tesis automatizacion

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Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES I UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELECTRNICA TTULO DISEO DEL SISTEMA DE CONTROL AUTOMTICO DEL PROCESO DE RETRATAMIENTO DEL RELAVE EN LA UNIDAD MINERA ORCOPAMPA DE LA EMPRESA BUENAVENTURA TESIS PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE INGENIERO ELECTRNICO AUTORES : Br. BALTA PERALES, RENATO ANTONIO Br. VSQUEZ VELSQUEZ, CARLOS ALBERTO ASESOR : ING. LUIS VARGAS DAZ TRUJILLO - PER 2010 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES II PRESENTACIN Seores Miembros del Jurado: De acuerdo a lo establecido por el reglamento de Grados y Ttulos de la Universidad Privada Antenor Orrego, presentamos a vuestra consideracin nuestra tesis titulada: DISEO DEL SISTEMA DE CONTROL AUTOMTICO DEL PROCESO DE RETRATAMIENTO DEL RELAVE EN LA UNIDAD MINERA ORCOPAMPA DE LA EMPRESA BUENAVENTURA. Con la finalidad de obtener el Ttulo de Ingeniero Electrnico y esperando constituya una herramienta til de consulta para quienes se interesen en este tipo de estudio. Nuestra investigacin se ha desarrollado de acuerdo a las necesidades de la empresa en estudio, realizado un diseo de sistema de control automtico y aplicando nuestros conocimientos, esfuerzos e investigacin. Esperamos haber dado cumplimiento y satisfaccin a las expectativas y que este trabajo de investigacin sirva de gua o referencia para el desarrollo de futuras investigaciones. Trujillo, Junio 2010 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES III DEDICATORIA A mis Padres: Victoria E. Velsquez Prez Pablo E. Vsquez Valencia A mis Hermanos: Magally, Roberto y Carlos Carlos Vsquez Quienes con su cario y consejos, encaminan mi vida y me dan deseos de superacin para ser cada da mejor. Que con su amor, educacin, fortaleza y comprensin, son el refuerzo y la razn, para poder cumplir mis metas. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES IV A mi Madre: Mary Perales Rivera A mi familia: Renato Balta Quienes con su existencia llenan mi vida de felicidad y son la fuente de inspiracin para ser cada da mejor. Que con su amor, paciencia y su digno ejemplo, guan mi camino y me apoyan en el logro de mis objetivos. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES V AGRADECIMIENTO Expresamos nuestro profundo agradecimiento a: Todos los familiares, amigos y docentes, que de alguna manera u otra hicieron posible el desarrollo de esta presente tesis, que con sus consejos, apoyo y motivacin, alcanzamos un logro ms en nuestras vidas como profesionales. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES VI RESUMEN Aos atrs en la unidad minera Orcopampa de la Compaa Buenaventura, el proceso de extraccin de oro era poco eficiente ya que la planta no se encontraba automatizada, de tal manera que un porcentaje de oro desperdiciaba en los relaves y con los aos se iba acumulando, entonces se tuvo que automatizar la planta para poder mejorar la eficiencia. El anlisis a lo relaves acumulados demostr un porcentaje considerable de oro por cada tonelada, entonces se construy la planta de retratamiento de relaves, esta planta no est automatizada de tal manera que la recuperacin de oro no es tan eficiente, entonces se requiere automatizar, esta planta de para mejorar la eficiencia. Se dio a conocer los conceptos bsicos de sistema de control clsico, as como arquitectura de control, sistema de monitoreo, relaves, espesadores, componentes qumicos que se usarn en el proceso cmo, cianuro, carbn activado, etc. todo esto con el fin llegar a los objetivos planteados y la comprensin del proceso. Se disearon los lazos de control apropiados, cada lazo est en funcin a valores o parmetros establecidos por diseos o clculos anteriores que nos permite analizar el funcionamiento de cada subproceso de la planta y as poder realizar la seleccin de instrumentos y equipos adecuadamente. Se dio paso al sistema de arquitectura de control y en conjunto a la filosofa de control se pudo realizar el diseo de las dos etapas como es la de repulpado y la de cianuracin representados en los diagramas de instrumentacin respectivos. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES VII ABSTRACT Years ago in the mining unit Orcopampa of the Company Buenaventura, the gold extraction process was inefficient because the plant has not a proper process, so that a percentage of wasted gold in the tailings and over the years was accumulating, then the plant had to automate to improve efficiency. The analysis showed the tailings accumulated a considerable percentage of gold per ton, then built the tailings retreatment plant, this plant is not automated so that gold recovery is not as efficient, then you need to automate this plant to improve efficiency. He became known the basics of classical control system and control architecture, system monitoring, tailings thickeners, chemical compounds that were used in the process as, cyanide, carbon activated all this in order to reach goals raised and understanding of the process. Performed the appropriate control loops, each loop is a function of values or parameters set by previous designs or calculations that allows us to analyze the performance of each thread of the plant so we can make the selection of tools and equipment properly. It gave way to the control system architecture and overall control to the philosophy of the design could be made of the two stages like that of cyanide repulpable and represented in the respective instrumentation diagrams. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES VIII NDICE PRESENTACIN................................................................................................................................. I DEDICATORIA ................................................................................................................................... II AGRADECIMIENTO .......................................................................................................................... IV RESUMEN .......................................................................................................................................... V ABSTRACT ........................................................................................................................................ VI NDICE ............................................................................................................................................... VII CAPTULO I INTRODUCCIN 1. PROBLEMA ................................................................................................................................... 1 2. ENUNCIADO DEL PROBLEMA ................................................................................................... 1 3. HIPTESIS ................................................................................................................................... 2 4. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA ........................................................................................... 2 5. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 3 5.1. Objetivo General ................................................................................................................... 3 5.2. Objetivos Especficos ............................................................................................................ 3 6. DESCRIPCIN DEL SISTEMA ................................................................................................... 3 6.1. Generalidades ..................................................................................................................... 3 CAPITULO II FUNDAMENTO TERICO 1. SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN ........................................................................................... 7 1.1. Sistemas en Bucle Abierto..................................................................................................... 8 1.2. Sistemas en Bucle Cerrado ................................................................................................... 8 1.3. Controladores ....................................................................................................................... 9 1.3.1. Control Todo o Nada .................................................................................................. 9 1.3.2. Control PID ................................................................................................................ 10 2. CONTROLADOR LGICO PROGRAMABLE (PLC)................................................................. 10 2.1. Ventajas Y Desventajas Del PLC ........................................................................................ 11 2.2. Partes De Un PLC ................................................................................................................ 13 3. ARQUITECTURA DE CONTROL ............................................................................................... 13 3.1. Sistema de Control Distribuido ........................................................................................... 14 3.2. Buses de Campo ................................................................................................................. 15 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES IX3.2.1. Buses de Campo Propietario ................................................................................... 16 3.2.2. Buses de Campo Abierto.......................................................................................... 16 4. HMI ............................................................................................................................................. 18 5. SCADA ................................................................................................................................. 20 5.1. Concepto Bsico De Sistemas SCADA .............................................................................. 20 5.2. Funciones Principales Del Sistema SCADA ....................................................................... 21 6. RELAVES ................................................................................................................................. 22 7. CIANURACIN ........................................................................................................................... 22 7.2. Cianuracin dinmica.......................................................................................................... 22 7.3. Cianuracin Esttica ........................................................................................................... 23 8. MTODOS LIXIVIANTES ........................................................................................................... 23 8.1. Mtodos de Cianuracin ...................................................................................................... 24 8.1.1. Mtodo de Cianuracin tipo DUMP LEACHING .................................................... 24 8.1.2. Mtodo de Cianuracin tipo HEAP LEACHING.................................................... 24 8.1.3. Mtodo de Cianuracin tipo VAT LEACHING ...................................................... 25 8.1.4. Mtodo de Cianuracin por agitacin ...................................................................... 25 8.2. Cianuracin por Agitacin en la Unidad Minera Orcopampa ............................................. 25 9. CARBN ACTIVADO .................................................................................................................. 26 9.1. El carbn activado en la cianuracin ................................................................................... 27 10. ESPESADOR .............................................................................................................................. 27 10.1. Principio de Operacin ....................................................................................................... 27 10.2. Tipos de Espesamientos ................................................................................................... 28 CAPITULO III LAZOS DE CONTROL 1. NIVEL DE INTERFASE EN EL ESPESADOR. .......................................................................... 31 2. CONTROL DE DENSIDAD ......................................................................................................... 32 3. CONTROL DE FLUJO MASA ..................................................................................................... 34 4. IMPORTANCIA DEL pH EN EL TANQUE DE CIANURACION # 1 .......................................... 36 5. IMPORTANCIA DEL OXIGENO DISUELTO EN EL TANQUE DE CIANURACION # 1 ........ 37 6. CONTROL DE NIVEL DE AGUA ................................................................................................ 38 7. CONTROL DE NIVEL EN EL HOLDING TANK ......................................................................... 39 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES XCAPITULO IV SELECCIN DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS 1. CRITERIOS DE SELECCIN DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE CONTROL ................ 42 1.1. Instrumentos de Medicin .................................................................................................... 42 1.2. Vlvulas de Control............................................................................................................... 43 1.3. Equipos de Control .............................................................................................................. 44 1.3.1. Controlador Lgico Programable ............................................................................. 44 2. SELECCIN DE INSTRUMENTOS Y EQUIPO DE CONTROL .............................................. 45 2.1. Seleccin de Instrumentos ................................................................................................... 45 2.1.1. Sensor Ultrasonido De Nivel .................................................................................... 45 2.1.2. Densmetro Radiactivo ............................................................................................. 47 2.1.3. Medidor de pH .......................................................................................................... 49 2.1.4. Medidor de Oxigeno Disuelto ................................................................................... 52 2.1.5. Medidor de Flujo ...................................................................................................... 54 2.1.6. Vlvula Pinch Neumtica ......................................................................................... 57 2.1.7. Vlvula de Control Electroneumtica ....................................................................... 58 2.1.8. Vlvula Neumtica Tipo Cuchilla ............................................................................ 59 2.1.9. Electrovlvulas ......................................................................................................... 61 2.1.10. Transductor De Corriente ......................................................................................... 63 2.1.11. Variadores de Velocidad .......................................................................................... 64 2.2. Seleccin de Equipo De Control .......................................................................................... 69 2.2.1. PLC QUANTUM 140CPU534-14 ............................................................................. 69 2.2.2. PLC Modicon M340 .................................................................................................. 72 CAPITULO V DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN 1. ARQUITECTURA DEL SISTEMA CONTROL .......................................................................... 75 2. FILOSOFA DE CONTROL ......................................................................................................... 78 2.1. Control Discreto ................................................................................................................... 80 2.2. Seleccin Automtico/Manual (VIA PLC) ........................................................................... 80 2.3. Seleccin Local/Remoto ...................................................................................................... 81 3. DIAGRAMAS DE INSTRUMENTACIN .................................................................................... 82 3.1. Diagrama De Instrumentacin del proceso de Repulpado ............................................... 82 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES XI 3.2. Diagrama De Instrumentacin del proceso Cianuracin ................................................... 85 4. SCADA DEL PROYECTO........................................................................................................... 87 CAPITULO VI COSTOS DEL PROYECTO 1. GENERALIDADES ...................................................................................................................... 92 2. COSTOS DEL PROYECTO ........................................................................................................ 92 2.1. Costos de Los Instrumentos ............................................................................................... 93 2.2. Costos de Equipos De Control .......................................................................................... 94 2.3. Costos de Equipos a nivel de supervisin ......................................................................... 94 2.4. Costos por mano de obra .................................................................................................. 94 3. JUSTIFICACIN DEL PROYECTO ........................................................................................... 95 4. FINANCIACIN ........................................................................................................................... 95 CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 96 RECOMENDACIONES ..................................................................................................................... 97 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................................. 98 ANEXOS Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES XIIINDICE DE FIGURAS Fig. 1 : Ubicacin geogrfica ...................................................................................................... 4 Fig. 2 : Esquema del proceso de repulpado .............................................................................. 5 Fig. 3 : Esquema del proceso de cianuracin ............................................................................ 6 Fig. 4 : Sistema de bucle abierto ............................................................................................................ 8 Fig. 5 : Sistema de bucle cerrado .......................................................................................................... 9 Fig. 6 : Ejemplos de circuitos sin PLC ...................................................................................... 12 Fig. 7 : Ejemplos de circuitos con PLC..................................................................................... 13 Fig. 8 : Sistema de control distribuido ...................................................................................... 15 Fig. 9 : HMI ................................................................................................................................ 19 Fig. 10 : Espesador por gravedad .............................................................................................. 29 Fig. 11 : Espesador por flotacin ............................................................................................... 30 Fig. 12 : Proceso de control de densidad ................................................................................... 32 Fig. 13 : Diagrama de flujo de control de densidad ................................................................... 33 Fig. 14 : Proceso de control de flujo masa ................................................................................. 34 Fig. 15 : Diagrama de flujo de control de flujo masa ................................................................. 35 Fig. 16 : pH en el tanque cianuracin #1 ................................................................................... 36 Fig. 17 : Diagrama de flujo del pH en el tanque de cianuracin #1 .......................................... 37 Fig. 18 : Proceso de control de nivel de agua ............................................................................ 38 Fig. 19 : Diagrama de flujo de control de nivel de agua ............................................................ 39 Fig. 20 : Proceso de control de nivel en el holding tank ............................................................ 40 Fig. 21 : Diagrama de flujo de control de nivel en el holding tank ............................................ 41 Fig. 22 : Medidor de nivel por ultrasonido .................................................................................. 47 Fig. 23 : Densmetro Radiactivo ................................................................................................. 48 Fig. 24 : Medidor de pH ............................................................................................................... 52 Fig. 25 : Medidor de Oxigeno Disuelto ....................................................................................... 54 Fig. 26 : Principio de Operacin de Flujmetro de Efecto Vortex ............................................. 56 Fig. 27 : Medidor de Flujo ........................................................................................................... 56 Fig. 28 : Vlvula Pinch Neumtica .............................................................................................. 58 Fig. 29 : Vlvula Neumtica Proporcional .................................................................................. 59 Fig. 30 : Vlvula Neumtica Tipo Cuchilla ................................................................................. 61 Fig. 31 : Electrovlvula ON/OFF ................................................................................................. 62 Fig. 32 : Transductor De Corriente ............................................................................................. 63 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES XIII Fig. 33 : Instalacin tpica del variador de velocidad con un motor trifsico ............................ 68 Fig. 34 : Variadores de velocidad Micromaster 440 .................................................................. 69 Fig. 35 : PLC Quantum 140CPU534-14 ..................................................................................... 71 Fig. 36 : PLC Modicon M340 ...................................................................................................... 74 Fig. 37 : Arquitectura de Sistema De control ............................................................................. 77 Fig. 38 : Relaveras ...................................................................................................................... 79 Fig. 39 : Diagrama de Instrumentacin del proceso de repulado ............................................. 84 Fig. 40 : Diagrama de Instrumentacin del proceso de cianuracin ......................................... 86 Fig. 41a : SCADA del Proceso de Repulpado ............................................................................. 88 Fig. 41b : SCADA del Proceso de Repulpado ............................................................................. 89 Fig. 42 : SCADA del Proceso de Cianuracin ........................................................................... 89 Fig. 43 : Display para el ingreso de datos de cada lazo de control .......................................... 90 Fig. 44 : Display para mostrar datos de los motores ................................................................. 90 Fig. 45 : Reporte de datos del SCADA ....................................................................................... 91 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES XIVINDICE DE TABLAS Tabla. 1 : Presin de trabajo de vlvula de control neumtica ................................................... 60 Tabla. 2 : Seleccin de Variadores de Velocidad ........................................................................ 66 Tabla. 3 : Caractersticas del PLC Quantum 140CPU534-14 .................................................... 70 Tabla. 4 : Caractersticas del PLC Modicon M340 ...................................................................... 72 Tabla. 5 : Costos de Instrumentos ................................................................................................ 93 Tabla. 6 : Costos de Equipos de Control...................................................................................... 94 Tabla. 7 : Costos de Equipos a Nivel de Supervisin .................................................................. 94 Tabla. 8 : Costos por Mano de Obra ............................................................................................ 94 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 1CAPITULO I INTRODUCCIN 1. EL PROBLEMA En el departamento de Arequipa se ubica la unidad minera Orcopampa perteneciente a la compaa de minas BUENAVENTURA, la cual inicio sus operaciones hace 42 aos. El procesos para separar el oro de la roca era significativamente menos eficiente de lo que es ahora, por tanto, un porcentaje de oro no se recuperaba y se desperdiciaba e iba a parar a las canchas de relaves. Se realizaron estudios para procesar el relave seco, aprobndose el proyecto e inicindose la implementacin el ao 2007, la planta est constituida por dos etapas bien definidas, la primera es la etapa de repulpado, que cuenta con una tolva de almacenamiento, una faja transportadora un cilindro lavador, un espesador, un tanque de agua, tanque holding tank, bombas y vlvulas, en esta etapa se realizan controles de nivel y de densidad. La segunda etapa es la de cianuracin que cuenta con tanques de cianuracin, bombas y agitadores. Actualmente las dos etapas no existe un control automtico, sumado a esto no tienen un sistema de control de la cantidad que procesan diariamente. 2. ENUNCIADO DEL PROBLEMA Es posible realizar el Diseo del sistema de control automtico del proceso de retratamiento del relave en la unidad minera Orcopampa de la empresa Buenaventura? Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 23. HIPTESIS La automatizacin de planta de repulpado y cianuracin en la unidad minera Orcopampa significara asegurar un aumento en la eficiencia del procesamiento de oro. 4. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA Habiendo realizado una pesquisa bibliogrfica, respecto a los antecedentes del presente trabajo, se tiene que: En biblioteca: Se busc informacin en la Biblioteca Especializada de la Universidad Privada Antenor Orrego, se encontr una tesis relacionado con el tema. Autor: Br Eduardo Ral Arca Torrejn Titulo: Diseo e implementacin de un sistema de supervisin y control de proceso de relaves en la unidad minera Rosaura de le empresa PERUBAR. Conclusiones: Al analizar la problemtica y con el estudio de la automatizacin se dio paso al diseo del sistema de supervisin y control del proceso de disposicin de relaves en la unidad minera Rosaura de la empresa Perubar. Haciendo un diseo de sistemas de control as como los lazos de control para las diversas variables del proceso, determinacin de las entradas y salidas necesarias. Luego procedi al diseo del diagrama de instrumentacin con la seleccin de los instrumentos y equipos necesarios para el proceso ya mencionado, implementando tambin el software de control y supervisin apropiada, finalizando su instalacin e implementacin del proyecto en base a lo diseado. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 35. OBJETIVOS: 5.1. Objetivo General Disear la automatizacin ms adecuada para el proceso de retratamiento del relave en la unidad minera Orcopampa 5.2. Objetivos Especficos Disear un sistema de control el cual debe cumplir con los lineamientos de la planta. Disear un sistema de control, seguro, amigable y confiable en donde el operador pueda realizar las distintas operaciones de manera fcil e intuitiva, utilizando para ello todas las herramientas que los componentes ofertados puedan tener. Realizar una adecuada seleccin de instrumentos, controlador lgico programable (PLC), Scada, etc. de acuerdo a los requerimientos del sistema. 6. DESCRIPCIN DEL SISTEMA 6.1. Generalidades Ubicacin Ubicada en la Provincia de Castilla, Departamento de Arequipa a 1,350Km de Lima entre 3,800 y 4,500 msnm. Accesos a la mina Arequipa Aplao Viraco - Orcopampa 370 km. Arequipa - Sybayo - Caylloma - Orcopampa 320 km. Por va area Principales productos (en orden de importancia): ORO PLATA Tipo de operacin y minas Subterrnea en las minas Nazareno, Prometida, Lucy Piso y Prosperidad. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 4Mtodo de explotacin Mtodo de Corte y Relleno Ascendente Mecanizado Limpieza con Scoop de 0.5, 1.0, 2.2 y 3.5 Yd3 Extraccin de Mineral hacia el Pique se realiza con Camiones de bajo perfil y locomotoras trolley El mineral es izado a nivel superficie por el Pique Nazareno Transporte de mina a Planta con volquetes Volvo de 24 Tn. Fig. 1: Ubicacin geogrfica Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9ABCDEFGABCDEFGBuena enturade MinasCompaiaU.E.A. OrcopampaDISEADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZVERIFICADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.TURBINE RAKEPANEL DE CONTROLGGA RCUTOUT ALARM CUTOUTRICEDRIVERUNNINGRUNINNGRAKEDRIVEHIGHTORKEVELOCIDADIMPULSORFALLA VFDIMPULSORFUNCIONANDOGM MTURBINE RAKEEMPRESA: COMPAIA DE MINAS BUENA VENTURA S.A.A TITULO: ESQUEMA DEL PROCESO DE REPULPADO APROBADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.DIBUJADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZN DE PLANO: DWG - 1HOJA: 1UBICACION EN INDICE DEL PROYECTO: FIG. 2 - PAG 5Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9ABCDEFGABCDEFGBuena enturade MinasCompaiaU.E.A. OrcopampaDISEADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZVERIFICADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.EMPRESA: COMPAIA DE MINAS BUENA VENTURA S.A.A TITULO: ESQUEMA DEL PROCESO DE CIANURACION APROBADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.DIBUJADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZN DE PLANO: DWG - 2HOJA: 1UBICACION EN INDICE DEL PROYECTO: FIG. 3 - PAG 6Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 7CAPITULO II FUNDAMENTO TERICO 1. SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN Desde los inicios de la era industrial hasta la actualidad, la automatizacin de procesos ha pasado a ser una herramienta indispensable, actualmente ninguna empresa puede dejar de lado la automatizacin de sus procesos pues sta aumenta la calidad de sus productos finales, reduce los tiempos de produccin, realiza tareas complejas, reduce los desechos y por lo tanto aumenta la rentabilidad productiva. La mayor calidad en los productos se logra mediante exactitud de las mquinas automatizadas y por la eliminacin de los errores propios del ser humano, lo que a su vez repercuten grandes ahorros de tiempo y materia. Consideramos como proceso, al conjunto de los diferentes momentos sucesivos o tambin de las diferentes acciones sucesivas realizadas para conseguir un determinado resultado. Un sistema es una combinacin de componentes que actan conjuntamente para cumplir un determinado objetivo. Denominamos perturbaciones de un proceso como aquellos hechos o situaciones que se producen en el sistema y que tienden a afectar adversamente el desarrollo del proceso. Si la perturbacin se genera dentro del sistema, se denomina perturbacin interna, mientras que una perturbacin externa se genera fuera del mismo. La palabra control se toma en el sentido de regular, dirigir o mandar y la podemos considerar como el conjunto de acciones complementarias encaminadas al mando y dominio de otras actividades y por ello, un sistema de control es una interconexin de componentes que forman una configuracin de tal manera que mandan, dirigen o regulan a un sistema segn una respuesta deseada del mismo. Se denomina consigna (punto de referencia) a las condiciones de Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 8referencia en las que esperamos que se desarrolle el proceso o dicho de otra forma, representa el comportamiento deseado para el mismo. Con la consigna se establece los posibles mrgenes de variacin de determinadas magnitudes que sern comparadas con otras de la misma naturaleza medidas en el proceso y que lo caracterizan. Los sistemas de control, segn que el desarrollo del proceso tenga efecto o no sobre la accin de control, se pueden clasificar en: sistemas de bucle (o lazo) abierto y sistemas de bucle cerrado. 1.1. Sistemas en Bucle Abierto Se caracterizan porque la informacin o variables que controlan el proceso circulan en una sola direccin, desde la unidad de control al proceso. El sistema de control no recibe ninguna informacin sobre el desarrollo (variables de salida) del mismo y, por tanto ste no tiene ningn efecto sobre la accin de control. La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de un sistema de control de este tipo: Fig. 4: Sistema de bucle abierto En estos sistemas, la consigna determina una condicin de operacin fija no adaptable a los posibles cambios. La precisin depende de la calibracin y, cuando se producen perturbaciones (internas o externas), el proceso no se desarrolla de la forma esperada. 1.2. Sistemas en Bucle Cerrado Se tiende a mantener una relacin preestablecida entre el desarrollo del proceso (variables de salida) y las entradas de referencia (consigna), comparndolas y utilizando su diferencia como seal de control. La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de uno de estos sistemas. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 9 Fig. 5: Sistema de bucle cerrado Cualquier proceso que queramos controlar, estar sometido a perturbaciones (internas y externas) que tendern a desviarlo de su desarrollo deseado. Para conocer el desarrollo del proceso y poder compensar as sus desviaciones, se seleccionan aquellas magnitudes que lo caractericen, y que son medidas a travs de los sensores, de tal forma que nos permiten conocer si el proceso est evolucionando dentro de los mrgenes preestablecidos o no. Las seales que producen los sensores se comparan con las seales de referencia o consigna (que establecen la situacin deseada) de tal forma que la seal diferencia de ambas (seal error) determina las acciones a realizar, tienden a acercar la respuesta del sistema a la deseada. El trmino lazo o bucle cerrado implica el uso de la accin de control realimentado para reducir el error en el sistema. En la mayora de los procesos controlados se utiliza el de lazo cerrado, ya que posibilita tanto el control continuo de determinadas magnitudes y por tanto la posibilidad de reaccin sobre su desarrollo. 1.3. Controladores 1.3.1. Control Todo o Nada Es la regulacin ms simple y econmica, utilizada en numerosas aplicaciones en las que puede admitirse una oscilacin continua entre dos lmites, siempre y cuando se trate de procesos de evolucin lenta, como ejemplos podemos citar la regulacin de nivel o de temperatura, todos stos son problemas relativamente sencillos de lgica digital, quiere decir de dos estados cero o uno, o tambin on/off. Numerosos reguladores incorporan esta funcin bsica, que adems ofrece la mxima rapidez de respuesta y en ocasiones se recurre a este tipo de control cuando el error es grande, y se Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 10pasa de forma automtica a otro tipo de regulacin cuando el error se aproxima a cero. 1.3.2. Control PID El algoritmo de control ms ampliamente extendido es el PID, pero existen muchos otros mtodos que pueden dar un control de mayor calidad en ciertas situaciones donde el PID no responde a la perfeccin. El PID da buenos resultados en la inmensa mayora de casos y tal vez es por esta razn que goza de tanta popularidad frente a otros reguladores tericamente mejores. Los diseadores de software de regulacin pretenden que programar los nuevos sistemas de control sea tan fcil y familiar como el PID, lo que posibilitara una transicin sin dificultades. Sea cual sea la tecnologa de control, el error de regulacin es la base a partir de la cual acta el PID y se intuye que cuanto ms precisa sea la medida, mejor se podr controlar la variable en cuestin. Esta es la razn por la que el sensor es el elemento crtico del sistema. Tambin se debe pensar en la instalacin, especialmente en la forma en que se transmiten los datos del sensor hacia el regulador y posibles fuentes de interferencias. Un regulador proporcional-integral-derivativo o PID tiene en cuenta el error, la integral del error y la derivada del error. La accin de control se calcula multiplicando los tres valores por una constante y sumando los resultados. Los valores de las constantes reciben el nombre de constante proporcional, integral, derivativa y definen el comportamiento del regulador. 2. CONTROLADOR LGICO PROGRAMABLE (PLC) Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se vena haciendo de forma cableada por medio de contactores y rels. Al operario que se encontraba a cargo de este tipo de instalaciones, se le exiga tener altos conocimientos tcnicos para poder realizarlas y posteriormente mantenerlas, adems cualquier variacin en el proceso supona modificar fsicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un gran esfuerzo tcnico y un mayor desembolso econmico. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 11El PLC trabaja atendiendo sus entradas y dependiendo de su estado conecta/desconecta sus salidas. El usuario introduce un programa, normalmente va software que proporciona los resultados deseados. Los PLC son utilizados en muchas aplicaciones reales, casi cualquier aplicacin que necesite algn tipo de control elctrico necesita un PLC. Entonces se define un PLC como una computadora especializada, diseada para controlar maquinas y procesos en ambientes industriales operando en tiempo real. 2.1. Ventajas y Desventajas del PLC a) Ventajas Menor tiempo empleado en la elaboracin de proyectos debido a que: - La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega, etc. - Posibilidad de realizar modificaciones sin cambiar el cableado. - Mnimo espacio de ocupacin. - Menor costo de mano de obra de la instalacin. - Economa de mantenimiento, aumento de la fiabilidad del sistema al eliminar contactos mviles, los mismos autmatas pueden detectar e indicar averas. - Posibilidad de gobernar varias maquinas con un mismo autmata. - Menor tiempo para la puesta de funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo de cableado. - Si por alguna razn la maquina queda fuera de servicio, el autmata queda til para otra mquina o sistema de produccin. b) Desventajas En primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a los tcnicos, pero hoy en da ese inconveniente est solucionado porque las universidades y/o institutos superiores ya se encargan de dicho adiestramiento. Pero hay otro factor importante como el costo inicial que puede o no ser un inconveniente, segn las caractersticas del automatismo en cuestin, dado que el PLC cubre ventajosamente en amplio espacio entre la lgica cableada y el microprocesador es preciso que el proyectista lo conozca tanto en cualidades Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 12como sus limitaciones, por tanto, aunque el coste inicial debe tenerse en cuenta a la hora de decidirnos por uno u otro sistema, conviene analizar todos los dems factores para asegurarnos una decisin acertada. c) Ejemplos de circuitos sin PLC La siguiente figura muestra un tpico circuito de automatismos, Un arrancador Estrella/Tringulo con temporizador, donde por una parte tenemos el circuito de fuerza, que alimenta el motor, y por otra el circuito auxiliar o de mando, que realiza la maniobra de arranque de dicho motor. Fig. 6: Ejemplo de circuitos sin PLC d) Ejemplos de circuitos con PLC La siguiente figura muestra como se realiza el mismo propsito de manera programada, el circuito de fuerza es exactamente el mismo que en la tcnica cableada, sin embargo, el de mando ser sustituido por un autmata programable, al cual se unen elctricamente los pulsadores y las bobinas de los contactores. La maniobra de arranque la realizara el programa que previamente se ha transferido al autmata. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 13 Fig. 7: Ejemplo de circuitos con PLC 2.2. Partes de un PLC La estructura bsica de cualquier autmata es la siguiente: Fuente de alimentacin CPU Mdulos I/O Terminal de programacin Perifricos de comunicacin. 3. ARQUITECTURA DE CONTROL La arquitectura de control es el conjunto de elementos involucrados que regulan el comportamiento de un sistema a controlar, (controladores, sensores, actuadores, sistema de supervisin, buses de comunicacin, etc.) sta tendr xito en funcin a la capacidad de adaptarse a las necesidades especficas de cada proceso, por lo tanto, un sistema de control debe: garantizar la estabilidad, ser robusto frente a perturbaciones, tener alta escalabilidad, ser fcilmente implementable, ser cmodo de operar en tiempo real con ayuda de un ordenador y ser tan eficiente como sea posible de acuerdo al criterio preestablecido, puesto Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 14que en todas industrias se desea que los productos finales de los procesos sean de calidad, a precio competitivo, suministro a la brevedad de tiempo, todos stas caractersticas influyen mucho en la eficiencia del sistema de control. Las necesidades productivas de cada industria marcarn las caractersticas de su sistema de control. Por otra parte, las tecnologas estn cambiando a una enorme velocidad, lo que hace que el predominio de una tecnologa de control, durante un determinado perodo de tiempo, sea ms intenso, de tal manera que hay que ser muy objetivo a la hora de implementar una nueva tecnologa, normalmente se realizaba un control centralizado que podan gestionar cientos de lazos, al seguir avanzando los procesos y las tecnologas apareci la necesidad del control distribuido dividindolas en partes, las cuales eran supervisadas por un sistema superior, que a su vez pasaba la informacin a los sistemas informticos de gestin segn la pirmide o niveles de comunicaciones. 3.1. Sistema de Control Distribuido Control distribuido se denomina a la asignacin de tareas a varios controladores instalados en zonas estratgicas en la planta como muestra en la Fig. 8, en vez de instalar un controlador central de gran capacidad, los pequeos controladores interconectados va un sistema de bus de campo. Presentando las siguientes ventajas: Programacin ms sencilla con programas ms pequeos. Un arreglo ms confiable de la estructura del sistema. Facilidad para ampliar o modificar el sistema. Mayor disponibilidad de informacin en el sistema debido a la presciencia de controladores autnomos. Tiempo de reaccin muy cortos, independiente de los tiempos de operacin de bus. Aunque muchas veces, de forma errnea, son agrupadas dentro del trmino "Bus de Campo", las redes de control distribuido son sistemas de comunicaciones completos, dirigidos fundamentalmente a la transmisin de informacin, que permite la interconexin de mltiples dispositivos de proceso con la inteligencia suficiente como para soportar el protocolo de comunicaciones de la red y para elaborar la informacin que sta requiera. Ejemplos de este tipo de redes seran Ethernet/TCP/IP o Industrial-Ethernet, la diferencia fundamental respecto a los "Buses de Campo" es que para ste caso no se est realizando un clculo multiplexado de bits digitales, si no, que se Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 15establece una comunicacin interactiva entre los diferentes elementos o dispositivos que componen la red, por ejemplo, el centro de control no slo podr parametrizar un dispositivo concreto de la red, si no, que podr modificar ntegramente el programa que dicho dispositivo ejecuta, transferir ficheros, requerir histricos de datos almacenados, etc. Fig. 8: Sistema de control distribuido En general las redes de control distribuido son las ms utilizadas en los sistemas de supervisin y/o adquisicin donde los dispositivos distribuidos disponen de un grado de inteligencia tal que pueden conformar clulas autnomas de control con su propia capacidad de procesado y almacenamiento de la informacin y que, por lo tanto, son totalmente independientes de la existencia o no del ordenador de central de proceso. 3.2. Buses de Campo Bus de campo llamado tambin Fieldbus es relacionado con una red de caractersticas propias, que nos permite conectar dispositivos de campo ubicados en plantas industriales, con el fin que interacten entre ellos, en cierta medida es cierto, pero no es la definicin ms adecuada. Fieldbus se refiere a tecnologas de comunicacin y protocolos usados en automatizacin y control de procesos industriales. La tarea del bus de campo es comunicar los sensores y actuadores con sistemas inteligentes como los PLC y las computadoras, de manera que la informacin que ellos puedan brindar, pueda recorrer el sistema de informacin de toda la planta. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 16El bus de campo debe cumplir estrictamente con los requerimientos de modularidad, seguridad, flexibilidad, resistencia a interferencias, facilidad de instalacin, mantenimiento, programacin, adems debe cumplir principalmente dos aplicaciones diferentes: El control secuencial de las maquinarias o fbricas, donde la proteccin contra el peligro de explosin no es un factor crtico. Se caracteriza por tiempos de reaccin cortos, elevada velocidad de transmisin y longitud de buses de hasta 300 metros. El control de procesos, donde la proteccin contra los peligros de explosin debe ser intrnsecamente segura, es posible tener ciclos de tiempo de 100ms para control y se puede cubrir mayores distancias a 1500 mts. 3.2.1. Buses de Campo Propietario Son aquellos sistemas que se caracterizan por su restriccin de componentes a los productos de un solo fabricante, por lo tanto, no existe compatibilidad con productos de otros fabricantes. Una de las ventajas principales de estos buses de campo cerrados o propietarios es que tienen bajo requerimiento de configuracin y puesta a punto, ya que todos los componentes se obtienen de un solo fabricante. 3.2.2. Buses de Campo Abierto Los buses de campo abierto son todo lo contrario, son sistemas que facilitan la comunicacin entre dispositivos de diferentes sin necesidad de adaptaciones de adicionales, en pocas palabras, los usuarios podrn usar o desarrollar productos basados en estos buses de campo abiertos a un costo razonable y sin mucho esfuerzo, existe una completa disponibilidad de herramientas y componentes de hardware y software. Un bus de campo debe permitir por lo menos tres cosas: Interconectividad: Los diversos fabricantes pueden ser conectados en forma segura al bus. Interoperatibilidad: Es la habilidad para la conexin de diversos elementos de diversos fabricantes. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 17 Intercambio: Los equipos de un fabricante pueden ser reemplazados con una funcionalidad equivalente por equipos de otros fabricantes. Si la interoperabilidad no puede ser lograda, la misma operacin del bus de campo es limitada y tal bus de campo se convierte en una opcin poco til. La ltima meta es la capacidad de intercambio, esto solo puede ser posible si las especificaciones son completas y se cuenta con un apropiado sistema de prueba y validacin de los equipos. Si se selecciona correctamente un bus de campo para una determinada aplicacin se puede ofrecer al usuario muchas ventajas tangibles e intangibles tales como: Reduce la complejidad del sistema de control en trminos de hardware. Permite reducir la cantidad de equipos de control tales como: PLC, DCS, hardware, etc. adicionalmente reduce la necesidad de instalar grandes cabinas de control para tales equipos, como el cableado es drsticamente reducido en el campo, la cantidad de accesorios de montaje tambin se reduce drsticamente. Todo esto implica un ahorro directo y muy significativo de costos. Al reducir los requerimientos de hardware, tambin se reducen los tiempos de instalacin y requerimientos de mano de obra. La implementacin fsica de las instalaciones es mucho ms rpida, adems, las funciones de diagnostico de Fieldbus identifican cualquier error en las conexiones. Debido a que se reduce la complejidad del sistema de control, la etapa de diseo que es la parte de ingeniera se desarrolla en menor tiempo y por tanto el costo es menor. La necesidad de disear complicados esquemas de control y de cableado se simplifica significativamente. Las modificaciones futuras, con actualizacin o ampliaciones que son fcilmente implementadas y a un costo menor. Al seleccionar un sistema reconocido, abierto y bien establecido, el equipo de campo de su planta puede se intercambiable con equipos de otros fabricantes sin preocupaciones por problemas de incompatibilidad. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 18 Los tiempos de parada y perdidas de produccin son reducidos porque los procedimientos de diagnostico y correccin de fallas del sistema Fieldbus permiten tomar acciones rpidamente. En la actualidad existen muchas opciones. Algunos fabricantes han desarrollado sistemas basados en tecnologas disponible (como la interfaz RS-232 o el protocolo MODBUS) con las limitaciones existentes. Otras compaas, sin embargo, han desarrollado nuevos y ms poderosos estndares que ofrecen el manejo de mayores cantidades de informacin a mayor velocidad que MODBUS. Un ejemplo de ellos es PROFIBUS. Podemos listar aquellas que son de gran popularidad. Algunas de ellas son bus de campo completamente definidos, otras son solamente tecnologas bsicas. Algunos son sistemas propietarios y otros de arquitectura abierta. Los siguientes buses de campo son considerados obsoletos, con un buen pasado pero sin mucho futuro: - ModBus - Hart - Data highway - Data highway plus Algunos sistemas con mejor rendimiento: - ProfiBus DP - Allen-Bradley Remote I/O - ModBus Plus - DeviceNet - FIPIO - AS-I - SINEC - FIP - Omron Sysmac - Smart Distribuited System - ProfiBus FMS 4. HMI La sigla HMI es la abreviacin en ingles de interfaz Hombre Maquina. Los sistemas HMI podemos pensarlos como una ventana de un proceso, sta ventana puede estar en dispositivos especiales como paneles de operador o en una computadora, los sistemas HMI Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 19en computadoras se los conoce tambin como software HMI o de monitoreo y control de supervisin como indica la Fig. 9. Las seales del proceso son conducidas al HMI por medio de dispositivos como tarjetas de entrada y salida en la computadora, PLCs, RTU o variadores de velocidad de motores cuya comunicacin debe ser entienda por el HMI. Las funciones del HMI es de monitorear los datos de la planta en tiempo real, estos datos se pueden mostrar como nmeros, texto o grficos que permitan una lectura ms fcil de interpretar. La supervisin permite junto con el monitoreo la posibilidad de ajustar las condiciones de trabajo del proceso directamente desde la computadora. Las alarmas tienen la capacidad de reconocer eventos excepcionales dentro del proceso y reportar estos eventos. Las alarmas son reportadas basadas en lmites de control pre-establecidos. El control del HMI tiene la capacidad de aplicar algoritmos que ajustan los valores del proceso y as mantener estos valores dentro de ciertos lmites, sin embargo, la aplicacin de sta funcin desde un software corriendo en una PC puede quedar limitada por la confiabilidad que quiera obtenerse del sistema. Tambin tienen la capacidad de muestrear y almacenar en archivos, datos del proceso a una determinada frecuencia. Este almacenamiento de datos es una poderosa herramienta para la optimizacin y correccin de procesos. Fig. 9: HMI Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 205. SCADA 5.1. Concepto Bsico de Sistemas SCADA Los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) son aplicaciones de software, diseadas con la finalidad de controlar y supervisar procesos a distancia. Se basan en la adquisicin de datos de los procesos remotos. Es una aplicacin de software, especialmente diseada para funcionar sobre ordenadores en el control de produccin, proporcionando comunicacin con los dispositivos de campo, controladores autnomos, autmatas programables, etc. controlando el proceso de forma automtica desde una computadora, adems, enva la informacin generada en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como hacia otros supervisores dentro de la empresa, es decir, que permite la participacin de otras reas como por ejemplo: control de calidad, supervisin, mantenimiento, etc. Cada palabra de SCADA (Supervisin, Control y Adquisicin de datos) involucran muchos subsistemas, por ejemplo, la adquisicin de los datos puede estar a cargo de un PLC (Controlador Lgico Programable) el cual toma las seales y las enva a las estaciones remotas usando un protocolo determinado. Las tareas de Supervisin y Control generalmente estn ms relacionadas con el software SCADA, en el operador puede visualizar en la pantalla del computador de cada una de las estaciones remotas que conforman el sistema, los estados de sta, las situaciones de alarma y tomar acciones fsicas sobre algn equipo lejano, la comunicacin se realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo esto se ejecuta normalmente en tiempo real, y estn diseados para dar al operador de planta la posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos. Estos sistemas actan sobre los dispositivos instalados en la planta, como son los controladores, autmatas, sensores, actuadores, registradores, etc. Adems permiten controlar el proceso desde una estacin remota, para ello el software brinda una interfaz grfica que muestra el comportamiento del proceso en tiempo real. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 215.2. Funciones Principales Del Sistema SCADA a) Supervisin Remota De Instalaciones Y Equipos: Permite al operador conocer el estado de desempeo de las instalaciones y los equipos alojados en la planta, lo que permite dirigir las tareas de mantenimiento y estadstica de fallas. b) Control Remoto De Instalaciones Y Equipos: Mediante el sistema se puede activar o desactivar los equipos remotamente (por ejemplo abrir vlvulas, activar interruptores, etc.) de manera automtica y tambin manual, adems, es posible ajustar parmetros, valores de referencia, algoritmos de control, etc. c) Procesamiento De Datos: El conjunto de datos adquiridos conforman la informacin que alimenta el sistema, esta informacin es procesada, analizada, y comparada con datos anteriores, y con datos de otros puntos de referencia, dando como resultado una informacin confiable y veraz. d) Visualizacin Grfica Dinmica: El sistema es capaz de brindar imgenes en movimiento que representen el comportamiento del proceso, dndole al operador la impresin de estar presente dentro de una planta real. Estos grficos tambin pueden corresponder a curvas de las seales analizadas en el tiempo. e) Generacin De Reportes: El sistema permite generar informes con datos estadsticos del proceso en un tiempo determinado por el operador. f) Representacin Se Seales De Alarma: A travs de las seales de alarma se logra alertar al operador frente a una falla o la presencia de una condicin perjudicial o fuera de lo aceptable. Estas seales pueden ser tanto visuales como sonoras. g) Almacenamiento De Informacin Histrica: Se cuenta con la opcin de almacenar los datos adquiridos, esta informacin puede analizarse posteriormente, el tiempo de almacenamiento depender del operador o del autor del programa. h) Programacin De Eventos: Esta referido a la posibilidad de programar subprogramas que brinden automticamente reportes, estadsticas, grfica de curvas, activacin de tareas automticas, etc. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 226. RELAVES Los relaves son desechos txicos subproductos de procesos mineros, usualmente una mezcla de tierra, minerales, productos qumicos y agua. Los relaves contienen altas concentraciones de qumicos y elementos que alteran el medio ambiente, por lo que deben ser transportados y almacenados en "tanques o pozas de relaves" donde lentamente los contaminantes se van decantando en el fondo y el agua es recuperada. El material queda dispuesto como un depsito estratificado de materiales slidos finos. El manejo de relaves es una operacin clave en la recuperacin de agua y evitar filtraciones hacia el suelo. Dado que el costo de manejar este material es alto, las compaas mineras intentan localizar los "tanques o pozas de relave" lo ms cerca posible a la planta de procesamiento de minerales, minimizando costos de transporte y reutilizar el agua contenida. 7. CIANURACIN 7.1. Cianuracin dinmica En este proceso en movimiento o llamado tambin agitacin, cuyo objetivo es de mantener la pulpa en agitacin, obedece a la intencin de acelerar el proceso de disolucin y exposicin de las partculas metlicas a la accin del agente disolvente. Frecuentemente este tipo de operaciones pueden ser continuas, es decir, que en simultaneo puede irse alimentando el material al proceso y al mismo tiempo puede ocurrir la descarga del material procesado. En general este tipo de plantas suelen ser continuas, es decir que la pulpa es alimentada desde un primer tanque y a lo largo del proceso va fluyendo hasta un ltimo tanque donde, ya se le ha extrado el oro al mineral. En este proceso suele requerir de un tiempo de proceso (tiempo de residencia) de aproximadamente 18 horas, aunque eventualmente puede haber materiales que requieren mayor tiempo, si la intencin es de alcanzar mayores recuperaciones, sin embargo se debe evaluar el costo, porque no siempre el alcanzar altas recuperaciones resulta siendo lo ms rentable teniendo en cuenta que un proceso ms largo implica mayores gastos. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 23a) Tanques agitadores mecnicos En este tipo de operacin se usan plantas en las que la pulpa circula en tanques de metal, usualmente cilndricos, en los que el material slido es mantenido en suspensin agitada mediante el uso de motores. b) Tanques agitadores neumticos Es una operacin similar a la anterior, es decir que tambin se tratan de tanques metlicos para agitar la pulpa pero con la diferencia que la suspensin de la pulpa se efectan mediante el bombeo del aire en la base del tanque (llamados pachuca), muchos expertos consideran que adems de esta forma se puede acelerar las reacciones debido a la gran cantidad de aire que se introduce a la pulpa. 7.2. Cianuracin Esttica Se define como aquellas en las que el material slido que se procesa no es sometido a movimiento, es decir que durante el proceso el mineral o relave se mantiene quieta. En este tipo de proceso el costo operativo suele ser bajo dado que no hay gasto de energa, adems son los tpicos procesos de bajos costo de capital, o sea inversin relativamente baja en funcin del tamao de planta segn el tonelaje, aplicado en mtodos de Cianuracin convencional. 8. MTODOS LIXIVIANTES El trmino lixiviacin se define como un proceso hidro-metalrgico, significa que con la ayuda del agua como medio de transporte, se usan qumicos especficos para separar los minerales valiosos (y solubles en dichos lquidos) de los no valiosos. Este proceso permite trabajar yacimientos que suelen ser calificados de baja ley (y por tanto de ms alto costo de produccin por tonelada) siempre que la operacin minera involucre una actividad a gran escala, es decir, que la lixiviacin es un proceso de recuperacin que har econmico un proyecto conforme se trabajen mayores volmenes de material, en la actualidad los mtodos lixiviantes trabajan normalmente con cianuro. A continuacin algunos mtodos lixiviantes. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 248.1. Mtodos de Cianuracin La decisin de aplicar tal o cual mtodo de Cianuracin a los minerales para recuperar el oro, es eminentemente econmica, previa evaluacin metalrgica, para cada uno de los casos tenemos los siguientes mtodos: - Mtodo de cianuracin tipo DUMP LEACHING - Mtodo de cianuracin tipo HEAP LEACHING - Mtodo de cianuracin tipo VAT LEACHING - Mtodo de cianuracin tipo CIANURACION POR AGITACION En todos los mtodos de Cianuracin del oro se va a obtener una solucin cargada de oro, la recuperacin o captacin del oro en solucin se logra en dos forma una es la del Carbn activado en CIC (Carbn en columna) o en CIP (Carbn en pulpa). La otra forma de recuperar el oro en solucin es la del Merril Crowe, que es la precipitacin del oro con polvos de Zinc. 8.1.1. Mtodo de Cianuracin tipo DUMP LEACHING Este mtodo consiste en el amontonamiento del mineral tal como sale de la Mina, con el menor manipuleo del material, se procesan en gran volumen (millones de toneladas) con camas de una altura de ms de 80 metros, su sistema de riego es por goteo con soluciones cianuradas de bajsima concentracin, los contenidos de oro en los minerales es bajo estn alrededor de 1 gramo por tonelada de mineral. 8.1.2. Mtodo de Cianuracin tipo HEAP LEACHING Este mtodo es similar al Dump Leaching, es el apilamiento o lo que es lo mismo formar pilas de mineral para ser rociadas por soluciones cianuradas por el sistema de goteo, aspersin o tipo ducha. El volumen de material es menor que el Dump pero los contenidos de oro son mayores a 1 gramos por tonelada, lo que permite en la mayora de las operaciones Heap una etapa de chancado a un tamao de de pulgada al 100 %. En muchas partes del mundo se continua haciendo Heap leach con chancado del mineral, aprovechando la alta porosidad que tienen los minerales. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 258.1.3. Mtodo de Cianuracin tipo VAT LEACHING El nombre del mtodo est referido a que el mineral esta en un recipiente tipo Batea, entonces el mtodo Vat leaching sera el acumulamiento de mineral en una batea o un equivalente que puede ser pozas de concreto o mantas transportables, en el que se agrega las soluciones cianuradas por inundacin, las operaciones pueden ser de diverso tamao, las leyes en oro deben justificar la molienda, previamente a los riegos de soluciones cianuradas, se realiza una aglomeracin al material molido. Este mtodo mayormente se aplic a los relaves de amalgamacin de la zona, por los costos bajos y la metodologa casi artesanal, en el sistema de mantas transportables. 8.1.4. Mtodo de Cianuracin por agitacin La Cianuracin por Agitacin es el Mtodo que requiere de la mxima liberacin del mineral, para obtener buenas recuperaciones en oro, si el oro es ms expuesto a las soluciones cianuradas, mayor ser su disolucin del oro. La recuperacin de oro de las soluciones ricas se realiza en dos formas: una es la del Carbn activado (CIP) y la otra tcnica es la de precipitar con polvos de zinc (Merril Crowe). Finalmente, hay que usar algunas tcnicas como la Desorcin del carbn activado, la electro deposicin del oro y la Fundicin y Refinacin del oro para obtener el oro de alta pureza. 8.2. Cianuracin por Agitacin en la Unidad Minera Orcopampa La agitacin puede ser considerada como el mtodo mecnico de mezcla de pulpa con un exceso de aire, en tanques circulares de capacidad suficiente para permitir el equilibrio del oro a disolverse en la solucin cianurada, siendo el cianuro el agente lixiviante. Estos agitadores son de varios tipos de construccin, siendo divididos bsicamente de dos tipos principales, es decir aquellos que dependen completamente de elevadores de aire y en segundo lugar aquellos que dependen de una combinacin de aire y agitacin mecnica. En la unidad minera Orcopampa el proceso de flotacin antiguamente utilizado era poco eficiente, por ejemplo si en una tonelada de mineral haba 10 gramos con este mtodo solo se recuperaba 6 gramos, el resto se iba a las canchas de relaves. El Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 26proceso de lixiviacin actual consiste en la cianuracin por agitacin, permitiendo recuperar un 95% del total de oro. Estudios realizados hace algunos aos, demostraron que en las relaveras antiguas existe un promedio de 6 gramos por tonelada de relave seco, la cual hizo realizar estudios de factibilidad para implementar una nueva planta, no se realizo dicha planta porque aun no era rentable, pero gracias al aumento del precio del oro en los ltimos aos, fue posible que se aprobara el proyecto para volver a procesar el relave seco mediante la tcnica de cianuracin por agitacin para recuperar el oro que se perda por la poca eficiencia de la tcnica antigua de recuperacin de oro, realizando clculos de cuantas toneladas de relave seco hay en las relaveras, y de la capacidad de procesamiento de la planta, de tal manera que se pretende procesar todo el relave acumulado durante aos. 9. CARBN ACTIVADO El carbn activado, es un material de carbn poroso, un material que se ha sometido a reaccin con gases oxidantes (como CO2 o aire), o con vapor de agua, o bien a un tratamiento con adicin de productos qumicos como el H3PO4, durante (o despus) de un proceso de carbonizacin, con el objeto de aumentar su porosidad. Los carbones activados poseen una capacidad de adsorcin elevada y se utilizan para la purificacin de lquidos y gases. Mediante el control adecuado de los procesos de carbonizacin y activacin se puede obtener una gran variedad de carbones activados que posean diferentes distribuciones de tamao de poros. El carbn activado que se produce artificialmente de manera que exhiba un elevado grado de porosidad y una alta superficie interna, estas caractersticas, junto con la naturaleza qumica de los tomos de carbono que lo conforman, le dan la propiedad de atraer y atrapar de manera preferencial ciertas molculas del fluido que rodea al carbn, a esta propiedad se le llama adsorcin, al slido se le denomina adsorbente y a la molcula atrapada, adsorbato. Prcticamente cualquier material orgnico con proporciones relativamente altas de carbono es susceptible de ser transformado en carbn activado. Los carbones activados obtenidos industrialmente pueden provenir de, turba, lignito y otros carbones minerales, as como de diferentes polmeros y fibras naturales o sintticas, los residuos de madera, frutos secos, as Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 27como las semillas de algunas frutas junto con los carbones minerales y el coque de petrleo, son los precursores ms usados, etc. Uno de los proceso para estos elementos es que se granula y se tamiza en diversos tamaos, especialmente en el mtodo de Cianuracin Carbn en Pulpa o cianuracin por agitacin. 9.1. El Carbn Activado en la Cianuracin Las paredes internas y externas del carbn activado est formado por macro poros y micro poros donde por atraccin electrosttica se aloja los complejos cianurados de oro y otros, esta etapa se llama ABSORCIN, la velocidad de cintica de absorcin del oro es alta y en menor grado son las de la plata y mercurio, la proporcin de carbn que se alimenta al proceso es de acuerdo a un balance de metales y las capacidades de captacin de oro o metal por al carbn est de acuerdo a la calidad y cantidad de carbn usado. Se conoce que un carbn calgon (el ms duro), tiene una capacidad de captacin de 30 a 40 gramos de metal por kilogramo de carbn, estas eficiencias van perdiendo a medida que se sigue reutilizando en los procesos, unos 20 usos sera el optimo para descartarlo. La reactivacin de carbn activado es de dos clases. La ms simple es el ataque cido (clorhdrico) para limpiar las impurezas de los macro poros (sulfatos, carbonatos, etc.) y la reactivacin trmica se realiza para devolverle la eficiencia de captacin de metales, limpia los micro poros, en la mayora de casos es ms econmico reponer carbn nuevo en un porcentaje que hacerle servicio de Reactivacin trmica. 10. ESPESADOR 10.1. Principio de Operacin Un espesador es un aparato de separacin continua de solido liquido, en el que los slidos en suspensin se dejan decantar, produciendo un rebose de agua clarificada y un lodo concentrado en la descarga, cuando en la separacin se produce una decantacin y un posterior espesamiento de los lodos estamos hablando entonces de un espesador. Generalmente son circulares, la alimentacin se realiza por tubera a una campana central, que sirve como reparto y de zona tranquilizadora, con una altura tal que no influya en la zona inferior de compactacin. El fondo debe tener una Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 28pendiente mnima de los 10 grados. En un espesador, el grupo motriz se halla instalado en el centro de la pasarela y mediante acoplamiento rgido, acciona el eje central en cuya parte inferior se hallan sujetos los brazos rascadores. El barrido y transporte de los fangos decantados hacia el centro se realiza con unas rasquetas del tipo espina de pez. Los fangos producidos en el tratamiento del agua poseen ms del 95% de agua, por lo que ocupan volmenes importantes, ello hace necesario un tratamiento para modificar sus caractersticas y permitir unas condiciones tales que su evacuacin y disposicin final sean ptimas desde el punto de vista sanitario, medio ambiental y de su manejo. La etapa de espesamiento incluye para reducir el volumen de los fangos mediante concentracin o eliminacin parcial de agua, finalmente se extrae el fango ya procesado mediante una tubera que se encuentra por la parte central debajo del espesador. 10.2. Tipos de Espesamientos Los tipos ms frecuentes de espesamientos: Espesamiento por gravedad Espesamiento por flotacin Espesamiento por centrifugacin (casi no usado) El tipo de espesamiento a aplicar y su compactacin dentro de la lnea de fango, depende de la procedencia del fango a espesar y del tipo de tratamiento a efectuar, los ms usados son espesamiento por gravedad y flotacin. a) Espesamiento por gravedad Este mecanismo como indica la Fig. 10 se utiliza para la mezcla y homogeneizacin de fangos de distintos orgenes, de accionamiento central mediante cabeza de mando o de accionamiento central con motoreductor. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 29 Fig. 10: Espesador por gravedad 1. Cabeza de mando 5. Piquetas de espesamiento 2. Cilindro de distribucin 6. Barredores o rasquetas de fondo 3. Eje 7. Pasarela 4. Barredor de pozos de lodos Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 30b) Espesamiento por flotacin Este mecanismo como indica en la Fig. 11 se utiliza para la flotacin de fangos, accionamiento mediante aire disuelto con recirculacin de sobrenadantes. Fig. 11: Espesador por flotacin 1. Grupo motorreductor 6. Tolva de flotantes 2. Eje central 7. Cojinete eje central 3. Mecanismo de barrido supercial 8. Puente 4. Vertedero y pantalla reflectora 9. Escalera 5. Cilindro de distribucin 10. Pasarela c) Espesamiento por centrifugacin La centrifugacin tiene una aplicacin limitada como sistema de espesado en una depuradora. Alternativa vlida para cualquier tipo de fango, aunque est ms indicada para concentrar fangos muy hidrfilos (que difcilmente liberan el agua que contienen), de difcil compactacin. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 31 CAPITULO III LAZOS DE CONTROL 1. NIVEL DE INTERFASE EN EL ESPESADOR. En los procesos mineros se requieren grandes cantidades de agua para separar el mineral de la ganga, es por este motivo que conservar el agua es una necesidad y ms aun en lugares donde el agua es escasa, en este caso para reciclar el agua se usa un decantador, llamado comnmente espesador, como sabemos, la rastra de un tanque espesador se desplazar a velocidad constante dentro de la pulpa en su fondo, esta accin de barrido de las paletas genera un efecto de reaccin en forma de par resistente que es transmitida a travs del eje central hasta los accionamientos de los cabezales (engranajes), estos elementos mecnicos sometidos a esfuerzos variables, van a sealar por medio de sus indicadores los niveles de par que estn soportando en cada instante de tiempo. La magnitud del par de arrastre estar condicionada por el grado de compactacin de la pulpa decantada y a su vez en funcin directa de la altura de la columna de slidos. En un proceso de espesamiento de pulpa, cuanto ms alta esta la interfase mayor ser el contenido en slidos en el underflow. Lo que es lo mismo su densidad aumentara y consecuentemente el par necesario para el arrastre se incrementara en igual medida. Por lo tanto un indicador de nivel de interfase es de mucha importancia, se han reportado casos en que el nivel de pulpa iba aumentando y sin tomar accin alguna el cual evite que el sistema de la rastra se detenga, pues cuando llega el lmite de sobreesfuerzo detiene el movimiento de la rastra el Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 32cual es un problema muy serio y toma varios das volver a arrancar el sistema de la rastra. El nivel de interfase tampoco puede ser muy bajo pues a la descarga del espesador se requiere que la pulpa tenga una densidad adecuada para la siguiente etapa, por este motivo se usa floculante el cual es una sustancia que acelera el proceso de sedimentacin, es decir provoca que los slidos en suspensin caigan con mayor fluidez. 2. CONTROL DE DENSIDAD El control de densidad se realiza en la descarga del espesador, consiste en realizar una medicin de la densidad de la pulpa a la salida del espesador, de acuerdo al valor de densidad deseado, se controlara las vlvulas para enviar la pulpa hacia la siguiente etapa o recircular la pulpa hasta que llegue a tener una densidad apropiada. La etapa de cianuracin requiere que la pulpa tenga un nivel de densidad apropiado. Fig. 12: Proceso de control de densidad Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 33VE = ON VHT = OFF BOMBA = ON Densidad >= 1,4 g/ml ESPESADOR VHT = ON DELAY = 3 SEG VE = OFF HOLDING TANK VE = ON DELAY = 3 SEG VHT = OFF Procedimiento Observamos en la Fig. 12, dos electrovlvulas (ON OFF) que la hemos llamado vlvula VE permite el retorno de la pulpa al espesador y la vlvula VHT permite el paso de la pulpa al Holding tank, con el densmetro colocado antes de las vlvulas se realiza un control de densidad. La vlvula VE se encuentra normalmente abierta y la vlvula VHT se encuentra normalmente cerrada, se arranca la bomba y la pulpa se recircula, es decir, vuelve al espesador, cuando el densmetro indique una densidad de pulpa mayor o igual que 1,4 g/ml la vlvula VHT se abrir y tres segundos despus la vlvula VE se cerrar, dejando pasar la pulpa hacia el holding tank. Una vez que la densidad de la pulpa tenga un valor menor a 1,4 g/ml entonces la vlvula VE se abrir y tres segundos despus la vlvula VHT se cerrar permitiendo que la pulpa ingrese nuevamente hacia el espesador, luego se repite el proceso en funcin al valor o rango de densidad deseada Fig. 13: Diagrama de flujo de control de densidad SI NO Densidad < 1,4 g/ml NO SI Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 343. CONTROL DE FLUJO MASA El control de Flujo-masa es de mucha importancia pues permitir que se tenga un control de las toneladas que se desea procesar, as como conocer el balance de las toneladas procesadas mensualmente, el clculo de las toneladas por hora que se procesan resulta de las variables medidas como es el flujo y la densidad a la descarga del holding tank la cual es bombeada hacia la siguiente etapa y controlado el flujo por un variador de velocidad, el Set Point, un valor en toneladas hora, de tal manera que al ingresar en la computadora de supervisin y control, el PLC se encarga de controlar el flujo-masa mediante un control PID variando la velocidad de la bomba de descarga del holding tank. Fig. 14: Proceso de control de flujo masa Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 35BOMBA DESCARGA HOLDING TANK = ON LECTURA VARIABLES DENSIDAD Y FLUJO CALCULO VARIABLE FLUJOMASA INGRESAR VALOR DESEADO FLUJOMASA CONTROL PID DEL PLC MEDIANTE VARIADOR BOMBA DE DESCARGA Procedimiento Observamos en la Fig. 14 muestra el diagrama de los equipos de medicin como el flujmetro y el densmetro, la variable a controlar es indirecta pues es el resultado de una operacin entre las variables de la densidad de la pulpa y el flujo a la descarga del holding tank y la gravedad especifica de los slidos, mediante un control PID la variable manipulada es la seal de corriente de la salida analgica (4-20mA) que ingresa al variador de velocidad el cual alterar la velocidad de descarga, variando indirectamente el valor de flujo-masa, el Set Point es modificado segn los requerimientos de planta mediante la PC de control y supervisin. Fig. 15: Diagrama de flujo de control de flujo masa Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 364. IMPORTANCIA DEL pH EN EL TANQUE DE CIANURACIO # 1 El pH determina la acidez o alcalinidad de una sustancia. Se entiende por acidez la capacidad de una sustancia para aportar a una disolucin acuosa de iones de hidrgeno (H) al medio. La alcalinidad o base aporta iones de hidroxilo OH al medio, por lo tanto, el pH mide la concentracin de iones de hidrgeno o hidroxilo de una sustancia. El pH posee una escala propia que indica con exactitud un valor que en la mayora va del nmero 0 al 14. Si el pH es de cero a seis, la solucin es considerada cida, por el contrario, si el pH es de ocho a catorce, la solucin se considera alcalina. Si la solucin posee un pH siete, es considerada neutra. Sin embargo el pH siete neutro se limita con seguridad, tan slo a las soluciones acuosas, pues las que no son, si no estn a una temperatura y presin normal, el valor de la neutralidad puede variar. Para evitar la prdida de cianuro por hidrlisis (generacin de gas cianhdrico, CNH, altamente venenoso) y para neutralizar los componentes de acides, se mantiene el pH alcalino el cual se controla con cal. Se adiciona lo necesario para mantener la concentracin en la solucin por encima de 100 gr/m3. El rango deseado de pH en los tanques de cianuracin debe estar entre 10,5 y 11,0 se realiza un control PID ingresando una cierta cantidad de cal la cual ser controlada por una vlvula proporcional neumtica. Fig. 16: pH en el tanque cianuracin #1 ~~Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 37INGRESO DE CAL INGRESO DE SET POINT LECTURA DE VARIABLE CONTROL PID DEL PLC TANQUE AGITADOR CIANURACIN 1 = ON Fig. 17: Diagrama de flujo del pH en el tanque de Cianuracin #1 5. INPORTANCIA DEL OXIGENO DISUELTO EN EL TANQUE DE CIANURACION # 1 La cantidad de oxigeno disuelto en soluciones diluidas depende de cuatro factores: La altitud (presin baromtrica), La temperatura de la solucin, El tipo e intensidad de agitacin, La fuerza inica de la solucin, a bajas concentraciones de cianuro la presin de oxigeno no tiene efecto sobre la velocidad de disolucin de oro. Sin embargo, a elevadas concentraciones de cianuro, donde la velocidad de disolucin es independiente de la concentracin del solvente, la velocidad de reaccin depende de la presin de oxigeno. Con una oxigenacin eficiente, se espera incrementar la velocidad de cianuracin (ahorrando costos de capital) y la recuperacin de oro, adems de disminuir el consumo de cianuro (por la destruccin de cianicidas). Mientras ms largo sea el tiempo de cianuracin requerido para alcanzar una recuperacin deseada, mayor ser la capacidad de los tanques de cianuracin. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 386. CONTROL DE NIVEL DE AGUA Con el fin de reutilizar el agua de proceso se determina colocar un tanque de agua con dimensiones de 4.5 metros de dimetro y 7.5 metros de altura, en el cual ingresar agua de proceso proveniente del rebose del espesador para evitar que el agua en el tanque se llene y se derrame se planea un control de nivel, el cual actuara de la siguiente manera: cuando el controlador detecte un nivel alto de 7,0 metros la accin a tomar es arrancar la bomba de descarga para trasladar el agua hacia una poza de mayor volumen, y cuando el nivel del tanque indique nivel, bajo 0.5 metros entonces esta bomba se apagar. Fig. 18: Proceso de control de nivel de agua Entonces en el tanque de agua el sensor medir constantemente el nivel del agua y de acuerdo al nivel el PLC arrancar o detendr la bomba 100-MPU-004, para mayor seguridad en el control de nivel, se pueden colocar switchs de nivel el cual indiquen al PLC que el nivel del agua ya sobrepaso cierto nivel. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 39ARRANCAR BOMBA 100-MPU-004 LECTURA DE VARIABLE NIVEL EN TANQUE DE AGUA DETENER BOMBA 100-MPU-004 NIVEL > 7,0 NIVEL < 0,5 Diagrama de flujo Fig. 19: Diagrama de flujo de control de nivel de agua 7. CONTROL DE NIVEL EN EL HOLDING TANK El control de nivel en el holding tank tiene dos propsitos el primero es no permitir que la pulpa rebose, el segundo es no permitir que la pulpa tenga un nivel menor al nivel de los agitadores, la altura del holding tank es de 12,5 metros, de acuerdo al nivel que indique el sensor de nivel actuar sobre el motor del agitador del holding tank o mandara una seal al PLC M340 el cual har recircular la pulpa a la descarga del espesador, el controlador actuara en tres niveles: - El primero es el nivel bajo: si el nivel de la pulpa est por debajo del valor que es aproximadamente 7 metros el motor del agitador no arrancar, solo si el nivel est por encima de 7 metros este arrancar. SI SI NO NO Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 40- El segundo nivel: si el nivel de la pulpa est por encima de 12 metros entonces se activar una alarma la cual avisar al operador para que pueda tomar acciones para no dejar que la pulpa se derrame. - El tercer nivel: si el nivel de la pulpa est por encima de 12,3 metros enviara una seal al PLC M340 para que recircule la pulpa a la descarga del espesador y as evitar que el holding tank se llene completamente y se desperdicie pulpa. Fig. 20: Proceso de control de nivel en el holding tank Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 41LECTURA DE NIVEL MOTOR ON 200-MMX-001 ALARMA POR 60s. NIVEL > 7,0 NIVEL > 12,0 NIVEL > 12,3 SEAL A PLC M340 MOTOR OFF 200-MMX-001 Fig. 21: Diagrama de flujo de control de nivel en el holding tank SI SI SI NO NO NO Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 42CAPITULO IV SELECCIN DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS 1. CRITERIOS DE SELECCIN DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE CONTROL 1.1. Instrumentos de Medicin Los instrumentos de medicin como son los sensores cuya determinacin de seleccin adecuada para una determinada aplicacin en algn proceso, esto llevara a una mejor medicin en las variables, de tal manera que esto mejorara el proceso hacindolo ms eficiente. La exigencia en los procesos industriales nos lleva a realizar una mejor eleccin de los sensores de tal manera que debe ser capaz de controlar, mantener constante y transformar magnitudes fsicas o qumicas, llamadas variables de instrumentacin, en magnitudes elctricas, las variables de instrumentacin dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumnica, distancia, aceleracin, inclinacin, desplazamiento, presin, fuerza, torsin, humedad, pH, etc. Una magnitud elctrica obtenida puede ser una resistencia elctrica (como en una RTD), una capacidad elctrica (como en un sensor de humedad), una tensin elctrica (como en un termopar), una corriente elctrica (como un fototransistor), etc. Al adquirir un sensor, nos encontramos con variedades de precios, este factor no es tan importancia si se requiere que el proceso sea ms eficiente, lo que es importante son Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 43las caractersticas del instrumento y de simple instalacin dejando de lado el valor. Es necesario al hacer la seleccin de un sensor saber si debe soportar el ambiente industrial incluyendo al polvo, humedad, corrosin, ruido elctrico, etc. Todos estos factores pueden llevar a que exista una variacin en la medicin del sensor. La compatibilidad de la seal de salida de los sensores debe de ser compatible en los buses de comunicacin con las dems seales provenientes de instalaciones como hidrulicas, neumticas, analgicas, digitales, etc. Para que luego sean medidas, controladas y supervisadas. Al realizar la seleccin de equipos de medicin radiactivos, hay que tener en cuenta la instalacin, la ubicacin y analizar si no afecta al fluido a medir. Resumiendo las principales consideraciones que se deben de hacer al seleccionar un sensor son: Las caractersticas satisfacen al proceso Trabajan en un ambiente industrial en condiciones altas Tienen el rango apropiado de trabajo La seal de salida es la apropiada para el sistema El sensor deber de ser capaz de soportar un sobredimensionamiento Tipo de precauciones con la posibilidad de causar daos en el ambiente o al personal de trabajo, etc. 1.2. Vlvulas de Control En los proceso se requieren adems del buen funcionamiento de las vlvulas de control en vez de su costo y que el mantenimiento sea bajo, para poder sostener la produccin. Por lo tanto es imperativo que al requerirse las vlvulas de control se consideren las especificaciones que deben de cumplir adems de las condiciones operativas. Las especificaciones para vlvulas de control son lo que indica lo mnimo que debe de contener una vlvula para satisfacer todas las condiciones de operacin, el tipo de aplicacin y los requerimientos del usuario. Todas las especificaciones se relacionan con las partes de la vlvula de control y el flujo de fluidos Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 44Las especificaciones de fabricacin mencionan cmo deben de disearse y calcularse las diferentes partes de la vlvula de control en funcin de los datos y detalles de operacin y diseo y de los requerimientos del usuario. Cuando un usuario solicita una vlvula de control para una construccin nueva o en sustitucin de una vlvula existente, debe de dar junto con los datos de operacin, las especificaciones. Unas de las caractersticas principales de diseo de las vlvulas, sean manuales o vlvula de control automtica es el material de la cual est construida que permita soportar las pruebas en un ambiente industrial: 1.3. Equipos de Control 1.3.1. Controlador Lgico Programable Al realizar la seleccin de un controlador se debe tener en cuenta la escalabilidad ya que las plantas industriales tienden cada vez a requerir ms necesidades o tambin por la necesidad de hacer crecer la produccin. El controlador debe tener la capacidad de lo que requiere un proceso para esto se debe tener en cuenta lo siguiente: Alimentacin de energa Fuente de alimentacin Mdulos de entrada y salida caractersticas del procesador Capacidad de memoria Tipos de lenguaje de programacin Tipo de comunicacin Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 452. SELECCIN DE INSTRUMENTOS Y EQUIPO DE CONTROL 2.1. Seleccin de Instrumentos Los criterios de seleccin mencionados es un punto de obligacin para un diseo en una planta o un proceso de tal manera que evita de inversiones en desventaja o gastos innecesarios para la empresa, y permite el mejor desempeo de los equipos para con los procesos permitiendo una mejor eficiencia. Analizando el proceso de retratamiento del relave en funcin a los fluidos y seales a controlar y medir, para el mejor trabajo de todo el sistema se procedi a la seleccin de los instrumentos y equipos de control 2.1.1. Sensor Ultrasonido De Nivel Marca : HAWK Modelo : AWLI2 Cantidad : 2 Caractersticas: Distancia mxima y mnima sin contacto. 6m (20 pies) mx. / 300mm (12 ") Temperatura mxima de funcionamiento 60C / 140F Voltaje de funcionamiento 12 - 30Vdc 90 - 265Vac 50/60Hz Salida Analgica 4 -20mA (750ohms con suministro 24Vdc) (400ohms Interno) Amplia gama de comunicaciones HART, GOSHAWK, MODBUS Precisin electrnica - +/- 0.25% de mximo rango - Bajo coste de instalacin. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 46- Alta potencia y claridad de la seal - Bajo costo por punto. - Programable en modo a prueba de fallos - GSM / CMDA opciones remotas de configuracin. Proteccin IP67, NEMA 4x Este sensor transmite una seal acstica de alta potencia mediantes pulsos que se refleja en la superficie del lquido que se deber medir. La seal reflejada es procesada utilizando especialmente software, desarrollado para mejorar o compensar la seal, para que sea correcta y rechazar falsos ecos. Debido a la alta potencia emitida mediante pulsos, las prdidas tienen un efecto menor en los quipos de ultrasonido. Cuando dichos pulsos son reflejados por un objeto ya sea la superficie, se recibe el eco correspondiente y se transforma en una seal elctrica. La deteccin del eco incidente depende de su intensidad y sta de la distancia entre el objeto y el detector. Los sensores de ultrasonido trabajan midiendo el tiempo de propagacin del eco, es decir, el intervalo de tiempo que media entre el impulso emitido y el eco del mismo. Debido al diseo de los sensores, el ultrasonido se emite en forma de cono. Los objetos reflectantes slo se detectan si se encuentran dentro de dicho cono ultrasnico. Por motivos fsicos no es posible evaluar ecos en la zona denominada ciega y situada entre la superficie del sensor y la zona de deteccin. Los ultrasonidos son antes que nada sonido, exactamente igual que los que omos normalmente, solo que tienen una frecuencia mayor que la mxima audible por el odo humano. sta comienza desde unos 16 Hz y tiene un lmite superior de aproximadamente 20 KHz, mientras que nosotros vamos a utilizar sonido con una frecuencia de 40 KHz, a este tipo de sonidos lo llamamos Ultrasonidos. El funcionamiento bsico de los ultrasonidos como medidores de distancia se muestra de una manera muy clara en el siguiente esquema, donde se tiene un receptor que emite un pulso de ultrasonido que rebota sobre un determinado objeto y la reflexin de ese pulso es detectada por un receptor de ultrasonidos: Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 47 Fig. 22: Medidor de nivel por ultrasonido 2.1.2. Densmetro Radiactivo Marca : Thermo Fisher Modelo : Density Pro+ Cantidad : 2 Caractersticas: Potencia de Entrada En DC 24 VDC (20-28 V), 12 W estndar 12 VDC (9-15 V), 15 W opcional Potencia de Entrada En Ac 110/220 VAC (100-240 V), 50/60 Hz, 25 VA opcional Salida de Corriente 3.8-20.5 mA DC (rango ajustable) Comunicacin Serial RS-232: Un bloque de terminales RS-485: Un bloque de terminales Comunicacin Full dplex con control remoto terminal o un PC. Lnea de comunicacin Hall dplex para ordenador host o terminal de mano. Comunicacin Protocolo HART con apoyo de la corriente de salida de 4-20 mA Flujo de Entrada Entrada de corriente de 4-20 mA Proteccin Nema 4, 4x, IP 65, 66 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 48El densmetro DensityPRO tiene un sistema de rayos gamma de Densidad se ha diseado para ofrecer fiabilidad, exactitud de las mediciones de la densidad de material para una amplia variedad de aplicaciones exigentes. El calibrador se monta fuera del proceso y nunca en contacto con el proceso o el material. El indicador permite medir la densidad de casi cualquier lquido, purines, pulpa o solucin. El calibrador puede convertir la base de medicin de la densidad en una variedad de la produccin en su caso las mediciones para aplicaciones especficas, por ejemplo, la densidad o contenido de slidos por unidad de volumen. Dada una temperatura de entrada, el indicador puede compensar la densidad medida relativa a un usuario la temperatura de referencia especificada. Si un flujo de entrada es siempre constante, el indicador de flujo de masa lo puede calcular. Los mens de configuracin indican a travs del proceso de configuracin para ayudar a evaluar rpidamente la configuracin. Las partes principales del equipo son, una fuente, un detector, y un transmisor. La fuente y detector estn montados a ambos lados de la tubera o buque que contiene el proceso material. El transmisor contiene el microprocesador (CPU) y la junta de entrada / salida (I / 0), las juntas se puede montar a cierta distancia del detector en un lugar ms conveniente para el usuario. La fuente de radioistopos emite radiacin gamma que pasa por el material. El detector mide la energa de la radiacin despus de pasar a travs del material. El indicador determina la densidad del proceso de materiales mediante la medicin de la atenuacin (reduccin de energa) del haz de rayos gamma al pasar por el material. Fig. 23: Densmetro Radiactivo Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 492.1.3. Medidor de pH Marca : YOKOGAWA Modelo : PH202G Cantidad : 2 Caractersticas: Performance: Las especificaciones se expresan con sensor. - Repetibilidad: 0,05 pH - Tiempo de respuesta: 10 segundos (90% de respuesta, utilizando el pH sensor y la solucin tampn igualado para ambos 20C, con la agitacin adecuada.) - Precisin: pH +/- 0,1 (utilizando PH8EFP o PH8EHP) Temperatura Ambiente de Servicio - 10 a + 55C Especificaciones Estndares Precisin: 60,2% de Span Transmisor de tensin de alimentacin: 26,5 +/- 1,5 V DC Corriente mxima del consumo de energa 24 VCC: aprox. 200mA 100V AC: aprox. 7VA 220V AC: aprox. 11VA Resistencia de Aislamiento Entre terminales de E/S y la clavija de tierra: de 100 M / 500 V DC Fuente de alimentacin entre las patillas y la clavija de tierra: 100 M / 500 V CC Especificaciones de Funcionamiento Temperatura ambiente: 0 a 50 C Humedad ambiente: 5 a 90% RH (sin condensacin) Fuente de alimentacin: de doble uso de AC / DC Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 50100V: DC de 20 a 130 V, sin polaridad AC de 80 a 138 V, 47 a 63 Hz 220V: CC 120 a 340 V, no polaridad AC 138 a 264 V, 47 a 63 Hz Especificaciones Elctricas Fuente de alimentacin: No requiere alimentacin externa. Sistema de alimentacin a travs de RS232 Ordenador: RS-232-C DB-9 macho - Medicin universal de pH / ORP. - Entrada de alta impedancia para electrodos de referencia. - Control de sensores en lnea. - Proceso de compensacin de temperatura. - Amplificador diferencial de entrada. - Fcil de usar con un panel de control. - Contrasea de proteccin para todos los niveles de software. - Rangos aceptables de precisin. Proteccin Nema 4, 4x, IP 65 En el proceso de repulpado y cianuracin el ingreso de cal permite la generacin del grado de acides o de alcalinidad en donde nos permite medir el pH en ciertos rangos permitidos que necesita el proceso. Normalmente podemos medir el pH bien usando papeles indicadores del pH o bien mediante un pH-metro, dependiendo del nivel de precisin requerido. Los papeles o indicadores del pH cambian de color segn la acidez o alcalinidad. Estos pueden usarse como gua aproximada del nivel de pH, pero pueden verse limitados en su precisin o incluso ser difcilmente interpretables cuando se trabaja con muestras coloreadas, turbias, pulpas, etc. De tal manera que no es recomendable para estos tipos de procesos, entonces para una mayor precisin se recomienda el uso de un pH-metro de alta impedancia, junto con un electrodo de medida del pH y un electrodo de referencia. Cada componente del sistema de medida puede describirse como sigue: Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 51 a) El pH-metro es un gran amplificador de la impedancia usado para medir con precisin los pequeos voltajes producidos por el electrodo. El pH-metro muestra los resultados directamente en unidades de pH mediante una pantalla digital. El voltaje puede leerse tambin para aplicaciones especiales, tales como medidas ORP (Oxidacin-Reduccin Potencial) que tambin este equipo tiene dicha opcin. b) Electrodo de pH es un bulbo de vidrio sensible al in de hidrgeno, con una salida en el rango de los milivoltios que vara con los cambios en la concentracin relativa de in hidrgeno dentro o fuera del bulbo. El electrodo de pH tiene una resistencia interna muy alta, que hace que los cambios de voltaje con el pH sean difciles de medir. La impedancia de entrada del pH-metro y las resistencias residuales son por tanto factores importantes. c) El electrodo de referencia son celdas que se componen de un elemento interno, normalmente de cable de plata o cloruro de plata, un electrolito (KCl) y un lquido de contacto y produce un voltaje estable y reproducible cuando se sumerge en la solucin. El lquido de contacto proporciona un camino de escape para que el electrolito interno interfiera en la cmara de la muestra y proporcione un contacto elctrico con el lquido o pulpa que se va a medir, cuando los dos electrodos estn en contacto con un medidor de pH la diferencia de voltaje se amplifica y se visualiza, si el lquido de contacto es ineficiente entonces la medida ser poco precisa. Es frecuente que el electrodo de referencia se incorpore en el electrodo de pH, es entonces cuando se habla de electrodo combinado. El voltaje desarrollado por cada electrodo de pH individual en presencia de una concentracin conocida de in hidrgeno es tericamente predecible, pero en la prctica cabe esperar desviaciones del valor terico, stas desviaciones pueden cambiar lentamente durante la vida de un electrodo. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 52 Fig. 24: Medidor de pH 2.1.4. Medidor de Oxigeno Disuelto Marca : YOKOGAWA Modelo : DO402G Cantidad : 1 Caractersticas: Rangos de entrada OD: 0 - 50 mg/l (ppm) Temperatura: 0 - 50 C (32 - 122 F) Transmisin de seales Dos salidas aisladas de 0/4-20 mA DC con comn negativo. Carga mxima 600 . Compensacin de temperatura (0-50 C) Tipos de sensores: Pt100, Pt1000, Pb36 NTC, NTC 22k Temperatura de indemnizacin automtica o manual Comunicacin comunicacin bidireccional bajo el estndar EIA-485 utilizando protocolo HART. Alimentacin 230 VAC 15%, 50/60 Hz, consumo mximo 10 VA. 115 VAC 15%, 50/60 Hz, consumo mximo 10 VA. 100 VAC 15%, 50/60 Hz, consumo mximo 10 VA. 24 VDC -20% / +30%, consumo mximo de 10 watts Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 53 Tiempo de respuesta 0 - 90%: 10 s Temperatura ambiente de operacin -10 A + 55C (10 a 131 F) Humedad 10 90% de humedad relativa sin condensacin Proteccin de datos Memoria no voltil para la configuracin y para la navegacin diaria, batera de litio para reloj de apoyo. Proteccin Nema 4, 4x, IP65 Este equipo es de utilidad para el ingreso de oxigeno, su construccin est basado en el modelo de Clark, el sistema consiste en una clula de dos electrodos, una membrana permeable al oxigeno y un electrolito, los electrodos de un nodo de plata y un ctodo de material noble por lo general de platino , un electrolito contiene KCl, debe de unir el nodo y el ctodo, el oxigeno se difunde a travs de la membrana permeable hacia el interior del electrodo donde se producen reacciones qumicas que generan una corriente que es la base de la medida y mediante una etapa de electrnica finalmente visualiza el dato. Existen dos tipos de sensores, galvnicos que la propia clula genera un voltaje suficiente para efectuar la medida y los polarograficos al que debe aplicarse un voltaje para efectuar la medida. Pero los sensores polarograficos llevan ventaja sobre los sensores galvnicos como: - Posibilidad de seleccionar un voltaje de polarizacin optimo evitando posibles interferencias. - Evitan contaminaciones del nodo mientras el sensor no est en funcionamiento. - Requiere un menor flujo de muestras para tener lecturas estables pueden trabajar durante largos periodos de tiempo, debido al pequeo tamao de su ctodo con variaciones mnimas en la lectura (bajo ruido). Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 54- La mayor rapidez de respuesta del electrodo polarograficos posibilita utilizar membranas de mayor grosor y por tanto mucho mas robustas y duraderas. - En conclusin los sensores polarograficos solo son activos, por definicin, cuando estn polarizados. Son sensores de larga duracin y de gran estabilidad de tiempo. Fig. 25: Medidor de Oxigeno Disuelto 2.1.5. Medidor de Flujo Marca : YOKOGAWA Modelo : DY Cantidad : 2 Caractersticas: Funcin SSP (procesamiento espectral de seales) Auto Diagnostico Alta precisin 0,75% de la lectura (lquido) 0,5% de la lectura (Exactitud tpica / no garantizada) 1% de la lectura (de gas, vapor) Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 55 Seales de Salida La comunicacin digital de seal es compatible con el protocolo Foundation Fieldbus Tensin y Corriente de Alimentacin 9 a 32 VDC para fines generales 9 a 24 VDC para el tipo de seguridad intrnseca (Entidad modelo) 9 a 17,5 VDC para el tipo de seguridad intrnseca (modelo FISCO) Suministro de corriente: 11 mA (mximo) Rango de Temperatura Alta temperatura hasta 450 C Mnima temperatura -196 C Alarma de Salida (switch de flujo) Una seal de salida en caso alarma Longitud de cable a una distancia mxima de 30m Comunicacin Foundation Fieldbus y protocolo Hart Proteccin JIS / FM / CENELEC ATEX / CSA / SAA El flujmetro de efecto Vortex consta bsicamente de un obstculo en su interior llamado (shedder) que se opone al avance del fluido generando as los vrtices (flujo turbulento), ahora para medir la frecuencia de desprendimiento de los vrtices se necesita de un sensor y mediante una electrnica convierte esta frecuencia en una seal que puede ser visualizada en un display local o ser transmitida. El caudal de un flujmetro Vortex es calculada de la sgte manera: Q = k * f f = St * v/d Donde: f = frecuencia de desprendimiento de vrtices St = nmero de strouhal v = velocidad de fluido d = lado de obstculo k = constante Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 56El nmero de strouhal es la relacin entre (L), el intervalo de vrtices y (d) lado ms ancho del obstculo (shedder) Fig. 26: Principio de Operacin de Flujometro de Efecto Vortex Este mtodo de medir la frecuencia de desprendimiento de los vrtices eliminan los clsicos problemas de obstruccin de vas, fallas mecnicas en las partes mviles y baja inmunidad a la vibracin, restriccin sobre la calidad del fluido, etc. El flujometro Vortex utiliza dos sensores piezoelctricos que no entran en contacto con el fluido, estos sensores forman una sola unidad con el obstculo (shedder) que se encuentra en su parte superior, la generacin de los vrtices implica cambios de presin; estos cambios de presin generan momentos en el obstculo(shedder), estos momentos generan comprensin y traccin en la seccin transversal(shedder), stas tensiones son detectadas por los elementos piezoelctricos y convertidos en la seal elctrica para luego ser transmitida a la electrnica donde se amplifica, filtra, regula y se calcula para obtener finalmente la seal de flujo o caudal volumtrico. Fig. 27: Medidor de Flujo Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 572.1.6. Vlvula Pinch Neumtica Marca : RED VALVE Modelo : TIPO A Cantidad : 2 Caractersticas: Compuesto de fundicin de hierro con aleacin de aluminio. El cuerpo acta como actuador integrado. Solo el tubo flexible se encuentra en contacto con el medio. Versatilidad del tubo flexible para diversos requerimientos de flujos. Diseo simple que no es afectado por ambiente externo. La obstruccin es casi imposible porque no hay grietas, hendiduras o fisuras y la accin de flexin permite la accin de auto limpieza. El impulso de la vlvula se lleva a cabo con presin neumtica o hidrulica sobre el tubo flexible. Generalmente para trabajar a bajas presiones. Idneas en servicios de lquidos, lodos, partculas slidas en suspensin, etc. Evita el contacto con los mecanismos de la vlvula y cualquier tipo contaminacin hacia o desde el exterior. Evita problemas de sedimentacin. Proteccin: Nema 4x, IP65 Las vlvulas pinch tienen la forma ms simple y consecuentemente de menor costo de vlvulas tipo diafragma de tubo, para aplicaciones industriales operan como resultado de la aplicacin de presin neumtica en la cmara que envuelve el diafragma tubular. Aplicndose la presin, la parte central del tubo cede por igual, provocando el cierre del mismo de forma lineal y en el plano vertical de la lnea de centro de la vlvula, que es la nica manera de cerrar que asegura un sellado perfecto para lodos, lquidos y gases. A medida que se reduce la presin que acta sobre el diafragma tubular, la elasticidad propia del diafragma abre la vlvula hasta la configuracin circular, correspondiente a su dimetro nominal. Las vlvulas pinch, aunque estn especificadas para un servicio on-off, pueden operar como elementos de control de flujo, varindose la presin de alimentacin mediante un reductor de presin o automatizndose el sistema por medio de un Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 58amplificador de seal (booster relay) que acta con una seal enviada por un transmisor, amplindolo y accionando la vlvula. La vlvula tipo pinch encuentra amplia aplicacin prcticamente en cualquier campo industrial, particularmente en sistemas en que particulares caractersticas del fluido transportado como son pulpa de minerales, polvos en suspensin en gases, tambin encuentran su aplicacin en el manejo de lquidos con abrasivos en suspensin, pulpas de celulosa, pulpas de frutas, conservas, desages industriales y sanitarios, en el manejo de polvos secos, etc. Debido a su bajo costo comparado al de las vlvulas automatizadas comunes, atienden con ventaja los tipos de trabajo efectuados por stas ltimas. Fig. 28: Vlvula Pinch Neumtica 2.1.7. Vlvula de Control Electroneumatica Marca : TRIAC CONTROL Modelo : F90-F1-250/2R5D Cantidad : 2 Caractersticas: Dimensin 2 Cuerpo de acero inoxidable Vlvula tipo bola Posicionador electro neumtico Salida de 4 20 mA Comunicacin con protocolo Hart Tipo Bi - direccional Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 59 Presin de entrada 60psi Presiones de trabajo Proteccin Nema 4, 4x Este instrumento, es de respuesta lineal para regular de acuerdo a la seal de control neumtica el movimiento de la vlvula de bola, trabaja con una seal de salida de 4 20 mA, es de simple manipulacin y puesta en marcha, un instrumento estar instalado en la etapa de cianuracin en el tanque de Cianuracin # 1y otro en la etapa de repulado, en el holding tank cada uno controlados por el pH-metro. Fig. 29: Vlvula Neumtica Proporcional 2.1.8. Vlvula Neumtica Tipo Cuchilla Marca : RED VALVE Modelo : FLEXGATE Cantidad : 2 Caractersticas: Ideal para lquidos abrasivos, pulpas, etc. Cartucho reemplazable de goma o empaquetadura Puerta o cuchilla de acero inoxidable Tipo Bi-direccional Cuerpo de hierro fundido Puerta cuchilla bajo la norma ASTM A240 T-316 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 60 Presiones de trabajo Proteccin: Nema 4, 4x Tabla. 1: Presin de trabajo de vlvula de control neumtica El pistn neumtico trabaja en compaa de una electrovlvula neumtica, se componen del conjunto servomotor y que viene hacer de dos posiciones y tres vas normalmente cerrado. Permitiendo el abre y cierre (on / off) del pistn neumtico doble efecto, este equipo es el adecuado como para la automatizacin de este tipo de proceso como es el retratamiento del relave el actuador o pistn puede trabajar en un rango de temperatura de -90F a 225F y pueden soportar presiones de trabajo mximo hasta 150 psi, el pistn en el interior estn pulidos e impregnadas de disulfuro de molibdeno para reducir la friccin y el desgaste, el vstago est protegido por una varilla limpiadora que impide que la suciedad ingrese al pistn. El pistn neumtico de doble efecto por lo general tiene el objetivo de equilibrar las reacciones de la corriente del fluido y disminuir el esfuerzo necesario para mover la puerta cuchilla u obturador. Para el accionamiento de estos pistones se precisa poseer una fuente auxiliar de aire comprimido, pueden ser dirigidas desde cualquier distancia y actuadas por distintos instrumentos: termostatos, preostatos, termmetros, manmetros, reguladores de nivel, densmetros, interruptores, etc. Para nuestro caso el accionamiento se realiza mediante un densmetro. Los elementos de control actan directamente sobre la vlvula electromagntica que permite la entrada del aire comprimido a la vlvula de control o pistn. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 61 Fig. 30: Vlvula Neumtica Tipo Cuchilla 2.1.9. Electrovlvulas Marca : BRAY CONTROLS Modelo : Serie 63 Cantidad : 4 Caractersticas: Material de construccin Parte principal: Aluminio anodinado. Resorte: Tratamiento de fosfato de acero negro Bobina: Cobre. Tubera central: latn/inoxidable. Vlvula 3 vas y 2 posiciones NC 1/4 Sistema monoestable con retorno por resorte Flujo 30 scfm (estndar de pies cbicos por minuto) Proteccin: Nema 4, 4x, 7, 9, IP 65 Una electrovlvula es un dispositivo diseado para controlar el flujo a travs de un conducto como puede ser una tubera. Una electrovlvula tiene dos partes fundamentales: el solenoide y la vlvula. El solenoide convierte energa elctrica Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 62en energa mecnica para actuar la vlvula. Existen varios tipos de electrovlvulas. En algunas electrovlvulas el solenoide acta directamente sobre la vlvula proporcionando toda la energa necesaria para su movimiento. Es comn que la vlvula se mantenga cerrada por la accin de un muelle y que el solenoide la abra venciendo la fuerza del muelle. Esto quiere decir que el solenoide debe estar activado y consumiendo energa mientras la vlvula deba estar abierta. Tambin es posible el uso de electrovlvulas biestables que usan un solenoide para abrir la vlvula y otro para cerrar o bien un solo solenoide que abre con un impulso y cierra con el siguiente. Las electrovlvulas pueden ser cerradas en reposo o normalmente cerradas lo cual quiere decir que cuando falla la alimentacin elctrica quedan cerradas o bien pueden ser del tipo abiertas en reposo o normalmente abiertas. Fig. 31: Electrovlvula ON/OFF 2.1.10. Transductor de Corriente Marca : El Toroide Modelo : RSI Cantidad : 2 Caractersticas: Modos de cableado - Una espira para medicin de la corriente del dispositivo Ej.:40 Amp. - Cableado con dos espiras para duplicar la sensibilidad del transductor. Ej.:20 Amp. con un sensor de 40 Amp. Dimetro de la abertura: 12 mm Terminales de salida: Cables, Bornera, pines Terminacin: Encapsulado en resina polister Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 63 Monitoreo en operacin de motores Detecta elementos calefactores abiertos. Medicin aislada de lnea. Indica prdida de fase. Entrada al sistema de control elctrico Monitoreo remoto de cargas elctricas Fcil montaje Proteccin: Nema 4x, IP 65 Los modelos RSI son transductores de corriente alterna con el transformador de medicin incorporado. El uso de transformadores de corriente de alta relacin (1:1000), resulta en una corriente secundaria reducida y como consecuencia, el producto puede resolverse en un pequeo volumen. El diseo electrnico utiliza componentes de ltima generacin, otorgando una elevada estabilidad de funcionamiento y gran exactitud en la medicin del verdadero valor eficaz (RMS) de la corriente. ste ltimo es de importancia en aquellos casos donde la corriente no responde a una onda senoidal, como ocurre en sistema de control de potencia basado en la modificacin del ngulo de conduccin. Al ser de peso y volumen muy reducido, el dispositivo puede adaptarse directamente sobre el conductor elctrico. Los sensores RSI convierten la intensidad de corriente a una corriente continua de 4 a 20mA. El cableado se realiza usando dos conductores y la alimentacin para la electrnica se toma desde el lazo de medicin. En el estndar 4 - 20 mA, una corriente de 4 mA corresponde al cero de la medicin y 20 mA al valor de plena escala del dispositivo. Un valor cero de la corriente permite detectar la interrupcin del lazo de medicin. Fig. 32: Transductor De Corriente Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 642.1.11. Variadores de Velocidad Marca : SIEMENS Modelo : MICROMASTER 440 Cantidad : 30 (variables) Caractersticas: Fcil de instalar, parametrizar y poner en servicio Diseado para motores monofsicos y trifsicos. Tiempo de respuesta a seales de mando rpido y repetible Configuracin particularmente flexible gracias a la estructura modular. Amplio nmero de parmetro que permite la configuracin de una gama extensa de aplicaciones. Conexin sencilla de cables 2 salidas analgicas parametrizables (0 4 mA a 20 mA). Proteccin para motor y convertidor. Proteccin de sobretensin/mnima tensin. Proteccin de sobretemperatura para el convertidor. Proteccin de defecto a tierra Proteccin de cortocircuito. Regulacin de procesos Regulador PID interno (autotuning) Tipos de regulacin Control vectorial, FCC (regulacin de flujo-corriente) para una mejora de la respuesta dinmica y control del motor. Evaluacin de la temperatura del motor para proteccin integrada del motor. Minimiza el consumo de energa y maximiza el factor de potencia del motor. Maximiza la eficiencia del motor controlando la corriente de magnetizacin, reduce el ruido acstico, simplifica el arranque y ahorro adicional de energa. El variador MICROMASTER 440 se puede usar en numerosas aplicaciones de accionamiento con velocidades variables. Su flexibilidad permite utilizarlo para una amplia gama de aplicaciones. Este extenso campo de aplicacin incluye la funcin de bombas, agitadores, mquinas de la industria de elaboracin de alimentos y bebidas, mquinas empaquetadoras, etc. Es decir, aplicaciones en Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 65las que se requiere una funcionalidad y una dinmica superiores a lo normal. Este convertidor se caracteriza particularmente por su funcionalidad adaptada a los deseos del cliente y su gran facilidad de aplicacin. El gran margen de la tensin de alimentacin de la red permite aplicarlo en todo el mundo. La seleccin del tipo de variador MICROMASTER 440 de SIEMENS permite controlar los siguientes motores segn sus caractersticas, utilizados en el proceso de retratamiento del relave: Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 66SELECCIN DEL VARIADOR SEGN LAS CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES N Caractersticas De Motores Cantidades Tipo De Variador 1 Motores de bomba de agua: HP: 2 KW: 1.5 Amp (placa): 3 Amp (consumo): 2.6 V: 440 RPM: 1500, 60HZ 3 Micromaster 440 - CT HP: 5 KW: 4 V(AC): 380 to 480 A(IN): 11.6 A(OUT): 10.2 2 Motores de zarandas, lavador, faja alimentadora: HP: 3 KW: 2.2 Amp (placa): 3.1 Amp (consumo): 2.8 V: 440 RPM: 1500, 60HZ 5 Micromaster 440 - CT HP: 7.5 KW: 5.5 V(AC): 380 to 480 A(IN): 15.6 A(OUT): 13.2 3 Motores de bomba tamiz: HP: 5 KW: 4 Amp (placa): 6.8 Amp (consumo): 5.5 V: 440 RPM: 1750, 60HZ 6 Micromaster 440 - CT HP: 15 KW: 11 V(AC): 380 to 480 A(IN): 32.3 A(OUT): 26 4 Motores de bomba de transferencia de carbn: HP: 30 KW: 22 Amp (placa): 36.75 Amp (consumo): 15 V: 380/480 RPM: 1470, 60HZ 6 Micromaster 440 - CT HP: 50 KW: 37 V(AC): 380 to 480 A(IN): 95.0 A(OUT): 75 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 675 Motores de agitacin: HP: 40 KW: 30 A (placa): 85,2 A (consumo): 60 V: 380/480 RPM: 3450, 60HZ 7 Micromaster 440 - CT HP: 60 KW: 45 V(AC): 380 to 480 A(IN): 122.0 A(OUT): 90 6 Motores de bomba para descarga del espesador, holding tank y transferencia de pulpa del proceso de repulpado al de cianuracin : HP: 60 KW: 45 Amp (placa): 73.80 Amp (consumo): 45.00 V: 380/480 RPM: 3600, 60HZ 3 Micromaster 440 - CT HP: 100 KW: 75 V(AC): 380 to 480 A(IN): 188.0 A(OUT): 145 Tabla. 2: Seleccin de Variadores de Velocidad La serie MICROMASTER 440 es una gama de convertidores de frecuencias (tambin denominados variadores) para modificar la velocidad de los motores trifsicos. Los distintos modelos disponibles abarcan una variedad de rangos de potencia. Los convertidores estn controlados por microprocesadores y utilizan tecnologa IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) de ltima generacin. Estos los hace fiables y verstiles. Un mtodo especial de modulacin por anchos de impulsos con frecuencia de pulsacin seleccionable, permite un funcionamiento silencioso del motor. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 68 Fig. 33: Instalacin tpica del variador de velocidad con un motor trifsico Estos dispositivos entregan voltaje y frecuencia variable conforme a la necesidad del motor y la carga conectada. Para tal efecto, toma la alimentacin elctrica de la red, la cual tiene voltaje y frecuencia fija, la transforma en un voltaje continuo (Rectificador ms Filtro) y luego lo transforma en voltaje alterno trifsico de magnitud y frecuencia variable por medio de un Inversor del equipo. La forma de onda del voltaje de salida no es una sinusoide perfecta, toda vez que entregan una seal de pulso modulada a partir de una frecuencia de conmutacin alta. En todo caso con los equipos actuales, donde podemos encontrar frecuencias de conmutacin del orden de los 50 KHz, los contenidos de armnicos son bastante bajos, por lo que agregando filtros pasivos cumplen las exigencias normativas impuestas por muchos fabricantes. La relacin frecuencia voltaje es configurada por el usuario segn la aplicacin, siendo las ms usuales una relacin lineal, el cual produce un torque constante en todo el rango de velocidad. En definitiva, conforme a la consigna de frecuencia que se le otorgue al equipo, la cual puede ser un comando en el mismo equipo o una seal externa, se entregar al motor un voltaje de magnitud segn la relacin V/F configurada y de frecuencia conforme a la consigna, por lo que el motor gire a una velocidad proporcional a la frecuencia. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 69 Fig. 34: Variadores de Velocidad Micromaster 440 2.2. Seleccin de Equipo de Control 2.2.1. PLC QUANTUM 140CPU534-14 El PLC principal que se utilizara es el QUANTUM 140CPU534-14 perteneciente a la marca Schneider Electric, a continuacin se describe en una tabla las caractersticas: Constituido por los siguientes mdulos: 1) CPS-114-x0 Modulo Power Supply 2) CPU-534-14 Modulo Unidad de Procesamiento 3) CRP-93X-00 Modulo de Comunicaciones Ethernet 4) NOE-771-01 Modulo de Comunicaciones Ethernet 5) ACI-040-00 Modulo de Entradas Analgicas (8) 6) ACI-040-00 Modulo de Entradas Analgicas (8) 7) ACI-040-00 Modulo de Entradas Analgicas (8) 8) AC0-130-00 Modulo de Salidas Analgicas (8) 9) AC0-130-00 Modulo de Salidas Analgicas (8) 10) DI-353-10 Modulo de Entradas Discretas (32) 11) DI-353-10 Modulo de Entradas Discretas (32) 12) DI-353-10 Modulo de Entradas Discretas (32) 13) DI-353-10 Modulo de Entradas Discretas (32) 14) D0-353-10 Modulo de Salidas Discretas (32) 15) D0-353-10 Modulo de Salidas Discretas (32) Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 70 CARACTERISTICAS PLC Modelo QUANTUM 140CPU534-14 Alimentacin 220 VAC Coprocesador Math SI Velocidad del reloj 66 MHz Lgica de aplicacin/Capacidad de referencia Programa IEC mximo (Concept/ProWorx) 2,5 M Aplicacin IEC sin PCMCIA (Unity) 2,7 m Programa y datos sin asignar (mn.) 256 k Datos asignados y configuracin (mx.) 64 k 984 Ladder Logic (no disponible para Unity) 64 k Discreta Registro Unity 64 k Concept/ProWORX 57 k E/S locales Cantidad mxima de palabras de E/S : - Unity 64 de entrada y 64 de salida/mdulo - Concept/ProWORX 64 de entrada y 64 de salida/estacin Nmero mximo de bastidores de E/S 2 (necesita un extensor) E/S remotas Cantidad mxima de palabras de E/S por estacin 64 de entrada y 64 de salida Nmero mximo de estaciones remotas 31 Nmero de redes 1 E/S descentralizadas Cantidad mxima de redes por sistema 3 Cantidad mxima de palabras por red 500 de entrada y 500 de salida Cantidad mxima de palabras por nodo 30 de entrada y 32 de salida Nmero mximo de interfaces del mdulo de red 6 Tiempo de resolucin lgica 0,9 - 0,45 ms/k Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 71 Tabla. 3: Caractersticas del PLC Quantum 140CPU534-14 Fig. 35: PLC Quantum 140CPU534-14 Batera Tipo 3 V, de litio Vida til 1.200 mAH Vida en almacn 10 aos Corriente de carga, tpica 14 mA Corriente de carga, mxima 210 mA Puertos de comunicacin Modbus (RS-232) 2 Modbus Plus 1 Software de programacin Modsoft, versin 2.6 o superior; Concept, versin 2.1 o superior; ProWORX NxT, versin 2.0 o superior; ProWORX Plus, versin 1.05 o superior; ProWORX 32, versin 1.0 o superior; Unity, versin 1.0 o Superior Corriente de bus requerida 1.250 mA Precisin del reloj TOD +/- 8,0 segundos/da; de 0 a 60 C Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 722.2.2. PLC Modicon M340 El segundo PLC a utilizar, Modicon M340 de la marca Schneider Electric ser de utilidad para completar el diseo en general, a continuacin algunas caractersticas. Constituidos por los siguientes mdulos: 1) CPS-2000 Modulo Power Supply 2) P34-2020 Modulo Unidad de Procesamiento 3) AMI-0410-01 Modulo de Entradas Analgicas (2) 4) DI-1602 Modulo de Entradas Discretas (1) 5) DO-1602 Modulo de Entradas Discretas (1) CARACTERISTICAS PLC Modelo Modicon M340 Alimentacin 220 VAC Modulo unidad de procesamiento P34 2020 Funciones Nmero mximo de Canales Entradas/salidas binarias del bastidor 1024 Entradas/salidas analgicas del bastidor 256 Canales de conteo 36 Canales Ethernet 2 Nmero de conexiones incorporadas USB 1 Conexin Modbus serie 1 Maestro CANopen - Ethernet 1(incorporado) Reloj de tiempo real que puede guardarse Si Capacidad de memoria de los datos de aplicacin que puede guardarse 256 kb Tarea MAST 1 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 73Estructura de la aplicacin Tarea FAST 1 Procesamiento de eventos 64 Velocidad de ejecucin del cdigo de aplicacin RAM interna 100% booleano 8,1 Kins/ms (1) 65% booleano + 35% digital 6,4 Kins/ms (1) Tiempo de ejecucin Una instruccin booleana bsica 0,12 s Una instruccin digital bsica 0,17 s Una instruccin de coma flotante 1,16 s Mdulos de entradas/salidas Modularidad 8 canales 16 canales 32 canales 64 canales Tipo de entradas Mdulos con entradas de corriente continua (24 VCC y 48 VCC) Mdulos con entradas de corriente alterna (24 VCA, 48 VCA y 120 VCA) Tipo de salidas Mdulos con salidas de rel Mdulos con salidas estticas de corriente continua (24 VCC/0,1 A 0,5 A - 3 A) Mdulos con salidas estticas de corriente alterna (24 VCC/240 VAC/3 A) Tipo de conector Bloque de terminales de 20 pins Conectores de 40 pins que permiten la conexin a sensores y preaccionadores a travs del sistema de precableado TELEFAST 2 Tabla. 4: Caractersticas del PLC Modicon M340 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 74 Fig. 36: PLC Modicon M340 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 75CAPITULO V DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN 1. ARQUITECTURA DEL SISTEMA CONTROL La arquitectura del sistema de control para este proyecto est basado en: gabinete #01 con un PLC QUANTUM, constituido por un procesador 534-14, un mdulo de energa CPS-114-X0, un mdulo de comunicaciones ModBus CRP-93X-00, un mdulo de comunicaciones Ethernet NOE-771-01, tres mdulos de entradas analgicas de 8 canales cada una ACI-040-00, dos mdulos de salidas analgicas de 8 canales cada una ACO-130-00, cuatro mdulos de entradas discretas de 8 canales cada una DI-353-10, dos mdulos de salidas discretas de 8 canales cada una DO-353-10, este PLC estar ubicado en la sala de centro de control de motores #02. El gabinete #02 con un PLC M340, constituido por un procesador P34-2020, un modulo de energa CPS-2000, dos mdulos de entradas analgicas AMI-0410, un mdulo de entradas discretas DI-1602, un mdulo de salidas discretas DO-1602, este PLC estar ubicado en el centro de control de motores # 05. Estos gabinetes estarn conectados por medio de dos switch industriales, que cuentan con un puerto de fibra ptica el cual conectar stos, por los puertos RJ45 se conectaran los 2 PLCs, el HMI que se encuentra ubicado en la cabina del operador en la zona de repulpado y la computadora de control y supervisin que se encuentra en la sala de control, por medio de cable STP. El sistema de control es independiente a los otros procesos en las otras plantas as como la red de control, todos los instrumentos, motores, bombas y equipos relacionados a la nueva planta se conectarn a Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 76estos dos gabinetes. Los PLCs a instalar controlarn el arranque y parada de los equipos asociados, as como tambin los lazos analgicos, los cuales obedecen a referencias o setpoints suministrados, ya sea por operarios o proveniente de clculos internos. Otras labores son detectar alarmas y comunicarlas al operador, arrancar y/o detener automticamente dispositivos en base a seales de proceso, es decir controles y enclavamientos, Los PLCs son de la marca Schneider as como el HMI y los Switch, la PC de supervisin es de la marca HP. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 77 Fig. 37: Arquitectura de Sistema De Control Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 782. FILOSOFA DE CONTROL En el presente proyecto, se requiere automatizar la planta de retratamiento de relaves, el cual proviene de sus pasadas actividades mineras y que se estuvo incrementando con el pasar de los aos con una ley provechosa para poder procesarla, los planes para esta nueva planta es procesar este relave seco pero tambin en un futuro se pueda procesar mineral de nuevas minas, claro que tambin se tendr que implementar una planta de chancado y molienda. El propsito de esta planta, es aumentar la produccin de oro en la unidad minera Orcopampa, utilizando en una primera etapa el relave seco de las relaveras #02, #03 y #04, as como muestra la Fig. 38. La implementacin de un sistema de control automatizado, aumentara la eficiencia en el proceso de produccin de oro mediante de esta nueva planta por las mismas virtudes de la automatizacin. El presente proyecto se refiere concretamente en automatizar dos etapas en este proceso de produccin de oro como son las etapas de repulpado y cianuracin. La etapa de repulpado consiste en reutilizar el agua de proceso mediante un espesador y enviar un concentrado de pulpa de relave a una determinada densidad hacia un acondicionador de pH, luego pasa a la siguiente etapa de cianuracin la cual consiste en seis tanques en donde se va a separar el oro de la pulpa con ciertas condiciones de proceso, luego pasara a la siguiente planta de Merrill crowe. Transporte de Relaves Un camin se encarga de entrega el relave seco a una tolva de 40 Tn. de capacidad (el relave seco es trado desde las relaveras #02, #03 y #04 as como muestra la Fig .38, este relave seco es transferido a travs de una faja transportadora hacia un cilindro lavador en el cual se mezclara con agua de proceso, para luego ser enviada a un espesador de 80 x 15, de esta manera poder reutilizar el agua de proceso as como enviar pulpa hacia un holding tank. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 79 Fig. 38: Relaveras Suministro de Cal El suministro de cal para la pulpa, se har utilizando camiones-cisterna, que transportarn la cal en forma de lechada de cal, para luego descargarla en un tanque de almacenamiento, luego ser transferida mediante dos bombas de distribucin hacia el holding tank y hacia los tanques de cianuracin. El tanque est equipado con un sensor de nivel ultrasnico, el sensor genera alarmas de nivel de bajo para apagar las bombas de transferencia en caso el nivel de la lechada de cal se haya reducido por debajo de su lmite inferior en los tanques. El pozo sumidero recolecta todos los derrames que puedan suceder en el rea de recepcin de cal, el producto recopilado en este pozo ser re-bombeado hacia el tanque de almacenamiento de lechada de cal, esta bomba est controlada por un interruptor de nivel alto-bajo. Preparacin del Floculante El floculante ser preparado de manera estndar como se hacen en otras unidades, cada sistema de preparacin cuenta con un tanque de preparacin del floculante de 20 m , a una concentracin de 0.5%, para lo cual se emplear agua como disolvente, una vez preparado a esta concentracin, es bombeado a un tanque de dosificacin de 20 m, donde se distribuir a los puntos que lo requieran, el tanque de almacenamiento de floculante ser equipado con un sensor de nivel ultrasnico el cual a travs de un controlador alarmas de nivel alto y bajo Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 80para el control de la bomba dosificadora y la apertura o cierre de la lnea de la alimentacin proveniente del tanque de mezcla de floculante. Un pozo sumidero recolectar los derrames en el rea, sta solucin ser nuevamente transferida al tanque de mezcla de floculante mediante la bomba de sumidero, la bomba ser controlada por un interruptor de nivel bajo-alto. 2.1. Control Discreto En ste tem se describe la estrategia requerida para realizar el control del proceso. Las estrategias de control desarrolladas aqu son consistentes con la filosofa de control usado en proyectos anteriores para la unidad minera Orcopampa. Las Selecciones Manual/Automtico, Local/Remoto y otras secuencias comunes usadas en operaciones son similares de lo que est en uso en la actualidad. 2.2. Seleccin Automtico/Manual (Via PLC) La seleccin AUTO es usada cuando se desea arrancar y detener un equipo de manera automtica por decisin del sistema de control sin intervencin del operador. Un ejemplo tpico sera la operacin automtica de una bomba sumergible la cual en base a las seales de los interruptores de nivel alto-bajo, el sistema de control decide pararla o arrancarla. La seleccin MANUAL entrega control total al operador. El equipamiento responde a seales de comando provenientes de las botoneras locales o el panel local de operacin. Las protecciones elctricas estn siempre habilitadas independiente de la posicin del selector AUTO/MAN. Los enclavamientos de proceso son deshabilitados en modo MANUAL. En el caso que el dispositivo no posea seleccin AUTO/MAN los enclavamientos de proceso estn siempre habilitados. Cabe mencionar que el modo LOCAL/REMOTO, cuya seleccin se realiza mediante un selector ubicado en el cubculo de cada equipo en el centro de control de motores, tiene mayor prioridad sobre la seleccin AUTO/MAN, la cual se realiza en la PC de control, esto quiere decir que si se requiere someter el equipo a mantenimiento, ste debe ser puesto en modo LOCAL, quedado inhibida automticamente de la seleccin AUTO/MAN en panel de control remoto, y el equipo es controlado absolutamente desde las botoneras locales en campo, impidiendo de esta forma las partidas/paradas indeseadas durante el servicio. Cabe sealar que, debido a la funcionalidad de algunos equipos, stos poseen Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 81selectores locales indicados como AUTO/MAN (en lugar de LOCAL/REMOTO), ya que slo son operados normalmente en forma REMOTA (automtica), o LOCAL (manual) cuando estn en servicio de mantenimiento, es decir, estos equipos no son posibles de operar en modo REMOTO/MANUAL. 2.3. Seleccin Local/Remoto En operacin REMOTO, el equipo puede ser arrancado o detenido remotamente desde el panel de control en el gabinete de PLC. En operacin LOCAL, el quipo puede ser arrancado o apagado desde una botonera local ubicada en campo preferentemente cercana al equipo a comandar. Todos los equipos que son controlados a travs de PLC tienen la posibilidad de seleccin LOCAL/REMOTO, pudiendo ser controlados tanto localmente desde botoneras de campo, como remotamente desde la PC de control. La filosofa de control para estos equipos es: Equipo que lo permita es comandado remotamente o localmente dependiendo de la posicin de su selector LOCAL/REMOTO ubicado en el arrancador del centro de control de motores. En modo LOCAL, botones, pulsadores de campo Arranque/parada puede ser usado para operar el equipo especificado. En modo REMOTO, las botoneras pulsadores de campo son deshabilitados, pero por razones de seguridad, la orden de campo PARAR siempre est disponible, donde sea. El cambio de modo REMOTO a LOCAL, en el selector debe para el equipo. El permisivo y enclavamiento de proceso permanecen deshabilitados en modo LOCAL. El enclavamiento de seguridad o proteccin del equipamiento permanecen habilitados siempre como son: - Enclavamientos de seguridad o proteccin. - Enclavamientos de proceso. - Permisivos. La siguiente es una lista de los principales estados que son monitoreados continuamente por el sistema de control: - Motor funcionando. - Motor en modo LOCAL o REMOTO. - Falla de sobrecarga o falla a tierra. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 82La siguiente es una lista de los principales eventos que son monitoreados continuamente por el sistema de control: - Cierres de enclavamientos de seguridad y proteccin de equipamiento. - Cierres de enclavamientos de proceso. - Cambio de modo REMOTO a LOCAL. La siguiente e una lista de los principales estados que son monitoreados continuamente por el sistema de control en los variadores de los motores: - Variador funcionando. - Falla variador. Adicionalmente, se programa en el PLC un totalizador de tiempo de funcionamiento para cada uno de los equipos por razones de mantenimiento. 3. DIAGRAMAS DE INSTRUMENTACIN En el captulo I mostramos el esquema de proceso en general del retratamiento del relave, entonces teniendo la seleccin de los instrumentos de campo y los equipos de control ya seleccionados y mencionados en el captulo II, tambin la conexin de tuberas, conexiones elctricas, el diseo del sistema de arquitectura y un conocimiento de la Normas ANSI/ISA 5.1-1984, que en funcin a estas normas nos basaremos para poder realizar la implementacin de los diagramas de instrumentacin que consta de dos partes que mostraremos a continuacin, la primera es el diagrama de instrumentacin del proceso de repulpado y el segundo diagrama representa al proceso de cianuracin. 3.1. Diagrama de Instrumentacin del proceso de Repulpado En esta parte del proceso de repulpado como indica la Fig. 39, se da inicio con la llegada del relave seco hacia la tolva, luego mediante una faja transportadora se lleva el material hacia un lavador que tiene un control de arranque de tipo manual, al igual que la bomba que suministra agua del tanque hacia el lavador, as mismo, la bomba a la salida del tanque espesador, la cual se suministra de agua mediante una bomba de control manual desde la poza de agua. De la poza de agua hacia el tanque de agua hay un lazo de control en donde el variador de velocidad de la bomba de agua depender Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 83del control de nivel en el tanque de agua. El tanque espesador posee su propio tablero de control que principalmente permite el movimiento del agitador y rasquetas que se encuentran en el interior evitando que la pulpa no se precipite del todo ni estancndose, siempre tiene que estar en movimiento, a la salida del tanque espesador un lazo de control de densidad que mediante un rango de valores de densidad permite el control de las vlvulas que dan suministro al holding tank. Ahora en el holding tank existen dos lazos de control, uno de ellos es control de pH que permite el ingreso de cal para tener un pH adecuado. Finalmente un control de flujo masa que consta de un densmetro y un flujmetro, ambos mediante una relacin controlaran al variador de velocidad de la bomba que sale del holding tank que posteriormente mediante la zaranda se transporta al proceso de cianuracin, la mencin control manual y la mencin de lazo de control en donde se da un control automtico, todo esto es va PLC. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 84 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9ABCDEFGABCDEFGBuena enturade MinasCompaiaU.E.A. OrcopampaDISEADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZVERIFICADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.EMPRESA: COMPAIA DE MINAS BUENA VENTURA S.A.A TITULO: DIAGRAMA DE INSTRUMENTACION DELPROCESO DE REPULPADO APROBADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.DIBUJADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZN DE PLANO: DWG - 3HOJA: 1UBICACION EN INDICE DEL PROYECTO: FIG. 39 - PAG 84100-MPU-005LIC CONTROLADOR INDICADOR DE NIVELCONTROLADOR INDICADOR DE DENSIDADTRANSMISOR INDICADOR DE FLUJOSENSOR DE FLUJOAIREAGUAPULPA/CALSEAL NEUMATICASEAL ELECTRICAENLACE DE DATOSDICCONTROLADOR INDICADOR DE FLUJOFVCCONTROLADOR INDICADOR DE ANALISISAICCONTROLADOR INDICADOR DE MASAWICCONTROLADOR INDICADOR DE VELOCIDADSICFITFESENSOR DE NIVELLESENSOR DE CORRIENTEIE LEYENDA N 1: LEYENDA N 2:ZSHZSLSWITCH DE POSICION ALTOSWITCH DE POSICION BAJOIAESSUMINISTRO DE AIRESUMINISTRO ELECTRICO200-MSC-101200-MPU-007200-MMX-001100-MPU-001100-MPU-002100-MPU-003100-MPU-004100-MPU-006TURBINE RAKEPANEL DE CONTROLGGA RCUTOUT ALARM CUTOUTRICEDRIVERUNNINGRUNINNGRAKEDRIVEHIGHTORKEVELOCIDADIMPULSORFALLA VFDIMPULSORFUNCIONANDOGM MTURBINE RAKEBr. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 853.2. Diagrama de Instrumentacin del proceso Cianuracin En esta segunda parte la pulpa es transportada mediante la bomba de control manual tambin va PLC al igual las mencionadas en adelante, que se encuentra al inicio de la etapa de cianuracin hacia el primer tanque de cianuracin como indica la Fig. 40, posteriormente desde el segundo tanque hacia el sexto tanque la pulpa ser transportada mediante un control manual al igual que las bombas tamiz, en los agitadores tambin existe un control manual y censado de corriente de trabajo de los motores de los agitadores. Existe un control de pH en el primer tanque permite ingresar la cantidad de cal mediante una vlvula, a sto se le denomina un control automtico que tambin es va PLC, el control de las zarandas tambin es de tipo manual. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 86 SUMINISTRO DE AIREIASUMINISTRO ELECTRICOES~ ~ ~ ~ ~ ~~ ~~ ~ ~ ~0 1 2 3~ZARANDA DE CARBONCARGADOZARANDA DE CARBONFRESCOZARANDA DESTRUCCIONDE CIANURO200-MMX-002200-MMX-003 200-MMX-004 200-MMX-005 200-MMX-006 200-MMX-007200-MPU-008200-MPU-009 200-MPU-010 200-MPU-011200-MPU-012 200-MPU-013200-MMX-008 200-MMX-009 200-MMX-010200-MMX-011 200-MMX-012 200-MMX-013200-MSC-102200-MSC-103200-MSC-104200-MPU-007~~~~~~4 5 6 7 8 9ABCDEFGABCDEFGBuena enturade MinasCompaiaU.E.A. OrcopampaDISEADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZVERIFICADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.EMPRESA: COMPAIA DE MINAS BUENA VENTURA S.A.A TITULO: DIAGRAMA DE INSTRUMENTACION DELPROCESO DE CIANURACION APROBADO POR: ING. LUIS VARGAS DIAZ.DIBUJADO POR:: BR. RENATO BALTA Y BR. CARLOS VASQUEZN DE PLANO: DWG - 4HOJA: 1UBICACION EN INDICE DEL PROYECTO: FIG. 40 - PAG 86TRANSMISOR INDICADOR DE FLUJOSENSOR DE FLUJOAIRE/OXIGENOAGUAPULPA/CALSEAL NEUMATICASEAL ELECTRICAENLACE DE DATOSCONTROLADOR INDICADOR DE FLUJOFVCCONTROLADOR INDICADOR DE ANALISISAICCONTROLADOR INDICADOR DE VELOCIDADSICFITFESENSOR DE CORRIENTEIE LEYENDA N 1: LEYENDA N 2:Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 874. SCADA DEL PROYECTO FASTTOOLS es un software de visualizacin personalizado basado en web usa la escalabilidad de vector grafico (SVG), permite al operador facilidad de navegacin, permite dar forma a los smbolos y manipularlos intuitivamente de cualquier manera, habilita una estrategia desplazamiento a cero que da una gran experiencia de uso al cliente localizndolo con un mnimo de esfuerzo. Una de las herramientas importantes es el cambio de configuracin sin tener tiempo de parada, esto es importante cuando se requiere ampliar la supervisin y el control, otra herramienta importante es la capacidad para conectarse con otros sistemas, pues la interface abierta est basada en Data Set Service (DSS), que obedece a los estndares de interfaces en la industria como los protocolos: ODBC, OPC y XML. Se puede tener una configuracin redundante pues la alta disponibilidad del sistema ofrece un hot - Stand by FASTTOOLS que reduce el tiempo de inactividad. Se pueden exportar archivos de reportes, se puede comportar como un SCADA Server pues tiene la capacidad de intercambiar datos con DCS, PLC, RTU, etc. Tiene un completo kid de herramientas de diagnostico para supervisar diferentes tipos de funciones. Con el editor incluido, bases de datos y parmetros de comunicacin pueden ser personalizados para optimizar el rendimiento general del sistema. VIJEO-DESIGNER es un software de creacin de proyecto de interfaz mquina humana desarrollado por Schneider Electric. Las aplicaciones de usuario (proyectos HMI creados en Vijeo - Designer) se pueden ejecutar en un gran nmero de ordenadores y plataformas y de entornos, en funcin de sus necesidades. Con Vijeo - Designer, puede crear visualizaciones de pantallas avanzadas con grficos funcionales y animaciones que cumplan todos los requisitos, desde el ms simple al ms complejo. De igual modo, el enfoque nico de Vijeo - Designer respecto al diseo y la implementacin de HMI reduce al mnimo los riesgos de las tareas de programacin. Desde la creacin avanzada de pantallas hasta la utilizacin de datos, Vijeo - Designer hace que el desarrollo de HMI sea ms fcil que nunca, en respuesta a las necesidades reales para el entorno HMI. Las verstiles funciones de animacin de Vijeo - Designer facilitan la creacin de pantallas. Asimismo, proporciona una amplia gama de componentes multiusos que puede configurar rpidamente y con los que puede trabajar con seguridad en la interfaz grfica de fcil uso de Vijeo - Designer. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 88Como se describi en la arquitectura de control existe una PC donde el jefe de guardia podr supervisar y controlar el proceso, la PC se encuentra en la sala de control, el software de supervisin y control de nombre FAST TOOLS de propiedad de YOKOWAGA, con este software se realiza el monitoreo y control de todos los arranques y paradas de las bombas, motores de los agitadores y zarandas, tambin veremos el funcionamiento de los lazos de control donde se podr setear el SP y podr elegir el control automtico/manual como se describe en la filosofa de control, basndonos en la adquisicin de datos del proceso de manera remota. A continuacin mostraremos el sistema SCADA. Fig. 41a: SCADA del Proceso de Repulpado La primera pantalla de la Fig. 41a, muestra la zona de repulpado, es decir, donde comienza el proceso, se visualiza la tolva de almacenamiento de relave seco (40Tn), la faja transportadora, el cilindro lavador, el espesador, el tanque de agua, la poza de agua, las vlvulas y el densmetro para el control de densidad, y las bombas. En esta pantalla por ahora no existe control solo visualizacin de estados, valores de nivel y densidad. Esta pantalla de manera similar se desarrollo para el HMI ubicado en campo, en la cabina del operador, ms adelante se detallara el SCADA para el HMI. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 89 Fig. 41b: SCADA del Proceso de Repulpado En la pantalla de la Fig. 41b, muestra la continuacin en el proceso, el relave llega hacia el holding tank en el cual existe un control de nivel, a la descarga existe un control de flujomasa, se muestra tambin una zaranda basura, un cajn de descarga y las bombas, todas las bombas mostradas son controladas y monitoreadas, recordemos que todos estos elementos son controlados mediantes el PLC Quantum. Fig. 42: SCADA del Proceso de Cianuracion Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 90En la pantalla de la Fig. 42 se muestran la etapa de cianuracin, se muestran los estados de los agitadores de cada tanque, los indicadores de corriente, indicador de pH, de oxigeno disuelto, indicadores de flujo de oxigeno y aire. En todas las pantallas se mostrarn en la parte inferior las alarmas que puedan activarse, tambin encontramos un botn que nos lleva a la pantalla de alarmas que muestra un historial de alarma, cuenta con un botn de reset. Fig. 43: Display para el ingreso de datos de cada lazo de control La pantalla de la Fig. 43, muestra los valores del PV y SP para cada lazos de control PID, botones de automtico y manual, etc. Fig. 44: Display para mostrar datos de los motores Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 91La pantalla de la Fig. 44, muestra el estado y el control para cualquier motor de todo el proceso, esta pantalla aparece cuando le damos clic en la imagen de cualquier motor y muestra los datos del mismo. Para el SCADA del HMI se desarrollo con el programa VIJEO DESIGNER de propiedad de SCHENEIDER, este equipo se encuentra en la cabina de operador de la zona de repulpado, mediante esta pantalla el operador puede arrancar el proceso de manera manual o automtica, visualizacin de estado de motores y bombas, valor de nivel, de densidad, etc. Se puede setear el SP para el control de densidad, tambin existe la visualizacin de alarmas. Fig. 45: Reporte de datos del SCADA El software FASTTOOLS es configurado para generar archivos .CSV como indica la Fig. 45, antes del cambio de guardia, esta herramienta es sumamente importante para tener un reporte diario de la cantidad de relave procesado, todos los das al finalizar las tres guardias se activa el archivo en Excel el cual mediante Visual Basic for Aplications extrae los datos del relave procesado durante el da (3 guardias) y los guarda en una carpeta para tener un archivo en Excel, cada da reportan los datos que son de importancia. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 92CAPITULO VI COSTOS DEL PROYECTO 1. GENERALIDADES En este captulo damos a conocer los costos de implementacin del proyecto, ya que en base a los costos, mediante un estudio econmico y tambin un estudio estadstico, que son importantes para la toma de decisin en la implementacin del proyecto, para ver si en realidad es rentable hacer la inversin, si mediante la automatizacin y tcnicas como la cianuracin incrementaran las ganancia para la empresa y sustentar el gasto por el proyecto a implementar. Los diagramas nos muestran todos los instrumentos y motores a utilizar que detallaremos el costo de cada uno, as como tambin los equipos en este caso, los controladores lgicos programables, costo de los equipos de supervisin, costo de ingeniera, implementacin, capacitacin y finalmente el financiamiento. Ms adelante mostraremos los equipos e instrumentos que utilizaremos para el diseo del proyecto as como sus costos respectivos, tambin veremos el costo que tendr al implementar el proyecto. 2. COSTOS DEL PROYECTO Aqu se muestran los equipos que serian requeridos para la implementacin del proyecto as como sus respectivos precios, todos estos instrumentos y equipos cuya marca y modelo son los mismos que se emplean en reas paralelas. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 932.1. Costos de los Instrumentos Tabla. 5: Costos de Instrumentos N DESCRIPCION PREC.UNIT($) CANTIDAD TOTAL($) 1 Sensor Ultrasonido de nivel Marca: Hawk Modelo: Awli2 1,800.00 2 3,600.00 2 Densmetro Radiactivo Marca: Thermo Fisher Modelo: Density Pro+ 12,000.00 2 24,000.00 3 Medidor de Ph Marca: Yokogawa Modelo:PH202G 1,650.00 2 4,800.00 4 Vlvula Pinch Marca: Red Valve Modelo: Tipo A 500.00 2 1,000.00 5 Vlvula De Control Neumtica Marca: Red Valve Modelo: Flexgate 1,000.00 2 2,000.00 6 Vlvula De Control Electroneumatica Marca: Triac Control Modelo: F90-F1-250/2R5D-XX 1,350.00 2 2,700.00 7 Electrovlvula on/off Marca: Bray Controls - Serie 63 160.00 4 640.00 8 Medidor De Flujo Marca: Yokogawa Modelo: DY-Y 2,700.00 2 5,400.00 9 Medidor de Oxigeno Disuelto/Aire Marca: Yokogawa Modelo: DO402G 1,800.00 1 1,800.00 10 Transductor De Corriente Marca: El Toroide Modelo: RSI 380.00 7 2,660.00 11 Variadores De Velocidad Marca: Siemens Modelo: 11.1 Micromaster 440 - CT HP: 5, V: 380 to 440 5,526.87 3 16,580.61 11.2 Micromaster 440 - CT HP: 7.5, V: 380 to 440 6,421.45 5 32,107.25 11.3 Micromaster 440 - CT HP: 15, V: 380 to 440 10,043.25 6 60,259.50 11.4 Micromaster 440 - CT HP: 50, V: 380 to 440 23,813.34 6 142,880.24 11.5 Micromaster 440 - CT HP: 60, V: 380 to 440 26,518.82 7 185,631.74 11.6 Micromaster 440 - CT HP: 100, V: 380 to 440 34,635.27 3 103,905.81 Total En Dlares Americanos 589,965.15 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 942.2. Costos de Equipos de Control Tabla. 6: Costos de Equipos de Control 2.3. Costos de Equipos a Nivel de Supervisin Tabla. 7: Costos de Equipos a Nivel de Supervisin 2.4. Costos por mano de obra El proyecto ser estudiado y analizado econmicamente por una empresa integradora cuya empresa trae consigo mismo todos los profesionales y tcnicos capacitados para realizar la implementacin, sta empresa analizar la mano de obra en cada etapa del proceso ya que mediante la automatizacin aumentar la eficiencia del proceso, a continuacin mostramos los costos de mano de obra para la implementacin del proyecto. Tabla. 8: Costos por Mano de Obra N DESCRIPCION PREC. UNIT($) CANTIDAD TOTAL($) 1 PLC 1 8.200 1 8,230.00 2 PLC2 2.000 1 2,150.00 Total En Dlares Americanos 10,380.00 N DESCRIPCION PREC. UNIT($) CANTIDAD TOTAL($) 1 HMI 1100 1 1,200.00 2 Computadoras industriales 1650 2 3,300.00 Total En Dlares Americanos 4,500.00 N DESCRIPCION CANTIDAD TOTAL($) 1 Implementacin y puesta del servicio del sistema de control - Pre ingeniera - Ingeniera de detalle - Programacin de PLCs - Puesta en servicio 1 22,000.00 2 Montaje elctrico y mecnico de los instrumentos - Montaje de instrumentos y tableros de Control 1 84,950.00 Total en Dlares Americanos 106,950.00 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 95En resumen el costo total necesario para la implementacin del proyecto incluyendo el costo de los equipos es: Costo Total = $ 711,795.15 3. JUSTIFICACIN DEL PROYECTO En la unidad minera en sus inicios de sus operaciones en la produccin de oro se sabe que durante muchos aos para recuperar el oro utilizaban la tcnica de lixiviacin por flotacin el cual no era tan eficiente, un porcentaje del oro se iba con el relave, si de una tonelada de mineral se debera extraer 10 gramos de oro solo se extraan 6 gramos los otro 4 se iba con el relave, en la actualidad en otras unidades paralelas existe un aumento considerable en la recuperacin del oro mediante la tcnica lixiviante de cianuracin por agitacin, sumado a la automatizacin, permite recuperar el 95% de oro, que quiere decir de los 10 gramos por tonelada se recupera 9.5 gramos, dndonos ms eficiencia en la recuperacin del oro del mineral extrado, disminucin de errores, velocidad de respuesta, mejoras en la produccin. 4. FINANCIACIN Para la realizacin de este estudio el financiamiento es con recursos propios de parte de los investigadores. Para la implementacin del proyecto con el financiamiento del 100% por parte de la empresa minera. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 96 CONCLUSIONES Se Dise un sistema de control que cumple con los requerimientos de la planta. Se Dise un sistema de control, seguro, amigable y confiable en donde el operador realiza las distintas operaciones de manera fcil. Se realiz una adecuada seleccin de instrumentos, controlador lgico programable (PLC) y un SCADA de acuerdo a los requerimientos del sistema. Se establecieron las estrategias de control para los diferentes lazos de control del proceso. Se dise la filosofa de control del proceso. Se dise el diagrama P&ID del proceso. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 97 RECOMENDACIONES Se recomienda que al elegir el sistema de control, tener en consideracin a los operadores y preguntarles con que sistema estn ms familiarizados. Al realizar la instrumentacin se recomienda analizar bien el proceso y con la ayuda de los manuales realizar la adecuada seleccin de instrumentos.. Se recomienda viajar a campo tantas veces como sea posible para un mejor entendimiento del sistema a automatizar. Se recomienda una asesora en procesos de cianuracin para una mejora en el planteamiento de las estrategias de control. Se debe tener en cuenta las normas respectivas, para el desarrollo del diagrama P&ID. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 98REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ANTONIO Creus Sol. (2005). Instrumentacin Industrial. (7ma Edicin). Espaa: Editorial Marcombo. CARLOS A. Smith, ARMANDO B. Corripio. (1991). Control Automtico de Procesos. (1era Edicin). Mxico. Editorial Limusa. HERMAN Danus Vsquez. (2007). Crnicas Mineras de Medio Siglo. (1era Edicion). Chile. Editorial RIL. KATSUHIKO Ogata. (1998). Ingeniera de Control Moderna. (3era Edicin). Mxico: Editorial Pretince Hall. RUBENS Sette Ramalho. (1996). 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[En lnea] 2009 [Citado 2009 Oct. 3]; [12 Pg.] Disponible en: http://rlmm.mt.usb.ve/S01/N2/RLMMArt-09S01N2-p829.pdf PONCE, Enrquez. Cianuracin por Agitacin para la Disolucin del Oro. [En lnea] 2008 [Citado 2009 jun.15]; [8 Pg.] Disponible en: http://www.infoindustriaperu.com/articulos_pdf/mineria/metalurgia/010.pdf Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 99 ANEXOS Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 100PRUEBAS EN PLANTA En otras unidades mineras existen un 80% de similitud de los instrumentos, equipos y estrategias de control, esos avances, pruebas y calibracin de otras unidades, todos esos datos obtenidos servirn de mucho para realizar la automatizacin de la planta que mencionamos en nuestro proyecto que consta de un proceso de repulpado y otro de cianuracin para poder as recuperar el oro desperdiciado en los relaves, entonces gracias a la automatizacin en planta de la unidad minera Orcopampa, mejorara en eficiencia, tiempo de procesamiento, tiempo de respuesta de datos y mejores ingresos, beneficindose la empresa. A continuacin tenemos la vlvula neumtica tipo cuchilla Fig. 1 adquirida para posteriores trabajos, que ser utilizada en el proceso de repulpado en la etapa del control de densidad, la misma se utiliza en otra unidad minera paralela. Fig. 1 Como podemos ver tenemos aqu la implementacin del control de densidad, Fig. 2 para realizar las primeras pruebas y calibraciones, vemos que en esta implementacin se encuentran las vlvulas cuchilla neumtica, las electrovlvulas y las conexiones como las neumticas, elctricas y tuberas como se indica en el diagrama de instrumentacin. Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 101 Fig. 2 Aqu vemos como quedara una interfaz HMI, Fig. 3 de tal manera que tiene como funcin de monitorear los datos de la planta en tiempo real, y estos datos se pueden mostrar como nmeros, texto o grficos que permitan una lectura fcil de interpretar y la supervisin junto al monitoreo, permite ajustar las condiciones de trabajo del proceso. Fig. 3 Br. CARLOS A. VSQUEZ VELSQUEZ Y Br. RENATO A. BALTA PERALES 102 Tenemos dos gabinetes de control como indican la Fig. 4 y la Fig. 5 los mismos que se utilizar en el proyecto que consta cada uno con un PLC y mdulos respectivos, los gabinetes estarn conectados por medio de switchs industriales, cuentan con un puerto de fibra ptica el cual conectara los dos Switchs, por los puertos RJ45 se conectarn otros PLCs. Fig. 4 Fig. 5