Controladores de Lógica Programable (PLC)

El controlador de lógica programable PLC, está orientado al control dedicado y al nivel básico descrito

anteriormente, ya que tiene incorporadas funciones para desarrollar lazos de control, comandar uno omás lazos de control, monitorear variables y comunicar a niveles superiores de la red de control.

Finalidad del Controlador 

Page 19: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 19/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

El controlador es una unidad autónoma, apta para ambientes industriales, como PlantasConcentradoras, etc.. Está protegida contra polvos, soporta vibraciones, variaciones de temperatura,variaciones de tensión, etc. Estas unidades, están destinadas a niveles de control inferiores y básicos.

En el nivel inferior de control se utilizan equipos de baja capacidad para controlar pocas señales

(máximo 8), procesarlas, desarrollar alguna acción de control y/o transmitirlas a otros niveles decontrol donde se encuentran las estaciones supervisoras.

En los niveles básicos de control, se utilizan equipos de gran capacidad que pueden cumplir funciones de control, de colector de datos, de concentrador de datos y también como estacionessupervisoras de control, que se encargan de procesar la información y entregarla a la estaciónsupervisora principal para ser desplegada en pantallas de computadores, reportes, alarmas, etc.

Opciones del Controlador 

Todos los controladores utilizados en control de procesos tienen opciones de configuración, deprogramación y de comunicación.

Configuración: Permite definir el tipo de control a realizar según la aplicaciónespecífica. Puede ser un lazo cerrado de control (PID, PI, P),transmisión de señales, generar alarmas, etc.

Programación: Los controladores cuentan con un lenguaje especial de control quepermite programar las instrucciones definidas en la configuración.Este lenguaje es propio de cada tipo de controlador. (En caso decontroladores Bristol, Loader, Accol; en PLCs, Step5, Uni-telway,otros; controladores Taylor, PC30, etc.).

Comunicación: La comunicación de datos en sistemas d igitales distribuidos decontrol, es de vital importancia ya que permite que exista el sistemade control en tiempo real. La estructura típica, es: 1) nivel de terreno,

2) nivel de control de procesos, que contiene los algoritmos decontrol, 3) nivel supervisor, que contiene los algoritmos de controlóptimo del proceso y los modelos matemáticos del proceso; y 4) nivelde administración, para la planificación de la producción, control, etc.

Para obtener transferencia de datos confiables entre los niveles de comunicación descritos, se utilizanredes de área local, seleccionadas para obtener los requerimientos en tiempo real del sistema decontrol.

Ajuste de Controladores:

Las características en estado de régimen, las características transitorias y la estabilidad de unsistema de control pueden ser influidas por los parámetros de los controladores. Normalmente son

sólo estos parámetros los que pueden ser elegidos libremente por el especialista en control, ya quelas características de la planta y de los elementos de control primario y finales están dadas por laconstrucción del sistema.

El proceso controlado por un sistema de control primario normalmente no es aislado, sino que formaparte de un conjunto de procesos que forma una actividad industrial. Como tal, la salida de estecontrol primario va a influir sobre otros procesos u otras variables del mismo proceso.

Los valores óptimos de los parámetros del controlador son diferentes si se desea que el sistemaresponda óptimamente a variaciones en la referencia o si se desea que las perturbaciones tenganuna influencia mínima en la variable controlada.

8.3.3. SOFTWARE DE CONTROL

Para la operación de una red de control, se requiere de un sistema operativo, de un software deutilidad, lenguajes de programación de alto nivel, software de comunicación para el intercambio de

Page 20: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 20/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

data y software de aplicación necesario para coleccionar la data y procesarla, incluyendo el softwarenecesario para el monitoreo y el control del proceso.

Definición de Software de Control

Un conjunto de instrucciones o sentencias de programación desarrolladas en algún lenguaje

computacional para cumplir una tarea, dan origen a un programa. Un conjunto de uno o másprogramas computacionales, dan origen a un software. Para trabajar con un software, se requiere deun computador que opere con el lenguaje de programación en que fue desarrollado dicho software.Básicamente, el software para el control de procesos a través del computador, se clasifica en:

a) Software de Sistema y

b) Software de aplicación, encontrándose también software de comunicación y software deconfiguración y parametrización.

En cuanto a software de sistema podemos encontrar:a) Sistema Operativo en Tiempo Real,b) Lenguajes de Programación Orientados a Procesos y,

c) Programas de Utilidad y Herramientas de Programación.

Como hemos visto históricamente el control de los circuitos industriales de flotación es un "arte"capaz de ser aplicado por unos cuantos privilegiados. Recientemente, debido a los altos costos deoperación y por el nacimiento de las ciencias de la informática y de la computación , el control deprocesos empieza a ser considerado no como un "arte" sino como una “ciencia” muy compleja yproductiva, la cual redunda en un primer factor.

Un segundo factor es que el desarrollo de nuevos y más confiables instrumentos de mediciónsumados al avance de la tecnología de las computadoras está propiciando grandes avances en elcontrol de procesos en las Plantas Concentradoras.

Un tercer factor de gran importancia es la solución de estrategias para enlazar las acciones de control

a las mediciones del proceso, para conformar el sistema global de control y el aprovechamiento de lacibernética en el desarrollo de sistemas expertos capaces de decidir y aprender.

Estos tres componentes, instrumentación, "hardware" para control (sistemas de computación) yestrategias de control, forman un triangulo de componentes fundamentales de un sistema de control.

SISTEMA DE

CONTROL   I   N   S   T   R   U   M   E   N   T   A   C   I    Ó   N

H   A   R   D   W    A   R   E   

ESTRATEGIAS DE CONTROL

Su objetivo principal es hacer que la Planta Concentradora opere de manera estable. Solo a partir deaquí se puede intentar cualquier optimización del circuito de la Planta.

En lo que respecta a estrategias de control de procesos para cada una de las operaciones unitariasespecialmente de flotación, hay varios componentes claves que se debe considerar, estos son:1. Funciones objetivo.- Las funciones objetivo son las variables o combinaciones de sistemas

entrantes que son utilizados para evaluar el rendimiento de las operaciones unitarias.

2. Objetivos de control .-Los objetivos de control son los estados deseados de las funciones objetivopara lo cuál la estrategia de control esta diseñada a alcanzar (por ejemplo: un máximo ,unmínimo, constante, promedio, etc.).

Page 21: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 21/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

3. Variables de proceso.- Las variables de proceso son la información que la estrategia de controlmonitorea (entrada a la estrategia de control) para determinar acciones apropiadas.

4. Variables manipulables.- Las variables manipulables o manipuladoras son aquellas variables quela estrategia de control puede ajustar para alcanzar los objetivos de control.

BENEFICIOS DE CONTROL AUTOMATICO.

Los beneficios más evidentes que el control automático trae consigo, pueden ubicarse en tres áreasfundamentalmente:

1. Representa mejorías en el funcionamiento de la Planta desde el punto de vista metalúrgico.2. Representa ahorros en el consumo de reactivos de flotación, y3. Representa ahorros en mano de obra dedicada a controlar la operación.

 PROBLEMAS ASOCIADOS CON LA AUTOMATIZACION EN FLOTACION.

Fundamentalmente pueden ser dos:

• Variables de flotación

• Interacción entre lazos de control.

a. VARIABLES DE FLOTACION.

Se basa fundamentalmente en la identificación de las variables importantes que afectan la eficienciade flotación o separación que puede ser representada por un grupo de variables quecuantitativamente indican la manera en que se encuentra funcionando el circuito.

Algunas de las variables de este grupo son :

• Ley del concentrado

• Recuperación.• Capacidad.

• Cargas circulantes.

Entonces la eficiencia de separación en un circuito de flotación puede generalmente ser definida enun mapa de ley de recuperación como se muestra en la Fig. 8.14 donde cada punto en este maparepresenta una serie de condiciones de operación, donde la Planta puede operar alrededor de unóptimo de acuerdo a un valor económico.

Las variables de operación que pueden ser cambiadas con el fin de obtener predeterminada variaciónen las variables controladas, se les conoce como variables manipulables e incluyen variables talescomo:

Dosificación de reactivos (colectores, depresores, activadores, espumantes, reguladores de pH),puntos de adición de los reactivos, potencial electroquímico (Eh), flujo de aire, intensidad de agitación,nivel de pulpa, tiempo de acondicionamiento, flujo de alimentación. El proceso de flotación está sujetoa un gran número de perturbaciones que causan cambios en la eficiencia de la separación. Engeneral, estas perturbaciones son muy difíciles y en algunos casos imposibles de medirlas en flujo.Las perturbaciones en un circuito de flotación son debidas principalmente a la inestabilidad en elcircuito de molienda, en el circuito de flotación o a variaciones en las propiedades del mineralalimentado.

Ley Límite

Page 22: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 22/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Rec..Límite

LEY

Fig. 8.14.Mapa de Ley vs Recuperación

En la fig. 8.15 se ilustra esquemáticamente las variables de mayor importancia en la flotación deminerales.

MineralogíaGrado de oxidaciónTamaño de partículaFlujo de alimentaciónLey del alimento% de sólidos

temperaturaAireaciónNivel de pulpa WAgitaciónRecuperaciónAdición: U Y LeyColector CIRCUITO DE FLOTACIONCapacidadModificador EhEspumante %sólidosEh -- pH Nivelde pulpa

EnsayosFlujosDistr. de tamaños

Z Nivel de pulpa ZNivel de espuma

AgitaciónConc. de colector 

Eh

Fig. 8.15 Variables de importancia en flotación

b. INTERACCION ENTRE LAZOS DE CONTROL.

Después de definir las variables y asignar cada una de las familias, la siguiente etapa esdeterminar las relaciones de cambios en las variables manipuladas en estado estacionario. Sinembargo, el proceso de flotación tiene muchas posibles variables controlables y bastantes posiblesvariables manipulables y la elección de la combinación adecuada es en ocasiones difícil. Sería buenoque una determinada variable manipulada afectase solo una variable controlada, mas esto no es así,porque es probable que afecte a más de una variable controlada.Ya que el control de flotación es un proceso multivariable, primero es necesario conocer los enlacesadecuados entre variables manipuladas y variables controladas y finalmente determinar cuálcombinación de variables manipulada y controlada es mejor que otra.

SISTEMAS DE CONTROL.

Hasta hoy se conocen en términos generales los siguientes:

• Sistemas convencionales de control.

• Sistemas basados en modelos.

Page 23: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 23/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

• Sistemas expertos.

A. SISTEMAS CONVENCIONALES DE CONTROL.

Debido a las múltiples interacciones entre variables manipuladas y controladas, el control de uncircuito de flotación es muy complejo. Como consecuencia de la naturaleza no lineal del proceso deflotación y las inevitables interacciones entre lazos de control, la teoría clásica de control estáesencialmente limitada a sistemas con lazos de control entre una variable manipulada/una variablecontrolada (una entrada/una salida). En el enfoque de la teoría moderna el control o de larepresentación de estados especialmente, el control de una entrada/una salida es reemplazada por técnicas de control multivariable.

El control multivariable de una o más variables pueden ser manipuladas en base a valores medidosde una o más variables controladas. Además el control moderno óptimo y para la filtración de fluidodel proceso y de las mediciones. La implementación de un esquema de control hace uso de uno oambos de los modos:

• Lazos de control retro-alimentados.

• Lazos de control realimentados.

Los lazos de control retro-alimentador son conformados con parejas de variables, en tal forma que seobtenga una deseada velocidad de respuesta, en la búsqueda del "valor" de las variablesmanipuladas, el cuál conduce a la variable controlada a un punto predeterminado o fijado "set point"por medio de la ley de control proporcional, integral y diferencial (PID), que se puede generalizar por la ecuación siguiente:

m K x K 

T xdt K T  

dx

dt c

c

i

c d = + +∫  (8.1)

donde:

m = Salida del controlador Kc = Sensibilidad proporcional (ganancia)x = Desviación de la variable medida del "set point"Ti = Constante de la integral de tiempoTd = Constante de la derivada del tiempo.t = Tiempo.

Un diagrama de lazos de control retro-alimentador se muestra en la Fig 8.16.

PerturbacionesW

Variables

Set Sistema de U Proceso controladaspoint control de

Retroalimentado Flotación Z

VariablesManipuladas

Fig. 8.16. Diagrama del modo de control retro-alimentador.

Los lazos de control re-alimentador involucran la medición de las variables principales que puedenafectar el proceso y basado en relaciones conocidas de las variables controladas ajustan las variablesmanipuladas antes que la perturbación sobre el proceso ocurra. En cuanto una perturbación ocurrauna acción correctiva toma lugar inmediatamente, para cancelarla antes de que afecte a la variable

controlada. Este sistema hasta el momento ha tenido un éxito limitado en flotación debido a lascomplejas interacciones del proceso y la exactitud de las mediciones y cálculos. La característicadistintiva de este modo de control es el flujo realimentado de información y el hecho de que la variablecontrolada no es usada en el sistema. Este modo de control se muestra en la Fig. 8.17.

Page 24: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 24/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Sistema de SetControl PointRealimentado

U VariablesManipuladas

Proceso VariablesW de Z controladas

FlotaciónPerturbaciones

Fig. 8.17. Esquema del modo de control realimentado

En lo que respecta a la jerarquía de los sistemas de control, en circuitos de flotación se han

distinguido dos diferentes niveles de sistemas de control:

• Nivel I → Sistemas de control regulador 

• Nivel II → Sistemas de control superior 

Los sistemas de control regulador o estabilizante físicamente son usados para controlar los nivelesde las celdas de flotación, pH, dosificación de reactivos y flujo de aire. Las mediciones del procesocomunes son:

• Flujos de alimentación

• Ensayos de alimentación al circuito

• Propiedades del material alimentado a flotación, incluyendo pH, Eh y porcentaje de

sólidos.

Ambos modos, retroalimentación y realimentación son utilizados en sistemas de control regulador,tal como se muestra en la figura. 8.18, 8.19, 8.20.

Reactivo

ControlControlador Supervisor por 

Set Computador Point

FT A

Circuito deFlotación

AlimentaciónRelaves

FT = Transmisor de flujo.A = Ensaye químico.

Fig. 8.18. Lazos de control retro-alimentado con control supervisor.

Alimento FT DT Circuito de Flotación Relave

A

Page 25: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 25/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Control FT = Transmisor de flujoSupervisor por DT = Transmisor dedensidadComputador A = Ensaye químico

Señal deSet Point

Procesoen

Computador FT

Reactivo

Fig. 8.19. Lazo de control realimentado.

Alimento Circuito de RelaveFlotación

FT

Proceso encomputador A

Reactivo

Set Point

A

ControlSupervisor 

Fig. 8.20. Sistema re-alimentado/retro-alimentado

La dosificación de reactivos son comúnmente controladas bajo un esquema con realimentación,basado en la relación final de las leyes de alimentación, tonelaje o medición de otra propiedad delmaterial alimentado.

El control retro-alimentado es usado por lo general en variables que tienen que ser mantenidasalrededor de un punto fijo "set point", por ejemplo, variables tales como nivel de pulpa, nivel deespuma, flujos de aire y pH.

En general la configuración de cualquier sistema de control en flotación contiene lazos de controlreguladores para mantener las variables controladas automáticamente en sus "set points", por lo tantoesto constituye la etapa inicial hacia la automatización del circuito de flotación. La figura 8.21 muestraesquemáticamente algunas formas de aplicación de este nivel de control.

Control Primario(Regulador)

Retro-alimentado Realimentado

Page 26: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 26/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Control de nivel Control de adiciónControl de pH de colector Control de flujo de modificador 

de airede pulpa

Fig 8.21. Modos de control regulador 

En el control supervisor, los primeros sistemas desarrollados de control de supervisión involucranel ajuste automático de los "set points" de los lazos de control reguladores, así como todos los lazosde control actúan, juntos para alcanzar el óptimo funcionamiento del circuito. Estos ajustes en los "setpoints" están basados en la eficiencia media del proceso contra cualquier índice de eficiencia u objetode control.

En la práctica cada planta presenta diferentes objetivos de control. En algunos casos, los

objetivos pueden maximizar la recuperación del mineral valioso, mientras la ley se mantiene por arriba de un nivel mínimo, otros objetivos son usados esencialmente para: la maximización delconsumo de reactivos, etc.

En la Fig. 8.22 se muestra esquemáticamente las diferentes formas de control supervisor deacuerdo a su grado de complejidad.

Control Supervisor 

Tradicional Basado en modelos

Basados en anali- Adaptativoszadores mínimos Optimizantesde operación Expertos

(expertos)

Fig 8.22. Sistemas de control supervisor 

B. SISTEMAS BASADOS EN MODELOS

Las estrategias de control derivadas de la teoría clásica de control han mostrado tener seriaslimitaciones en el control de circuitos de flotación. Estas limitaciones son debido principalmente a quelos esquemas clásicos de control retro-alimentado consideran que la dirección de cambio de unavariable manipulada es conocida y que los valores de las ganancias de los controladores sonadecuadas para todas las condiciones de operación del circuito. Es fácil reconocer que en un circuitode flotación no exista una serie única de constantes que puedan producir buen control en todo elrango de condiciones de operación de una planta. Aunado a estas limitaciones de control clásicodiscutidas anteriormente, los factores extremadamente importantes como variaciones en el tipo demineral, características de liberación, grado de oxidación y gravedad específica, constituyenperturbaciones no medibles del proceso y que agravan el problema. Además la mayoría de lossistemas de control existentes hoy en día no pueden adaptarse a perturbaciones de corta duración ylos ensayos del concentrado y relave final se obtienen muy tarde para poder realizar accionescorrectivas de control realmente efectivas.

Una solución promisoria para tal problema de control, involucra la construcción de un modelodinámico que incluya la información no medible del proceso.

Page 27: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 27/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

Mediante la incorporación de un modelo en flujo en el esquema de control, puede hacerse lasacciones correctivas bien informadas para contrarrestar las perturbaciones del proceso y comoconsecuencia, este puede ser controlado óptimamente.

Un enfoque común es combinar un algoritmo de identificación de flujo con cualquier ley decontrol. El uso de este enfoque nos permite generar un gran espectro de algoritmos dependiendo del

esquema de identificación o estimación de parámetro elegido y qué ley de control es usada. Desdeluego que sólo nos concentraremos en una configuración que ha probado, hasta cierto puntoestabilidad y convergencia.

Esta configuración se muestra en la fig 8.23 sus componentes esenciales son las siguientes:

1. Un modelo de proceso capaz de reproducir las características dinámicas esenciales delproceso.

2. Un estimador que pondera las mediciones del proceso y la información generada por el

modelo con el fin de obtener estimaciones optimas de los "estados del sistema" e identificalos parámetros del proceso por algún periodo de tiempo.

3. Un optimizador que usa la información de los "estados del sistema" momentáneos paraseleccionar la trayectoria de los controladores, los cuales nos conducen a alcanzar losobjetivos del proceso en forma óptima.

4. Un controlador que acepta los "set points" y/o las ganancias de los lazos de controlespecificados por el optimizador.

ControlRegulador 

COMPUTADORA

ESQUEMA SUPERIOR

Fig 8.23. Esquema de control supervisor basado en modelos

C. SISTEMAS EXPERTOS

Los sistemas expertos muestran claras ventajas sobre los sistemas basados en programaciónconvencional principalmente por que el sistema experto está enfocado en la representacón delconocimiento y así mismo al mecanismo de inferencia para "razonar" en base al conocimientoacumulado.

En otras palabras los sistemas expertos debido a su estructura basada en conceptos deinteligencia artificial que permite a la computadora "razonar" y que este razonamiento evolucione

CIRCUITO DE

FLOTACIÓN

CONTROLAD

OR OPTIMIZADO

MODELO

ESTIMAOR 

Page 28: Capitulo Viii

5/12/2018 Capitulo Viii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitulo-viii-55a4d0b132040 28/28

 

 PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA II Ing Nataniel Linares Gutiérrez  

mediante la asimilación de nuevas experiencias (información).

Por lo tanto la implementación de un sistema experto en conjunción con el esquema de la fig4.20 permite tomar decisiones bien informadas y obtener mejoras en la eficiencia del proceso. Esteenfoque se muestra esquemáticamente en la Fig. 8.24.

CIRCUITO DE FLOTACION

CONTROL DISTRIBUIDO

SISTEMAEXPERTO

COMPUTADORA DE CONTROL

Fig 8.24. Esquema de un sistema supervisor experto basado en modelos