DISEÑO DE UN SISTEMA INALÁMBRICO DE MEDICIÓN DE POSICIÓN ESPACIAL DE UNA BOLA AL INTERIOR DE UN MOLINO

Abstract

El consumo de energía eléctrica destinada a las plantas Concentradoras de la minería es aproximadamente un 15% de toda la energía eléctrica consumida por el país, y la unidad de operación que mayor consumo energético presenta en la molienda, es el molino de bolas. El cual es altamente ineficiente, puesto que sólo un 1% de la energía, se utiliza para reducir el tamao del mineral de alimentación. De aquí surge la necesidad de estudiar el comportamiento y funcionamiento de los molinos. Existen varios estudios en este ámbito, principalmente empleando métodos analíticos y métodos numéricos por medio de simulaciones vía ?software?. Este trabajo de título propone un nuevo método de estudio del comportamiento real de la carga, específicamente el de las bolas al interior de un molino prototipo, por medio de una técnica magnética para obtener el registro de la trayectoria tridimensional y orientación de una bola en un tiempo de medición. Con el uso de sensores magnéticos de tres ejes para la captura y representación de la seal magnética proveniente de una bola magnetizada, se aplica al modelo matemático no lineal de campo magnético espacial una técnica de optimización. Utilizando el algoritmo Levenberg-Marquardt y minimizando una función objetivo, se obtienen los parámetros de posición (3D) y orientación (2D) de la bola al interior del molino. El sistema de monitoreo de la posición y orientación de un objetivo magnetizado se diseada e implementa con cuatro sensores magnéticos HMC1053 cuyas posiciones son seleccionadas para optimizar el desempeo del sistema, una caja donde se encuentra el ?hardware?, una tarjeta adquisidora de datos seleccionada de acuerdo a requisitos propios del sistema y una fuente de alimentación para energizar al circuito. Se crea una interfaz de usuario en LabVIEW para la adquisición y habilitación de los sensores, con opciones de visualización y registro en archivos con los datos muestreados, aplicando un pre-procesamiento de la seal para reducir efectos de ruido y aumentar el desempeo del sistema. Se crea otra interfaz de usuario en GUIDE de MATLAB para el procesamiento de los datos previamente adquiridos y facilitar el análisis de la trayectoria descrita por la bola al interior del molino, con diversas opciones gráficas, permitiendo registrar imágenes, datos y videos en archivos. Se realiza una validación del sistema vía simulaciones, analizando los efectos del ruido de medición, la cantidad de sensores utilizados y las eventuales trayectorias descritas por la bola, se obtiene el desempeo del sistema con respecto a los errores cometidos de posición y orientación. Los resultados experimentales arrojan una precisión del sistema, cuando la bola esta en el centro del espacio de búsqueda de los sensores (20 x 20 x 15 [cm3]), de aproximadamente 2.5 [mm] de error promedio para la posición, mientras que el error promedio de orientación es de 3 [?]. A medida que se aleja la bola de los sensores, este error aumenta, obteniendo rangos límites para un buen desempeo del sistema.