Browsing by Author "Bergh Olivares, Luis Guillermo"

Now showing 1 - 18 of 18

Calibración de modelos dinámicos para la predicción de cinética de fermentación de vinos blancos
(2023-12) Cona Riquelme, Licarayen; Luna, Ricardo; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Control experto-difuso de atributos en espumas de flotación medidas por procesamiento de imágenes en un circuito rougher piloto de
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-12) Zambrano Ríos, Benjamín Ariel; Vinnett Peralta, Luis Eduardo; Departamento de Química y Medio Ambiente; Bergh Olivares, Luis Guillermo
La flotación es un proceso de alta complejidad caracterizado por relaciones no-lineales entre sus variables independientes y dependientes. La falta de modelos dinámicos fenomenológicos adecuados ha limitado su uso en el control eficiente de estos procesos. Por otro lado, el uso adecuado del control predictivo depende muy fuertemente de la calidad de la representación del proceso por un modelo dinámico simple. Los sistemas expertos, basados en lógica binaria, han sido la herramienta más empleada en el control de flotación en las últimas décadas. Sin embargo, su eficiencia se ve limitada por la falta de precisión en la descripción del estado de las variables. El uso de lógica difusa ha permitido abordar el problema de control con mayor precisión, mejorando significativamente el desempeño de los sistemas expertos. En este trabajo se llevó a cabo la implementación de un control experto basado en lógica difusa en un circuito rougher de flotación piloto. La planta opera de forma híbrida, adquiriendo variables operacionales en tiempo real a través de los sensores desplegados en el circuito y del procesamiento de imágenes de espuma de flotación en Matlab. El sistema está conformado por tres celdas rougher de 36 [L], en el cual se recircula una alimentación de 4,5 [L/min] de una solución acuosa de 25 [ppm] de 2-etilhexanol y sin presencia de sólidos. El objetivo es evaluar el sistema de control difuso de los atributos de espuma de flotación, empleando como recursos las referencias de los controladores PID disponibles para la velocidad superficial de gas y los niveles de pulpa en cada celda. Inicialmente, se realizó la calibración de la instrumentación (sensores, válvulas, bomba peristáltica y cámaras) del circuito; el desarrollo de la interfaz de monitoreo y control, y su conexión con el PLC y el hardware disponible en la sala de control; así como también el acondicionamiento de los códigos de procesamiento de imágenes disponibles para su aplicación en el circuito. Posteriormente, se llevó a cabo la fase de experimentación, la cual consistió en dos etapas. La primera etapa se enfocó en la recopilación de la información concerniente al comportamiento de los atributos de espuma de flotación, tales como área transversal, excentricidad y densidad de burbujas, bajo condiciones de velocidad superficial de gas de 0,5 a 1,5 [cm/s] y profundidades de espuma entre 1 y 4 [cm]. ARQUITECTURA
CONTROL SUPERVISOR DE UNA CELDA JAMESON L-150 DE FLOTACIÓN PILOTO
(2016) Ulloa Espinoza, Andrés Ignacio; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Yianatos B., Juan
The objectives of this research is to develop and implement a supervisory control system on a L-150 pilot Jameson flotation cell, available at the Process Control Laboratory of the Chemical Engineering Department, Santa María University, Valparaíso, Chile.Using a distributed control system and a metallurgical simulator, developed in previous projects, the supervisory expert control system is implemented to maximize the cell Cu recovery subject to produce a concentrate under technical specifications. These objectives are satisfied by modifying the set points of air to pulp ratio and froth depth of the distributed control system.The concentrate grade must be between 27.7 and 28.7% while the process Cu recovery has to reach at least 60%.The supervisory control system includes two main routines: expert feed forward control, to compensate for measured disturbances on the characteristics of the feed by using a simplified model to predict metallurgical objectives under the new scenery. The expert feedback control, takes care of the effect of other disturbances and some deviations produced by the first routine. This control act whenever a steady state is reached and selects the resource with lower saturation ratio.The simplified model is built applying the methodology if partial least square regression (PLS) implemented in the PLS Toolbox of Matlab. The data to fit the model was simulated by using the metallurgical simulator under normal operating conditions in order to achieve good predictions.Four cases are presented. In the first case, the response of the expert feedback control is compared with the response of both feedforward and feedback control when an increment on the feed Cu grade occurs. The results show that the action of both expert controls reduces in 14 minutes the time when both metallurgical objectives are satisfied.In the second case, a decrease of the feed grade is tested. After reaching a steady state the concentrate grade is upper the low limit while recovery is below the 60% limit. Since both objectives cannot be met simultaneously, the operator receives a message, to make a decision.In this case, it is assumed that the scavenger circuit is close to saturation and the operator decides to temporarily sacrifice the concentrate grade and increase the recovery target to 55%.In the third case, the same general conditions are kept and the feed Cu grade is decreased. Once again after the expert feed forward control acts, both metallurgical objectives cannot be met simultaneously and the operator receives a message. In this case, it is assumed that the scavenger has some room to process the actual Jameson cell tails. The expert feedback control continues adjusting the set points to maintain concentrate Cu grade above the low limit, allowing the recovery to decrease under 60%.The last case is the continuation of the previous one, but now the low recovery cannot be accepted because the scavenger circuit is close to reach its maximum capacity so the operator decides that the rougher concentrate Cu grade must be increased. After that change the supervisory control acts to get both objectives on target.
Desarrollo de un sensor virtual dinámico de ley de concentrado en una columna de flotación usando metodología PLS
(2023-12) Rojas Santibáñez, Robinson Raúl; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN DE LA CELDA DORR-OLIVER DE LA PLANTA DE MOLIBDENO DE LA DIVISIÓN CHUQUICAMATA: GERENCIA DE EXTRACCIÓN Y CONCENTRACIÓN DE SULFUROS 2010
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) Villanueva Figueroa, Gonzalo; Departamento de Química y Medio Ambiente; Yianatos Bernardino, Juan; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Montero T., Jorge
El trabajo realizado consiste en mejorar la recuperación de la primera celda rougher de la planta de molibdeno de Chuquicamata debido a una baja sostenida de la ley de cabeza de molibdeno. Para esto se realizó una detallada revisión bibliográfica sobre los mecanismos y variables del proceso de flotación de molibdeno. Además de un diagnóstico de las condiciones operacionales en la celda. Una vez revisado el proceso de flotación se procedió a realizar muestreos cambiando distintas variables para ver donde estaba el mejor desempeo de la celda. Se realizaron muestreos cambiando: la agitación por sí sola, la agitación junto con el nitrógeno, el agua de lavado, la altura de espuma y el punto de adición del sulfhidrato de sodio. Además se realizaron flotaciones en el laboratorio para determinar las constantes cinéticas de diversos elementos y la influencia que tiene el pH en éstos. Considerando que las condiciones de planta no siempre permitieron obtener réplicas o mantener las variables controladas y, por lo tanto, los resultados no poseen soporte estadístico. En este escenario las pruebas realizadas mostraron una mejor recuperación de molibdeno a 75 RPM, siendo conveniente no usar el agua de lavado. Además las flotaciones de laboratorio muestran que a pH cercano a 7 el insoluble (sílice y alúmina) y el fierro se deprimen más fácilmente que a pH más elevado. Con el resultado de cada uno de los muestreos se desarrolló un modelo semi-teórico de la celda con el objetivo de tener una herramienta para predecir su comportamiento. Se encontró que la celda debe operar a alturas de espuma moderadas (no más de 40 cm) y que el agua de lavado tiene una influencia negativa en esta etapa de flotación.
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN LÓGICA DE CONTROL EXPERTO EN ESPESADOR DE RELAVES, PLANTA LAS TÓRTOLAS
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2014) Ojeda Vásquez, Pablo; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Yianatos Bernardino, Juan; Moglia Picart, Mauricio
Este trabajo presenta el desarrollo e implementación de un sistema de control experto estructurado en reglas lógicas, para mantener el control de la operación de espesamiento de relaves en la Planta “Las Tórtolas” de AngloAmerican. Las reglas han sido diseñadas a partir de las filosofías de operación del personal experto, con el objetivo de lograr un control estable de las variables de interés y la optimización de los indicadores de rendimiento de este espesador de 125 m de diámetro, diseñado para procesar en torno a 13000 m3/h de pulpa. La importancia en el consumo del recurso hídrico en la industria minera, hace necesario aumentar los esfuerzos en recuperar la mayor cantidad de agua posible desde los procesos de separación sólido-líquido. Adicionalmente, los desafíos futuros de la minería en nuestro país, se focalizan en la reducción de costos, por ejemplo en el consumo de recursos como floculante, y la seguridad para las personas y el medioambiente. Para cumplir estos objetivos, el sistema experto se estructuró en dos fases. Primero, permite bajo ciertas condiciones tomar el control de la operación, ajustando las variables dentro de una banda de seguridad y luego, utiliza los recursos disponibles para optimizar las condiciones de operación que permitan una mayor recuperación de agua. La primera fase del encadenamiento de reglas lógicas, revisa las variables de operación con la instrumentación disponible en el espesador de relaves, asociadas al torque de las rastras, presión de la cama de lodos (inventario de sólidos) y nivel de interfase (profundidad de cama). Mediante el análisis conjunto de estas mediciones, el sistema determina las acciones necesarias para ajustar las variables dentro de un rango seguro, mediante la modificación de los recursos de control disponibles: flujo de descarga y dosificación de floculante. Para ello, el sistema cuenta con flujómetros y válvulas de control en las dos líneas de descarga, y variadores de frecuencia en las bombas de dosificación de floculante. La segunda fase, ejecuta acciones que permitan optimizar la recuperación de agua, a través de la obtención de porcentajes de sólidos más altos en la descarga, al mismo tiempo que se busca reducir el consumo de floculante y mantener la estabilidad del sistema, en la medida que las condiciones de operación lo permitan. Para ello, la instrumentación del sistema cuenta con medidores de densidad nucleares, que determinan el contenido de sólidos en las líneas de descarga del espesador.
ESTUDIO DE LA RECUPERACIÓN DE MOLIBDENO EN COLUMNAS DE FLOTACIÓN COLECTIVA DE COMPAÑÍA MINERA DOÑA INÉS DE COLLAHUASI
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) Reveco Zepeda, Pablo Alberto; Departamento de Química y Medio Ambiente; Yianatos Bernardino, Juan; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Tesis con resumen extenso, ver multimedia o impreso.
ESTUDIO DE MÉTDO DE ESCALAMIENTO EN PLANTA CONCENTRADORA LOS PELAMBRES
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2014) Valdés Salinas, Camila Andrea; Departamento de Química y Medio Ambiente; Yianatos Bernardino, Juan; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Contreras B., Felipe
Resumen extenso, ver multimedia o impreso
Evaluación de la sensibilidad cruzada en sensores NDIR de concentración de gases de efecto invernadero emitidos en una planta de tratamiento de aguas residuales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) Gallardo Avendaño, Joaquín Francisco; García Gen, Santiago; Jahn, Fernanda; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
El presente trabajo evalúa la sensibilidad cruzada en sensores NDIR de gases de efecto invernadero (CO2 y CH4), un fenómeno que distorsiona las mediciones de concentración en mezclas de gases emitidos por plantas de tratamiento de aguas residuales. El objetivo general fue evaluar el comportamiento de estos sensores y proponer un modelo de corrección lineal para mejorar la precisión de los datos recopilados. Se implementó un sistema de medición con una unidad de control Arduino, sensores de gas comerciales y una cámara sellada para la medición de concentración de gases. Se logró determinar un factor de corrección para la medición de CH4 en presencia de CO2, obteniendo un valor de −0,0701 ± 0,0015. El factor de corrección resultó ser estadísticamente significativo y demostró no tener falta de ajuste según un análisis ANOVA. Por otro lado, se concluyó que con un sensor de alta calidad como lo es el Senseair K33, no es necesario realizar una corrección posterior a las mediciones, ya que el propio sensor incluye filtros los cuales son muy eficientes para evitar este fenómeno. Con ambos sensores y el factor obtenido es posible corregir las mediciones del sensor de baja calidad de manera que las mediciones se vuelven muy precisas, arreglando así la interferencia existente entre los dos gases. Por otro lado, se concluyó que es necesario la instalación de sensores de alta calidad si es que se quiere realizar una campaña de monitoreo de emisiones de gases de efecto invernadero en una PTAR, ya que de esa manera se aseguran mediciones correctas sin la posibilidad de desviaciones importantes debido a interferencia.
EVALUACIÓN EL EFECTO DE MEJORAS EN TRONADURA Y PRE-CHANCADO SOBRE EL RENDIMIENTO DEL MOLINO SAG
(2018) Cortes Muñoz, Daniela Fabiola; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Yianatos Bernardino, Juan; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Contreras Bravo, Felipe Andrés
Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en un simulador de un circuito de flotación rougher
(2022-08) Tello Jaure, Cristian Alexis; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
.
Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en un simulador de una columna de flotación
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2023-12) Sepúlveda Román, Luciano Francisco; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Conforme se profundiza en los procesos de beneficio de minerales, también lo hacen los yacimientos de cobre en Chile, disminuyendo los minerales oxidados y aumentando progresivamente los minerales sulfurados. Estos últimos deben procesarse en una columna de flotación, equipo que recibe la mayor parte de la variabilidad y que en la actualidad posee un control insuficiente para compensar perturbaciones instrumentales y operacionales. Buscando resolver lo anterior se realiza esta tesis la cual consiste en el desarrollo y evaluación de un sistema de detección de fallas instrumentales y de operación en un simulador de una columna de flotación. Para generar este sistema se utilizó la metodología de Análisis de Componentes Principales (PCA), que permite reducir el número de variables que explican la variabilidad del sistema, llevándolo a un nuevo plano (o dimensión) con variables independientes entre sí. Se trabajó con un simulador en estado estacionario de una columna de flotación llamado SiMetCol que permite observar y/o modificar distintas variables de alimentación (flujo, ley, densidad de pulpa, tamaño de partícula y mineralogía), de operación (velocidad superficial de aire, profundidad de espuma, agua de lavado, holdup y bias), de respuesta (ley de concentrado y recuperación) y geométricas (altura, diámetro, etc.), además de contar con un sistema experto que optimiza el uso de los recursos disponibles. Se definió un criterio de operación normal donde la ley de concentrado debe operar entre 30% y 32%, sin una mayor pérdida de recuperación, variable que fija su valor mínimo en 55% (Yianatos, et al., 1998). De un total de 12 variables iniciales, se redujeron mediante un diseño experimental de 3 etapas, donde las 8 variables resultantes fueron clasificadas en 3 grupos, alimentación (flujo, ley, densidad de pulpa, y mineralogía), operación (velocidad superficial de aire y profundidad de espuma) y respuesta (ley de concentrado y recuperación). Se identificaron de forma preliminar que las variables de alimentación más influyentes en los objetivos metalúrgicos eran la ley de alimentación y flujo de alimentación. Otras variables como el diámetro de partícula y velocidad superficial de agua de lavado fueron fijadas a un setpoint, mientras que el holdup se descartó por considerarse una variable dependiente que no aporta a explicar la variabilidad del sistema. La velocidad superficial de bias también es una variable dependiente, pero además el simulador entregó valores fuera del rango operacional e incluso negativos.
Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en una celda de flotación Jameson
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2021-07) García Rosas, Verena Alejandra; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Se presenta un sistema de detección de fallas operacionales e instrumentales en una celda de flotación Jameson. La celda Jameson es una celda de flotación neumática y co-corriente que se caracteriza por presentar tamaños reducidos y una alta eficiencia respecto a otros equipos de flotación. Su principio de operación se basa en la formación del agregado partícula burbuja en la zona del tubo de descenso por tanto la colección tiene lugar en esta misma zona. Dentro de las variables principales se encuentra la profundidad de espuma, el flujo de agua de lavado, la razón aire pulpa (conocida como APR) entre muchas otras que también se encuentran en el proceso de flotación en general. Estas variables permiten la operación normal de la celda, sin embargo, en ciertas ocasiones se pueden registrar datos anormales, los cuales son detectados como fallas. Generalmente existen dos tipos de fallas las instrumentales, todas aquellas donde el instrumento pierde calibración en el tiempo y las operacionales que son aquellas que no cumplen con los objetivos metalúrgicos que para este caso corresponde a una ley de alimentación entre 27.7% y 28.7% y una recuperación mayor al 60%. El sistema de detección se basa en la construcción de un modelo de métodos de proyección de análisis de componentes principales o PCA que tiene por objetivo disminuir la dimensión de problema, para este caso se tienen nueve variables originales las cuales se relacionan mediante variables auxiliares conocidas como componentes principales que para el modelo propuesto resultan ser cuatro. Previo a la construcción del sistema de detección en sí se requiere de datos de operación, para ello se utiliza un simulador metalúrgico que permite obtener datos de operación en estado estacionario que describen sus relaciones bajo las más diversas condiciones de operación, pero que satisfacen la condición de normalidad, es decir presentan objetivos metalúrgicos aceptables. Para evaluar el sistema de detección de fallas se requiere conocer la procedencia de la falla ya sea instrumental u operacional, por tanto, estas se generan. Para generar fallas operacionales se modifican recursos de operación que corresponden a las variables de APR y profundidad de espuma con el fin de obtener datos operacionales anormales, es decir alejados de los objetivos metalúrgicos. La generación de fallas instrumentales se modifica en diferentes porcentajes la variable que se quiere perturbar. Para los experimentos de falla operacional el sistema es capaz de corregir la falla mediante la modificación de las otras variables, regresando a la normalidad las variables objetivo. Cuando la falla operacional es detectada como instrumental o bien como ambas a la vez el modelo es capaz de corregirlo mediante el estadígrafo Hotelling T2. Respecto a las contribuciones de Q el sistema de detección es capaz de verificar que el valor medido es más alto o bajo que el real lo cual afecta a los objetivos. Finalmente, para las fallas instrumentales no se presentan patrones detectables, por el contrario, el porcentaje de detección de fallas instrumentales por el sistema resulta muy cambiante entre variables lo cual lleva a la conclusión que depende netamente de la variable que tan detectable sea.
Implementación y evaluación del control experto-difuso, apoyado por modelo pls en linea (Digital Twins), de un reactor CSTR piloto
(2024-04) Lagos Venega, Matías; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
MONITOREO Y DIAGNÓSTICO DE LA OPERACIÓN DE UNA COLUMNA DE FLOTACIÓN PILOTO USANDO MÉTODOS DE PROYECCIÓN (PCA)
(2019-12) Tipa Huanca, Alejandro Eddy; Acuña Pérez, Claudio; Babarovich, Víctor; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
En el proceso de flotación se registran muchas variables, pero ante la ocurrencia de alguna falla de tipo operacional o instrumental es muy difícil identificar las causas que provocan pérdidas operacionales por lo que se hace necesario incorporar el monitoreo en línea y los sistemas de diagnóstico de la operación que son una parte importante de la mejora continua dentro del proceso de flotación. El objetivo principal de este trabajo es construir un modelo para monitorear y diagnosticar fallas operacionales en una columna de flotación instalada en el Laboratorio de Operaciones Unitarias (LOU) del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental (DIQA) de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM). La “Columna de Flotación Piloto IQA” es el equipo experimental utilizado, de 20 [cm] de diámetro y 3,14 [m] de altura que fue construido e instrumentado principalmente para poder operarse con pulpa real (mezcla de sólidos de concentrado y relave), de manera industrial, pero pese a las dificultades y limitaciones del sistema se decide trabajar en circuito cerrado. La columna cuenta con un control distribuido que consta de tres lazos de control, profundidad de espuma, flujo de aire y de flujo de agua de lavado. El cuerpo central del DSC (Sistema de Control Distribuido) se encarga de colectar y enviar las señales a los elementos finales de control (actuadores), así mismo el registro de las señales de los sensores las que son digitalizadas y puestas a disposición del usuario. El sistema de control automático implementado en la columna es el OPTO 22. El PAC es programado usando PAC Control Pro 10.2, una herramienta de programación basada en diagramas de flujo para control industrial y aplicaciones de procesos. La interfaz gráfica o HMI es realizada con el PAC Display Configurator Pro 10.2. Para el almacenaje de la base de datos de todas las variables asociadas a la columna se hace uso del Opto Data Link Monitor 10.2.
PLAN DE MODERNIZACIÓN TALLERMETALMECÁNICO UTFSM
(2017) Olfos Vargas, Tomás Angel; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
The present conditions of operation of the workshop will be presented, which, whencontrasted with the development lines of the department, will allow us to know the tasks to beperformed, identifying the bridge to be built between today and tomorrow, which will be a pathof specific objectives that manage to materialize the advances that hope to be obtained,constituting in this way the Plan of Modernization.In the first chapters will be able to observe the general characteristics of the workshop,where the identification of location and spaces is highlighted, detailing the purposes of thedifferent areas and personnel. Also identifying the machinery that is in each of these areas,describing in passing the general conditions of operation by area. Then the methodologies andstrategies with which the workshop will face the challenges of teaching, research, technologicaldevelopment and service delivery will be presented today.Knowing the workshop in management, infrastructure, distribution of space,equipment and maintenance in conjunction with the projection of the work of the workshopbased on the development lines of the department will be contrasted, to obtain a range ofpossible improvements, which after being Analyzed will be developed in a general way.The alternatives developed will be evaluated according to the relevance based on theproposed objectives, identifying the importance of each alternative and ideal execution times,thus discriminating the least relevant alternatives and collating the deadlines will be possibleto transform these alternatives into a Plan of Modernization.A short-term, medium-term and long-term plan is presented. Short-term improvementsthat will serve to enhance the current situation of the workshop in areas of management andoperation, focusing on the destination of the spaces, condition of the machinery, maintenanceand staffing. With an operationally empowered workshop, the Medium Term has a researchand development focus, characterized by the development of research, strategic alliances withCIMA and investment in state-of-the-art equipment for the metalworking industry. With aresearch-driven workshop, there is a long-term perspective focused on evaluating theapplication of improvement alternatives and the consideration of high-investment projects anddepartmental-level challenges such as refurbishment of complete areas and workshopexpansion.
PREDICCIÓN DE CONCENTRACIONES BASADAS EN ANÁLISIS DE IMÁGENES DE ESPUMA Y CONDICIONES DE OPERACIÓN EN COLUMNAS DE FLOTACIÓN.
(2019) Troncoso Córdova, Javier Arturo; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Acuña Correa, Claudio Ramon; Acuña Perez, Claudio Abraham
SISTEMA EN LÍNEA DE DIAGNÓSTICO DE ESTADO DE OPERACIÓN Y DETECCIÓN DE FALLAS EN UNA PLANTA PILOTO DE FLOTACIÓN ROUGHER
(2017) Bravo Rain, Gian Leonardo; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Yianatos Bernardino, Juan
El presente trabajo tiene como objetivo analizar la capacidad de un modelo PCA para detectar en línea operaciones anormales y fallas en una planta piloto de un circuito de flotación rougher de operación híbrida ubicado en el Laboratorio de Control de Procesos de la Universidad Técnica Federico Santa María. Para esto se desarrolló un sistema modular , en el software Matlab 2016, que integra un detector de estado estacionario, un simulador metalúrgico, un sistema de almacenamiento de datos y, un sistema de diagnóstico del estado de la operación y detección de fallas. Además, se utiliza una interfaz gráfica en el software Intouch HMI 8.0 de Wonderware, el cual permite monitorear y controlar la operación de la planta piloto y, además, todas las funcionalidades del sistema creado en Matlab 2016. La planta piloto consiste en 3 celdas de flotación en serie, siendo operadas con una mezcla de agua y espumante, utilizándose el simulador metalúrgico para simular la presencia de los minerales cobre, fierro y molibdeno. Este simulador permite estimar resultados metalúrgicos tales como la recuperación y la ley de concentrado y cola del circuito rougher.Para la construcción de los 2 modelos PCA implementados, se utilizó el software PLS_Toolbox 8.5, el cual posee una interfaz gráfica a la cual se le ingresa los datos experimentales y se obtiene el modelo PCA, en donde se debe definir el método de preprocesamiento de los datos experimentales y además, se debe definir el número de componentes principales.El primer modelo PCA se construyó considerando 21 variables, las cuales corresponden a variables operacionales y metalúrgicas, considerándose tanto sensores como actuadores. El modelo se construye a partir de un conjunto de operaciones en estado estacionario, conformado por 339.993 operaciones diferentes, desde donde se seleccionaron aquellas que correspondían a operaciones normales, obteniéndose 83.079. Una operación normal es considerada como aquella que posee una recuperación de cobre del circuito dentro del rango entre 90 [%] y 91 [%]. Se aplicó el método de autoescalamiento a los datos experimentales para así normalizarlos. Finalmente, se escogieron 9 componentes principales, los cuales logran explicar el 90,12 [%] de la variabilidad del conjunto de datos de construcción y, además, todos estos componentes poseen valores propios superiores o cercanos a 1. Además, se define que los límites de los estadígrafos T2 y Q Residual corresponden a 21,67 y 7,00, respectivamente.El modelo PCA obtenido, es utilizado por el sistema de diagnóstico de la operación y detección de fallas, desarrollado en Matlab 2016, permitiendo detectar en línea, el estado de la operación.Para analizar el comportamiento del sistema para la detección de condiciones anormales de operación utilizando el primer modelo PCA, se desarrollaron 5 experiencias, en donde se tenían diferentes condiciones para los niveles de espuma de cada celda, ley de cobre de alimentación, porcentaje de sólidos de alimentación, flujo de alimentación y recuperación del circuito. Cada una de estas experiencias se iniciaba con una condición anormal de operación y, luego de alcanzar el estado estacionario, el sistema detectó correctamente todas las operaciones anormales iniciales. Luego, el sistema recomendaba realizar cambios en los niveles de espuma de cada celda y porcentaje de sólidos de alimentación (ya que son las que normalmente se pueden variar en una operación real) en donde, luego de realizar el cambio sugerido en la planta y, de alcanzar el nuevo estado estacionario, la operación alcanzaba un estado de operación normal en todas las experiencias realizadas. Cabe destacar que en las 5 experiencias realizadas, la operación normal se alcanzó luego de cambiar solo una vez las condiciones sugeridas por el sistema.Para analizar el comportamiento del sistema para la detección de fallas utilizando el primer modelo PCA, se realizaron 6 experiencias, en donde cada una de ellas correspondía a una condición diferente de operación. Cada experiencia se iniciaba con una operación normal (detectada correctamente por el sistema) y luego, se le simulaba una falla en algún sensor o actuador, analizando el comportamiento del sistema. Luego de simulada la falla, se eliminaba ésta y se retornaba a una operación normal nuevamente. Se simularon fallas en los niveles de espuma de cada celda, flujo de bomba de alimentación, porcentaje de sólidos de alimentación y ley de cobre de alimentación. En las 6 experiencias realizadas, el sistema detectó correctamente la falla. El mínimo error necesario para que el sistema detecte la falla varía entre 24 [%] a 65 [%], en donde el promedio corresponde a 37,8 [%]. El máximo valor de error está asociado al nivel de espuma de la celda 1 y, el mínimo, está asociado al flujo de bomba de alimentación.Luego, se construye el segundo modelo PCA, en el cual se excluyen variables que no poseen variabilidad en el conjunto de datos construcción, por lo que inicialmente se consideran 15 variables. Luego, aplicando PCA, se obtienen 7 componentes principales. Los límites de los estadígrafos T2 y Q residual corresponden a 18,48 y 6,383 respectivamente. Se realiza una prueba para diagnóstico de operación detectándose correctamente la operación anormal y normal, entregándose recomendaciones que permitieron retornar a una operación normal. Para el caso de detección de fallas, el sistema detecta correctamente la falla generada en el sensor. Además, el valor del mínimo error detectable no posee variación con respecto al primer modelo PCA.Finalmente, se realizan pruebas agregando ruido a las variables metalúrgicas de entrada al simulador, obteniéndose un diagnóstico correcto del estado de operación anormal y normal, además de entregarse recomendaciones correctas que permitieron retornar a operación normal. Además, para el caso de detección de fallas, se obtuvo una correcta identificación del sensor por parte del sistema. Además el valor del mínimo error detectable no se modificó.Finalmente, se concluye que el sistema implementado (tanto con el primer y segundo modelo PCA) permite un diagnóstico correcto del estado de la operación y, además, permite la detección de fallas generadas en la planta piloto de circuito de flotación rougher.

Browsing by Author "Bergh Olivares, Luis Guillermo"

UNIVERSIDAD

CAMPUS Y SEDES

EXTENSIÓN Y CULTURA

SERVICIOS