Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en una celda de flotación Jameson

Abstract

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.