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ANÁLISIS MILTUVARIABLE PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE PAPELES GYPSUM
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) GÁLVEZ SCHEEL, CAROLINA ANDREA; GÁLVEZ SCHEEL, CAROLINA ANDREA; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; NAVIA LÓPEZ, DANIEL
El presente trabajo se centra en la evaluación del proceso de fabricación de la línea de papeles Gypsum de la empresa papeles Cordillera S.A., división de CMPC; mediante la extracción de datos para todas las fabricaciones producidas durante el ao 2009, para luego ser analizadas mediante técnicas estadísticas multivariables con la herramienta PLS Toolbox de eigenvalue ejecutable en Matlab, para así evaluar la factibilidad de detección de fallas en la fabricación en línea. Para poder realizar esta evaluación, fue necesario el estudio de los datos obtenidos y la identificación de la fabricación con condiciones de calidad y producción normales para así poder construir un modelo PCA (Principal Components Analysis) a través de la herramienta PLS Toolbox. Este proceso se llevó a cabo para tres tipos de papeles cuya demanda es superior al resto, y cuyos errores en la calidad del producto significan pérdidas monetarias para la empresa. Del total de información recopilada durante el ao 2009, se seleccionaron tres tipos de papeles para el análisis: Ivory 180, Ivory 210 y Tubetes Grey 180. Esta selección se realizó en conjunto con la empresa, ya que son los con mayor cantidad de producciones durante el ao. Todos los datos recopilados se analizaron para la detección de posibles fallas dentro del proceso productivo, analizando las contribuciones de las variables seleccionadas en las fallas presentadas con los análisis realizados con las pruebas T2 y SPE (Q Residual). Este análisis, detecta una salida de control del proceso e identifica la variable o las variables que están contribuyendo a que el proceso se aleje de su situación normal de operación. Se concluye que la detección temprana de dichas anomalías llevaría una menor pérdida de insumos y posteriores pérdidas comerciales, sin embargo se debe analizar que variables son las que realmente son significativas para el proceso ya que tomar toda la cantidad de variables es inviable para un proceso de producción como este. Es importante la implementación de un sistema en línea, representativo para cada tipo de papel, en donde se detecten las salidas de control del proceso, pudiendo implementar una pronta solución y así reducir los errores de calidad del papel.
CONTROL DIFUSO DE UN REACTOR PILOTO TIPO CSTR
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2007) Alarcón Bustamante, Daniel Reynaldo; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Procesos Químicos, Biotecnológicos y Ambientales; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; NÚÑEZ MUÑOZ, PATRICIO
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DESARROLLO Y EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL DIFUSO PARA UNA COLUMNA DE FLOTACIÓN PILOTO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) SOTO GUTIÉRREZ, DIEGO JAVIER; SOTO GUTIÉRREZ, DIEGO JAVIER; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; YIANATOS BERNARDINO, JUAN
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DESARROLLO Y VALIDACIÓN DE SENSOR PARA LA MEDICIÓN DE VARIABES DE DISPERSIÓN DE GAS EN FORMA CONTINUA EN CELDAS DE FLOTACIÓN
(2020) Da Silva Verdugo, Cristóbal Rolando; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA QUíMICA Y AMBIENTAL; ACUÑA PEREZ, CLAUDIO ABRAHAM; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO
El proceso de concentración de minerales a través de flotación, se basa en la colección selectiva de materiales hidrofóbicos a mediante la inyección y dispersión de burbujas de gas. La eficiencia del proceso, resultados metalúrgicos (ley/recuperación), son dependientes de las características hidrodinámicas de la celda de flotación, por tanto, su medición en línea permitiría optimizar el proceso. La caracterización hidrodinámica considera, principalmente, la distribución de tamaño de burbujas, la fracción volumétrica de gas, y la velocidad superficial del gas. No obstante, la medición en línea de estos parámetros resulta compleja, dada la naturaleza del proceso con una dispersión de partículas de distinto tamaño en solución (pulpa), burbujas de gas distribuidas en la pulpa, en un equipo de difícil acceso y en un ambiente agresivo (polvo, agua, vibración, movimiento de cargas).En este contexto, se propuso implementar y validar un sensor continuo basado en la medición de cambios dinámicos de presión en cámaras de acumulación de gas, hardware de monitoreo y control, con software inteligente para la estimación en línea de: velocidad superficial de gas (Jg), densidad de la pulpa aireada, fracción volumétrica de gas y altura del colchón de espuma (HF). Para esto se diseñó un prototipo industrial, basado en la solicitud de patente de invención UTFSM - UCN. El prototipo, sistema de medición, contempla tubos concéntricos de muestreo, 10 cm de diámetro y 1.6 m de largo, enlazado vía conexión neumática a sensores de presión piezoeléctrico, un flujómetro másico de gas, y un arreglo de válvulas de solenoide, conectados a una interfase Opto22 comunicada a un computador industrial, configurado con un algoritmo de cálculo desarrollado en Python. Para validar la fenomenología de la técnica de medición, se realizó el modelamiento del sensor, y respectivo análisis de propagación de error de las variables involucradas.Con el sistema de medición industrial, se realizó una validación de laboratorio de la técnica de medición, basada en la acumulación, con un flujómetro másico de referencia conectado directamente al tubo de acumulación. Posteriormente se evalúa el sensor Jg en una celda piloto de 1200 L, donde se sensibiliza respecto a la posición espacial acorde a un flujo global de gas. Finalmente, se realiza una validación industrial del sensor de colchón de espuma en la Minera Don Alberto, en un circuito de flotación con celdas mecánicas de 8 m3.IILos resultados de la validación de Jg en laboratorio presentan un error estándar de ±0.3 [cm/s] para un rango de evaluación de 1.4 – 2.4 cm/s, frente a un flujómetro másico de referencia. Para la validación en celda piloto, la desviación estándar de la medición fue de ± 0.07 [cm/s] y se observa que el instrumento es capaz de medir el perfil de flujo generado en la cámara dada la turbulencia y patrones de flujo interno, con desviación 16% respecto del valor promedio global (error relativo).Para validación en planta en celdas industriales Wemco 300, en turnos 12 horas, se realizaron mediciones del colchón de espuma, velocidad de gas y densidad de pulpa. El error estándar de la medición de colchón de espuma fue de ±0.44 [cm/s] respecto a un flotador de referencia con un error intrínseco ±0.33 [cm]. Respecto del flujo de gas, se evidencia un perfil parabólico de velocidad de gas (Jg), en un rango de 0.56 a 1.3 [cm/s], consistente con lo encontrado en literatura en celdas de mayor escala.De las validaciones en las tres escalas, se puede concluir que el instrumento es capaz de inferir en forma sistemática y continua los parámetros de dispersión. Con error de medición máximo del 15% para el Jg y 5% para el HF, para los respectivos rangos de operación (0.5 – 2.5 cm/s y 0 – 9 cm). Finalmente, para futuros trabajos se recomienda la adición de un sistema de autocalibración de Jg y contraste HF con medición manual para el prototipo comercial, con el fin de mejorar la robustez en las mediciones. De igual manera se debe estudiar las dimensiones de los tubos de muestreo, considerando la ventajas y desventajas que se tienen en la propagación de errores en la estimación del Jg y HF.
DISEÑO, INSTALACIÓN Y DESARROLLO DE ESTRATEGIAS DE CONTROL PARA UN CSTR PILOTO HÍBRIDO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) NOVACOVIC GATICA, DANKO ANTONIO; NOVACOVIC GATICA, DANKO ANTONIO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Procesos Químicos, Biotecnológicos y Ambientales; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; SIMPSON RIVERA, RICARDO JOSÉ
Actualmente los sistemas de control automático son fundamentales para el manejo de los procesos de producción en las plantas industriales. La productividad está muy relacionada con la automatización de los procesos, en la medida que se establezcan una serie de estrategias de control eficientes. Lo mencionado justifica el desarrollo de este trabajo, que tiene por objetivo montar y controlar una planta piloto de un reactor CSTR, en el Laboratorio de Control de Procesos del DIQA, de la Universidad Técnica Federico Santa María. La planta piloto diseada e instalada, consiste básicamente de un reactor CSTR (equipo principal) refrigerado por un serpentín, donde circula agua fría, un precalentador encargado de acondicionar las materias primas que ingresan al reactor y un tanque de alimentación con un circuito de refrigeración, que suministra un flujo constante de agua fría dentro de la planta. Por medio de un modelo cinético desarrollado en el software Matlab se simuló una reacción en serie, irreversible y exotérmica. El calor de reacción se agrega al CSTR a través de la manipulación de una resistencia eléctrica. El desempeo de las estrategias de control utilizadas, se evaluó a través de la conversión máxima alcanzada en el reactor. La cual estuvo sujeta a mantener una temperatura estable en éste y en el precalentador ante distintas perturbaciones realizadas en la planta. Por otro lado, se hizo necesario el desarrollo de una lógica, que permitió minimizar el consumo de agua proveniente de la red, recirculando el flujo de salida del reactor nuevamente al tanque de alimentación. Esta situación impuso restricciones al control utilizado, ya que una recirculación constante elevó la temperatura del tanque de alimentación, pero dentro de un rango acotado, a pesar de operar con un sistema de refrigeración del agua acumulada en el tanque de alimentación.
ESTUDIO DE DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS DE FLOTACIÓN A TRAVÉS DEL ANÁLISIS DE
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2007) Niada Stanton-Yonge, Felipe Simón; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Procesos Químicos, Biotecnológicos y Ambientales; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; YIANATOS BERNARDINO, JUAN
El siguiente trabajo se desarrolló en el concentrador de la Compaía Minera Candelaria. El principal objetivo fue el análisis de la espuma de flotación por medio de sistemas de análisis de imágenes para lograr un control en el flujo de reactivos, específicamente colector primario y espumante, por medio de la identificación de distintos tipos de espumas a través de sus distintas características físicas y dinámicas. Para cumplir con los objetivos se realizó un diseo factorial de experiencias, las cuales fueron realizadas en el circuito Rougher de la línea 1 del concentrador, dónde se realizaron 18 experiencias según el programa de pruebas diseado. Con los datos obtenidos se desarrolló un modelo PCA (Principal Component Analysis) que utiliza variables operacionales y variables obtenidas por el sistema de análisis de imágenes de espuma. El modelo generado tiene como intención básica estandarizar la operación. Esto es debido a la dispersión en las formas de operar de los operadores, que utilizan su experiencia y sus propias reglas heurísticas, lo que implica diferencias de hasta 0,5% de recuperación. Donde las variables que se pueden modificar son: velocidad de descarga de celdas y flujos de reactivos. De esta forma la optimización del uso de reactivos se encuentra circunscrita a la estandarización de la operación. El modelo generado por el autor, acompaado de los test de Hotelling y Q generan un signo vital para la operación del circuito. El modelo diseado es capaz de explicar el 89% de la variación del proceso, lo cual lo hace robusto y adecuado para implementar en planta. Actualmente el sistema se encuentra en la fase de pruebas en la Compaía Minera Candelaria. Debido a restricciones operacionales aguas abajo del circuito rougher e inestabilidades del circuito de flotación, no fue posible mantener siempre las condiciones planeadas para las pruebas. Razón por la cual se debieron hacer ajustes en línea de las profundidades de espuma planeadas para algunas experiencias. El efecto de los reactivos (colectores y espumante) es bastante bajo y su efecto puede ser confundido por la variabilidad del proceso, bajo las condiciones experimentales realizadas. Mientras que el efecto de la profundidad de espuma es de 43%, para los rangos en los cuales se hicieron las pruebas. El pH no se pudo evaluar debido a las restricciones establecidas por la compaía para no realizar modificaciones a este parámetro. Cabe mencionar que el resto de los efectos pueden ser atribuidos a la variación del mineral alimentado, a la ley de alimentación, del porcentaje de sólidos de alimentación y del tamao de partículas, entre otros. Además se realizaron entrevistas a los operadores, de las cuales se puede desprender la conveniencia de llevar a cabo labores de capacitación tendientes a normalizar los distintos criterios empleados por los operadores de flotación, enfocando su conocimiento hacia la verificación de aquellas variables relevantes que permitan maximizar la recuperación. Se observó que la mayoría de las variables incluidas en el modelo son variables que, de alguna forma, los operadores observan y tienden a controlar. Lo que significa que la heurística que ellos han adquirido con su experiencia no necesariamente se encuentre en la dirección correcta para mejorar la operación. Esto puede ocurrir por la gran cantidad de variables, interacción entre ellas y a la variabilidad típica del proceso.
ESTUDIO DE PARÁMETROS DE ESCALAMIENTO DE FLOTACIÓN ROUGHER EN PLANTA CONCENTRADORA LOS PELAMBRES
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) ARO SOLÍS, ANDREA DEL PILAR; ARO SOLÍS, ANDREA DEL PILAR; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Procesos Químicos, Biotecnológicos y Ambientales; YIANATOS BERNARDINO, JUAN; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; CONTRERAS B., FELIPE
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EVALUACIÓN DEL IMPACTO METALÚRGICO Y ECONÓMICO DE INNOVACIONES EN EL PROCESO DE LA FLOTACIÓN
(2018) CANTELLANO RAMOS, CLAUDIA VICTORIA; CANTELLANO RAMOS, CLAUDIA VICTORIA; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA QUíMICA Y AMBIENTAL; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; ACUÑA PEREZ, CLAUDIO ABRAHAM
En la actual tesis se presenta una herramienta para evaluar el impacto de innovaciones en el proceso de la flotación. Se propone para esto, una metodología que aborda de forma económica el análisis del efecto de estos cambios.Las innovaciones son aplicables a equipos, operación, sensores, estrategias o control y dispositivos para mejorar el proceso. En este caso, se cuantifica el impacto de realizar una innovación aplicada en los burbujeadores de la columna de flotación. Se analiza su desgaste progresivo para estimar el instante dónde se vuelve necesario reemplazarlos sin tener mayores pérdidas económicas asociadas a la disponibilidad operacional del concentrado de cobre final.Para obtener estratégicamente los resultados finales, la investigación se divide en tres partes: primero se contextualiza la situación de los burbujeadores en la columna de flotación, se determina la relación entre el tamaño de burbuja y el diámetro de la boquilla de dispersión del inyector. Segundo se estima, mediante un simulador, el impacto metalúrgico de la variación del tamaño de burbuja en la recuperación y ley del concentrado final. Luego se presenta la metodología de evaluación económica para finalmente realizar el análisis de sensibilidad del efecto del desgaste del burbujeador en el proceso.Los resultados obtenidos a partir del simulador metalúrgico son de una recuperación de 60% y leyes del concentrado de entre 26 y 30% mediante un ajuste por sistema experto. Según la variación en la ley, los costos por tratamiento y refinación ascienden a aproximadamente 600 USD por tonelada de cobre en concentrado, en función de lo anterior las pérdidas resultan ser de aproximadamente 50 USD por tonelada de cobre. Cabe destacar que todos los resultados están sujetos a las condiciones de operación, alimentación y de la planta en el proceso.Finalmente se concluye que para un concentrador industrial de área transversal de 20 m2, las pérdidas acumulativas, por operar con un aumento en el tamaño de burbujas, ascienden a 4 millones de dólares anuales por 45 mil toneladas mensuales procesadas de alimentación, no comparables con el valor de 39 dispositivos SlamJet, pero sí con las ganancias que se podrían generar a partir de operar bajo condiciones normales.
EVALUACIÓN DEL SISTEMA EXPERTO DE LA PLANTA DE FLOTACIÓN DE LAS TÓRTOLAS (ANGLOAMERICAN SUR , DIVISIÓN LOS BRONCES)
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) GUZMÁN PAREDES, FRANCISCO JOSÉ; GUZMÁN PAREDES, FRANCISCO JOSÉ; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; YIANATOS BERNARDINO, JUAN; TORRES OLLARZU, LUIS
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EVALUACIÓN TÉCNICA ECONÓMICA DE LA PURIFICACIÓN DE ACEITES LUBRICANTES USADOS EN COPEC
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) Mendiburu Vallejos, María Belén; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; NÚÑEZ MUÑOZ, PATRICIO
Tesis con resumen extenso, ver multimedia o impreso.
FORMULACIÓN OPTIMIZADA DE DILUYENTES
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2013) ZENTENO PINTO, PEDRO ALEJANDRO; ZENTENO PINTO, PEDRO ALEJANDRO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; MÉNDEZ, JORGE
Los diluyentes son productos químicos altamente utilizados para la dilución de recubrimientos (pinturas decorativas, lacas automotrices, etc.). Su principal función es contribuir a que estos alcancen una viscosidad adecuada para ser aplicados sobre distintas superficies y, de esta manera, formar una película de excelente brillo, color y apariencia. Precisamente, este proyecto consiste en el desarrollo de una metodología para la formulación óptima económica de diluyentes a partir de solventes orgánicos presentes en el mercado nacional. Esta metodología posee por principal desafío lograr ahorros del orden del 20% respecto al costo actual de dichos diluyentes y manteniendo el tradicional estándar de calidad consumido por los clientes. La metodología consiste en una modelación matemática basada en las propiedades físicas y químicas de solventes y recubrimientos. Se logra predecir el desempeo que tendrá el diluyente optimizado frente al recubrimiento. Para lograr esto, se realiza una caracterización funcional de este último a partir de un conjunto de observaciones experimentales. Una vez planteada la metodología, es validada experimentalmente a través de la selección de un diluyente y un recubrimiento representativos del mercado nacional. Donde el objetivo es optimizar el costo del diluyente. El resultado obtenido en el diluyente seleccionado demuestra que se ha conseguido un ahorro del 17%. Un valor adicional del presente trabajo es, también, la generación de un conjunto de procedimientos con estándares internacionales American Society for Testing and Materials (ASTM) a través de los cuales se valida experimentalmente el desempeo de dicho diluyente. El beneficio económico para una empresa productora cuya capacidad de fabricación sea cercana a los 10 m3/día, es de 400.000.000 $/ao. Antecedente altamente auspicioso, si se toma en cuenta que el nivel de inversión es de unos 40.000.000 $ el primer ao.
MAXIMIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE DIESEL EN PLANTA COKER DE ERA (ENAP REFINERÍAS ACONCAGUA)
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2011) OLFOS VARGAS, TOMÁS ANGEL; OLFOS VARGAS, TOMÁS ANGEL; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; NÚÑEZ MUÑOZ, PATRICIO
Se analizó el proceso Delay coker de ENAP Refinería Aconcagua (ERA), el cual procesa los fondos de vacío (pitch) y produce diesel, gas oil, fuel gas, LPG, coque y nafta mediante procesos batch y continuos. Esta modalidad de operación puede producir contaminación del gas oil con diesel, contaminándose un producto de menor valor con uno de mayor valor (diesel), generando un impacto negativo en la economía del proceso. La cuantificación de ésta contaminación en el período 2010 a 2011, presenta una cantidad de diesel en el gas oil entre 16 y 22 mil metros cubico anuales, lo que representa pérdidas en el rango de 600 a 800 mil dólares anuales. Se caracterizaron las siete etapas de este proceso y las pérdidas en cada una de ellas, adicionalmente se analizo el sistema de control actual (contrarrestando matrices de correlación por etapas versus lazos), el impacto de las variables de operación y el grado de contaminación, mediante la utilización de las técnicas estadísticas (Shapiro Wilks, U de Mann Whitney, Graficas Q-Q, Histogramas, Kolmogorov Smirnov, intervalos de confianza y test IQR/S) y la información almacenada del sistema Process Information(PI). Basado en los resultados se detectaron las etapas en las cuales se presentan las mayores pérdidas durante la operación (etapa de quench y precalentamiento) y se propusieron un conjunto de acciones a realizar por los operadores TDC, las cuales no tienen costo económico alguno y que generan una mayor estabilización parcial de la torre fraccionadora, disminuyendo las pérdidas de diesel (maximizando su extracción) generando un aumento en las utilidades para la unidad. Se generaron mejoras para cada etapa del ciclo, especificándolas a través de acciones de control a ser implementadas, a través de un manual de buenas prácticas de operación y un informe básico de control indicando la importancia de éstos. Este análisis de la unidad de Delay coker, las mejoras y el manual de buenas prácticas, producto de la sistematización del expertise de los operadores, son la base para formular un sistema experto para la operación de esta unidad en caso de detectarse mejoras sustanciales.
MEJORA DEL SISTEMA DE CONTROL DEL TREN DE GASES DIVISIÓN FUNDICIÓN CHAGRES, ANGLOAMERICAN, CHILE
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) Cabrera Suárez, Humberto Patricio; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental.Dirección General de Investigación y Postgrado. Programas de Magíster; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; YIANATOS BERNARDINO, JUAN; ROMERO ESPINOSA, FERNANDO
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MODELACIÓN DEL PROCESO DE FLOTACIÓN EN UNA CELDA JAMESONL - 150
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2015) ORELLANA RAMÍREZ, FERNANDA CAMILA; ORELLANA RAMÍREZ, FERNANDA CAMILA; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; YIANATOS BERNARDINO, JUAN
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MONITOREO Y DIAGNÓSTICO DE LA OPERACIÓN DE UNA PLANTA DE PASTEURIZACIÓN PILOTO USANDO TÉCNICAS DE PROYECCIÓN
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2006) SCHIAPPACASSE OTEY, ITALO RODRIGO; SCHIAPPACASSE OTEY, ITALO RODRIGO; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Procesos Químicos, Biotecnológicos y Ambientales; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; SIMPSON RIVERA, RICARDO JOSÉ
El presente trabajo se ha centrado en la descripción de fallas de proceso, en la evaluación de la potencia de la detección de dichas fallas mediante técnicas estadísticas multivariables, y en la evaluación de la capacidad de diagnosticar la verdadera causa de las fallas en línea. Los ensayos han sido realizados en la planta piloto de pasteurización de leche PCT23, marca ARMFIELD, que se encuentra ubicada en el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad Politécnica de Valencia. Para poder realizar un análisis de las fallas fue necesaria la construcción de un modelo PCA (siglas en inglés, Principal Components Analysis), analizando un conjunto de datos obtenidos en condiciones normales de operación en el programa SIMCA. Se decidió usar para la monitorización sólo 2 componentes principales de las 13 totales, lográndose explicar un 61 % de la variabilidad de los datos del conjunto de datos en operación normal. Estando el proceso bajo control, se han introducido una serie de fallas, cada una repetida 4 ó 5 veces, dependiendo de la rapidez que presentase el proceso en volver al estado estable; siendo estas fallas tanto de sensores como fallas de proceso. Se ha podido constatar que la respuesta del proceso tiene en todos los casos un buen grado de repetibilidad por lo que se ha considerado viable hacer una descripción de la respuesta típica del proceso frente a las fallas introducidos. Se ha considerado como respuesta típica de la falla, el gráfico de contribuciones al estadístico correspondiente que genere el primer punto de salida de control, de modo que para diagnosticar la falla se ve el grado de parecido del gráfico de contribuciones en línea de cada falla, con el que se encuentra en la base de datos. Las fallas de sensores no han presentado problemas, ya que son detectados con claridad y diagnosticados con suficiente precisión. En el caso de las fallas de proceso la detección es clara y oportuna, pero el diagnóstico no ha sido del todo satisfactorio, ya que la gráfica de contribuciones cambia con los cambios de temperatura del agua de entrada provocados por las distintas condiciones ambientales de las estaciones del ao. Esto hace pensar en la necesidad de obtener un modelo estadístico y comparar la respuesta del proceso frente a las mismas fallas para cada una de las estaciones del ao. Para evitar esta problemática, existe la posibilidad de medir la temperatura del producto de alimentación e incluida en el modelo para así neutralizar en un buen grado de los efectos de la estacionalidad anual, o en un caso extremo implementar un sistema de control automático para mantener una temperatura de entrada constante. Se concluye que las técnicas estadísticas multivariables son un buen método para detectar de manera pronta fallas de proceso, pero lo que tiene que ver la identificación de las causas de las fallas es un campo abierto a la investigación, en el cual hay mucho por hacer y que tiene un campo de aplicación prometedor si se llegan a encontrar métodos efectivos para el diagnóstico de las fallas.
OPTIMIZACIÓN EN TIEMPO REAL IMPLEMENTADA EN UNA COLUMNA DE FLOTACIÓN DE ESCALA LABORATORIO
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2014) VILLEGAS MARTÍNEZ, DIEGO BENJAMÍN; VILLEGAS MARTÍNEZ, DIEGO BENJAMÍN; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; NAVIA LÓPEZ, DANIEL; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO
La presente investigación tiene por objetivo implementar un sistema supervisor basado en la Optimización en Tiempo Real (RTO) sobre una columna de flotación de escala laboratorio, donde lo que se persigue es administrar los puntos de operación del proceso i.e. altura de espuma, holdup de aire y bias, con el fin de mejorar el beneficio global que se entenderá como la diferencia entre los ingresos asociados por la corriente de concentrado menos los costos operacionales relacionados a los flujos de las corrientes de proceso y sus respectivos consumos eléctricos. El sistema supervisor implementado utiliza las medidas disponibles para sobreponerse a las incertidumbres asociadas a conocimientos parciales del proceso. En el sistema en estudio, se consideró que la cinética de flotación corresponde a un fenómeno incierto ya que se desconoce a cabalidad el mecanismo de recuperación de mineral. Tomando esto en cuenta, se ha definido un modelo que presenta una diferencia intencional en cuanto a la estructura y forma de la cinética de reacción, respecto a la condición real que se entenderá como el proceso. El modelo incierto se ha utilizado para calcular los nuevos puntos de operación del proceso y se estudiará la capacidad de detección del óptimo del proceso a partir de la optimización de este modelo propuesto, es decir, verificar si el sistema supervisor es capaz se superponerse a estas condiciones inciertas y alcanzar una operación que maximice el beneficio de la operación real. Para lograr lo anterior, se ha desarrollado una interfaz HMI que permite al usuario administrar los SetPoints de las variables manipulables de forma directa, en función de los valores óptimos entregados por el sistema supervisor, además de permitir monitorear los resultados metalúrgicos asociados a la ley del concentrado y recuperación global de cobre que se alcanzan en la columna. Con respecto a los métodos implementados en el sistema supervisor, en un primer intento se analizó la capacidad de detección del óptimo del proceso utilizando el enfoque clásico de la Optimización en Tiempo Real de dos etapas, que consiste en una actualización del modelo a partir de la resolución de un problema de estimación de parámetros, para luego realizar la optimización económica de la función objetivo. Considerando que la literatura indica que, bajo situaciones de incertidumbre estructural, el método de dos etapas no es capaz de detectar el óptimo del proceso, en este trabajo también se implementó el algoritmo de ?Ádaptación de Modificadores??, que consiste en utilizar las medidas del proceso para actualizar las condiciones necesarias de optimalidad de la optimización económica, y a partir de esto, converger a un punto candidato a óptimo del proceso. Tomando en cuenta que la eficacia de esta metodología depende de una correcta estimación de los gradientes del proceso, lo cual corresponde a su principal desventaja debido a la dificultad de su cálculo y muchas veces por la necesidad de perturbar el sistema continuamente (lo que puede repercutir en situaciones de inestabilidad en la operación, condiciones inseguras y además dichas perturbaciones podrían amplificarse aguas abajo), también se ha implementado la reformulación del método de Adaptación de Modificadores como dos optimizaciones anidadas, el cual elimina el requerimiento de estimar las derivadas experimentales, manteniendo las características de convergencia al óptimo del proceso del método original. En base a los resultados observados, se presenta una propuesta de carácter económica, escalando lo obtenido en el equipo de laboratorio, a una operación industrial a partir del margen adicional de ganancia, tras la implementación del sistema supervisor desarrollado.
PREDICCIÓN GRANULOMÉTRICA DE PRODUCTO DE TRONADURA Y SU IMPACTO EN EL RENDIMIENTO SAG Y RECUPERACIÓN DE COBRE POR FLOTACIÓN
(2018) Encina Pacheco, Cesar Ignacio; Departamento de Química y Medio Ambiente; Yianatos Bernardino, Juan; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO
La planificación de corto y mediano plazo en procesos mineros tiene el objetivo deentregar información acerca de la producción y calidad a esperar considerando lasituación actual de los activos y recursos geológicos. En plantas concentradoras losprocesos de molienda y flotación determinan la producción de planta y existenvariables geológicas y operacionales que explican la variabilidad de sus resultados.Entre abril y diciembre de 2016, en Minera Los Pelambres, Superintendencia deProcesos, se desarrolló un trabajo de recopilación y análisis de datos (operacionales ygeológicos) con el objetivo de generar modelos de predicción para el P80 de tronadura[pulg], el rendimiento de la molienda SAG [tph] y la recuperación de cobre en laetapa de flotación colectiva [%]. A través de la utilización del software de análisisestadístico Minitab se depuró la información y se plantearon modelos del tipo linealmultivariable con información obtenida principalmente desde la base de datosoperacionales PI System y desde el modelo de bloques del yacimiento.De acuerdo al análisis de datos del período 2015, en molienda, desde el punto de vistadel mineral, la granulometría y dureza permitieron explicar el 47,6 % de lavariabilidad del rendimiento promedio de los molinos SAG a través del F80 SAG y elindicador de dureza Axb (modelo geo). Al incluir la componente operacional, elporcentaje de sólido y velocidad de rotación sumaron 17,7 puntos al coeficiente dedeterminación. En conjunto estas variables permitieron explicar el 65,3 % de lavariabilidad del rendimiento de la etapa de molienda (modelo geo-operacional). Enflotación, el 41,3 % de la variabilidad de la recuperación en la etapa colectiva seexplicó a través de la razón entre las variables geológicas cobre soluble y cobre total(CuS/CuT), el P80 de molienda secundaria y el rendimiento [ktph] de la moliendaSAG.En molienda, al aplicar el modelo geo-operacional en el período enero-junio 2016(datos de prueba), se explicó el 65,4 % de la variabilidad del rendimiento con un errormedio de 4,3 %. En flotación, se explicó el 39,0 % de la variabilidad de larecuperación con un error medio de 0,61 %.La variabilidad que presenta el indicador Axb responde principalmente acaracterísticas intrínsecas del yacimiento, mientras que el F80 SAG responde tanto alas variables operacionales de tronadura como a la operatividad de Sistema deTransporte de Mineral Grueso (STMG). En tronadura, se evaluó el tipo de explosivo,la malla de tronadura, el factor de carga y la dureza del mineral, sin embargo, no fueposible concluir acerca de las variables que explican la variabilidad de P80 debido ainconsistencias en la correlación con el factor de carga y la multicolinealidad quepresentaron las otras variables. Por otro lado, la condición de “envío” del STMGreportó una diferencia en la media de 4,1 % y una menor variabilidad en el F80 SAGrespecto a la condición de “no envío”. Esta diferencia se traduce en un impacto de171 [tph] total planta atribuibles al factor granulometría por efecto del nivel de stockpile, el cual recibe el mineral del STMG para posteriormente ser alimentado amolienda.Adicionalmente a los análisis ya mencionados, a través de la planificación yejecución de tres muestreos en la planta de flotación colectiva, se determinaronrecuperaciones de cobre en la etapa rougher de 53,3 %, 93,6 % y 96,0 % en las clasesde tamaño gruesa (+150 µm), intermedia (-150 µm +45 µm) y fina (-45 µm),respectivamente. La recuperación ponderada de la etapa rougher fue de 88,1 %, 1,9puntos menor que la registrada el año 2014 (Yianatos et al., 2014). Por otro lado, lasrecuperaciones de la clase fina e intermedia no mostraron una diferenciaestadísticamente significativa, mientras que la recuperación de la clase gruesa fue41,5 puntos menor que el promedio de las anteriores. De igual forma, las leyes deconcentrado rougher en las clases fina e intermedia no presentaron una diferencia estadísticamente significativa con una media de 10,0 %. Por su parte, la clase detamaño gruesa presentó una ley de concentrado rougher media de 2,8 %.Durante los muestreos la ley de alimentación ajustada media de cobre fue de 0,79 %,el P80 se mantuvo acotado entre 109 y 132 [µm] y el flujo total planta alimentado semantuvo entre 6.208 y 6.779 [tph]. En contraste con la ley media de cobre de 0,63 %,el P80 medio de 217 [µm] y el flujo medio de 8.206 [tph] reportados el año 2014(Yianatos et al., 2014).
SIMULADOR DE CIRCUITO DE COLUMNAS DE FLOTACIÓN DE PLANTA N°2, LAS TÓRTOLAS, OPERACIÓN LOS BRONCES, ANGLO AMERICAN CHILE
(2018) PLAZA ENCALADA, FRANCISCA BEATRIZ; PLAZA ENCALADA, FRANCISCA BEATRIZ; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA QUíMICA Y AMBIENTAL; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO; ACUÑA PEREZ, CLAUDIO ABRAHAM
En el presente trabajo se desarrolla un simulador metalúrgico del circuito de columnas de flotación de la planta concentradora Las Tórtolas 2 con el objetivo de ser usado como parte del sistema de decisiones operacionales.En primera instancia, se seleccionaron y analizaron los modelos fenomenológicos con el fin de reconocer las variables que determinan la operación del circuito de flotación columnar. Luego, se estudió la información disponible en planta con el propósito de identificar cuáles de estas variables se obtienen a partir de mediciones en planta. Dado que parte importante de la información requerida para la alimentación del simulador no se encuentra disponible en línea, la estimación de estas variables se efectúa en base a muestreos metalúrgicos, pruebas mineralógicas, ensayos químicos, pero principalmente, a partir de la simulación de la etapa de remolienda-clasificación utilizando la herramienta computacional Molycop Tools.Una vez establecidas las variables, se configuró el simulador en función a las características de la planta. Sin embargo, dada la falta de información relacionada al flujo y a la ley de relave de las columnas, se parametrizó sólo en relación a la ley del concentrado final, y no respecto a la recuperación de las columnas. El ajuste consideró, también, el efecto del tipo de especie mineralógica (calcopirita, calcosina, pirita y ganga) y el desempeño metalúrgico rougher del tipo de muestra mineralógica alimentada.Se determinó, para el grupo de datos con desempeño metalúrgico rougher entre 80 - 85 [%], una incertidumbre de predicción de ± 2,90 [%], sin embargo, se verificó que la incertidumbre de predicción disminuye a ± 1,56 [%] cuando se opera con flujos de aire entre 900 a 1100 [m3/h]. Por otro lado, se observó que para el grupo de datos que considera desempeño metalúrgico rougher entre 70 - 80 [%], una incertidumbre de ± 3,45 [%].Las fuentes de errores que determinan la incertidumbre de predicción se encuentran relacionadas a errores de mediciones instrumentales y de estimaciones; a errores debido a problemas operacionales en el sistema de inyección de aire en las columnas provocado por el desgaste de las boquillas de los inyectores, y al sistema de distribución de agua de lavado producto del taponamiento de las canaletas de distribución causado por la mala calidad del agua de proceso; y también, a errores relacionado al ajuste de los parámetros. De estos tres tipos de errores, sólo fue posible cuantificar el error procedente a mediciones instrumentales y a estimaciones, el cual fue de ± 1,65 [%] respecto a la ley del concentrado final.Con el fin de disminuir la incertidumbre de predicción, se propuso corregir la velocidad superficial del gas en las columnas y al parámetro cinético relacionado a la recuperación máxima de la zona de colección de la pirita, dado que son los parámetros que propagan mayores errores de predicción. Sin embargo, se verificó que el efecto de otras variables involucradas en el proceso (tamaño de burbuja, distribución por clase de tamaño, entre otras), no consideradas en la modelación, pueden interferir categóricamente en el error de predicción del simulador.Se efectuó un análisis de sensibilidad con las principales variables de operación y de alimentación del circuito de columnas de flotación, en el cual se determinó que el efecto del flujo de aire en las columnas es determinante en la operación puesto que varía alrededor de ± 1 [%] la ley del concentrado final, y entre ± 10 [%], la recuperación columnar.El simulador puede ser empleado como una aplicación de planificación dado que permite evaluar distintas condiciones operacionales, en base a la sensibilización de una condición de operación pasada con similares características. También puede ser utilizada como parte de un sistema de entrenamiento de operadores ya que es capaz de reproducir las tendencias de la ley y la recuperación ante diversos cambios en la operación.Finalmente, el simulador metalúrgico se implementó en la plataforma Excel, y se desarrolló en el lenguaje de programación Visual Basic, dado que permite integrar rápidamente los datos procedentes del DCS a través de la plataforma PI System.
USO DE REDES NEURALES EN EL CONTROL JERÁRQUICO DE COLUMNAS DE FLOTACIÓN
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2000) León Romero, Angélica Eliana; Universidad Técnica Federico Santa María UTFSM. Departamento de Procesos Químicos, Biotecnológicos y Ambientales; BERGH OLIVARES, LUIS GUILLERMO
La Flotación Columnar es una técnica utilizada en la concentración de minerales valiosos. Al establecer una estrategia de control automático para este proceso, se encuentra la dificultad de que las variables objetivos son muy dificiles de medir automáticamente y en tiempo real. Una manera de salvar esta dificultad es aplicar modelos que consideren otras variables medibles para obtener estimaciones de las variables deseadas. En este trabajo se desarrollan modelos basados en Redes Neurales, adiestradas automáticamente en base a una serie de mediciones reales con resultados conocidos. Las Redes Neurales son una atractiva alternativa para este tipo de problemas, ya que no se requiere de un análisis teórico detallado, se ajustan en base a mediciones con procedimientos automáticos, son fáciles de adaptar y modificar, y se implementan en software pudiendo operar en tiempo real. Los objetivos planteados en este trabajo fueron la obtención de modelos para las variables Profundidad de Espuma, Bias y Holdup de Gas en la zona de colección, en base a Redes Neurales, tipo Feed Forward Multicapa, utilizando el método de adiestramiento de Gradiente Conjugado Escalado, bajo un supervisor automático. Utilizando como herramientas de software los programas Matlab, para el entrenamiento de las redes, y SINCO para la adquisición de datos en línea. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios para los modelos de Profundidad de Espuma y Bias (aunque éste último no pudo ser contrastado con una medición directa). Para el caso del Holdup los resultados no fueron satisfactorios debido a la presencia de perturbaciones en las mediciones que no fueron aisladas previamente, aunque luego de filtrarlas se obtuvo una buena modelación de validez restringida.

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