EDICIÓN Nº 13 Octubre 2019

Centro deInvestigación

Desarrollo de nuevos sensores para caracterización de pulpas mineras

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Directorio 2019

Presidente

Francisco Rayo

Juan RayoWilda Gómez

Juan David RayoIrene Aracena

Gerente General

Pamela Garrido

Jefa de Laboratorio

Patricia Fernández

Diseñador Gráfico

Alfonso Ovalle

Editorial

Riesgos de no contar con una capacitación continua y prácticas auditadas en laboratorios de faenas mineras

Programación: una herramienta del futuro actuando en el presente

Desarrollo de nuevos sensores para caracterización de pulpas mineras

Estudio integral para procesos de espesamiento

Contenidos

ÍNDICE

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Datos, datos, datos…En esta plena y creciente era digital, los datos se han transformado en la reina de la fiesta. Todos quieren medir lo que sea y como sea, porque saben que detrás de cada paquete de datos, en algún lugar, hay información y con-sigo acarrea valor. Estamos inmersos bajo la premisa y la promesa de que las nuevas tec-nologías de la información (Inteligencia Artifi-cial, Machine Learning, Realidad Aumentada y un largo etcétera) serán capaces de desentra-ñar los misterios más ocultos de las máquinas, la humanidad y la naturaleza, y nos llevarán por un camino de prosperidad, eficiencia y nú-meros azules. Aleluya hermanos. Y es que los gurúes y profetas de estas nuevas tecnologías algo de razón tienen. O más bien bastante. Estas “nuevas” tecnologías que hoy son ac-cesibles han permitido simplificarnos la vida en muchos aspectos, librándonos de tareas rutinarias y resaltando información dentro de este mar de datos que hemos ido recopilando hace años, y que han sido sumamente subuti-lizados (en minería, sobre todo).

Y menciono “nuevas” (entre comillas), puesto que la matemática que hay detrás de ellas, en efecto, se ha desarrollado desde hace más de 20 años atrás. La masificación de éstas se ha logrado principalmente debido a los saltos cuánticos de poder de cálculo que ha tenido la computación, por sobre descubrimientos o avances técnicos científicos relevantes del punto de vista de las matemáticas que hay detrás. Los avances que se han ido logrando en el último tiempo giran, principalmente, en torno a mejoras en las técnicas de cálcu-lo, reinterpretaciones y aplicaciones cada vez más sofisticadas y sorprendentes. Sin embar-go, la teoría que hay detrás, en gran parte, si-gue siendo la misma que hace 20 años.

¿A dónde voy con esto? A tratar de reflexio-nar si alguna vez estas técnicas y tecnologías podrán de alguna forma “resolverlo todo”,

como muchos lo creen, dado los rápidos pa-sos que han estado dando. Y mi respuesta es que no. Si bien queda mucho por estrujar el limón con relación a estas tecnologías, ya que están cerrando brechas abiertas desde hace mucho tiempo, tarde o temprano el boom irá disminuyendo, y éstas se convertirán en una herramienta más y de uso común y corriente, al nivel de las tablas de Excel, las ecuaciones diferenciales, el cálculo numérico y las esta-dísticas.

Es por eso que la ciencia menos cool no debe dejarse de lado. Estas nuevas herramientas hoy están solucionando muchísimos proble-mas, pero no son la panacea. No pueden, ni podrán, solucionarlo todo. Sobre todo, en lo que respecta al ámbito de generación de nuevo conocimiento y solución de proble-mas complejos. Ahí es donde la ciencia más “dura” sigue reinando, donde los datos no son un valor en sí, si es que no se sabe cómo in-terpretarlos y cómo usarlos a nuestro favor. Y en este contexto, el CI-JRI tiene la película clara. Necesitamos seguir creando y cono-ciendo nuevos procesos minero-metalúrgicos y fenómenos naturales por la vía de genera-ción de conocimiento desde la perspectiva de distintas ciencias, la experimentación y el modelamiento matemático. Nadar en el mar, o tsunami, de datos que genera la minería sin un conocimiento acabado de los fenómenos físico-químicos que hay detrás sólo puede lle-var a soluciones incrementales, que pueden salvar la industria desde el punto de vista de la contingencia, pero no aseguran su futuro en el largo plazo.

EDITORIAL / por Juan David Rayo C.

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Juan David Rayo C.Director CI-JRI

Nuestra condición de laboratorio acredita-do bajo la norma ISO 17025 y la experiencia adquirida en nuestros 10 años de actividad, nos han transformado en un referente válido

para capacitar e implementar ensayos de se-dimentación, reología y granulometría láser, en los laboratorios de las faenas mineras. El objetivo de esos laboratorios es caracterizar, diariamente, muestras obtenidas desde dis-tintos puntos de las plantas. Los resultados de la caracterización deben ser un aporte para que las áreas de procesos tengan herra-mientas en las que apoyarse en la búsqueda de medidas de mitigación frente a muestras

complejas, la definición de cambios de reacti-vos y/o dosis, informar de posibles restriccio-nes operacionales por aumento de torque en las rastras, etc.

El CI-JRI, desde hace al menos 4 años, apoya a distintas faenas para que sus laboratorios logren ser un verdadero aporte en la toma de decisiones de las operaciones mineras.

En este contexto, durante el presente año, el personal del CI-JRI se ha trasla-dado a 2 faenas mineras con el objetivo de evaluar, en terreno, el trabajo expe-rimental que realizan en sus laborato-rios. Las actividades desarrolladas al momento de evaluar el desempeño de un laboratorio consideran:

◥ Verificación de equipos e instalacio-nes.

◥ Revisión y/o generación de procedi-mientos de ensayos e instructivos de trabajo.

◥ Evaluación de metodologías de aná-lisis e interpretación de resultados.

◥ Capacitaciones teóricas.

◥ Capacitaciones prácticas con ensa-yos demostrativos.

◥ Recomendaciones para la implemen-tación de programas de capacitación del per-sonal, mantención, calibración y verificación de equipos.

La experiencia en este tipo de evaluaciones nos ha permitido identificar un conjunto de incumplimientos recurrentes y críticos que van en desmedro de los objetivos de esta ac-tividad. Entre los incumplimientos graves más frecuentes podemos indicar, entre otros,

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Riesgos de no contar con una capacitación continua y prácticas auditadas en laboratorios de faenas mineras

los siguientes:

◥ Inadecuada preparación de muestras para los ensayos, por falta de metodología.

◥ Protocolos de medición no definidos o es-tandarizados (cambian de un turno a otro).

◥ Personal capacitado informalmente a tra-vés de la experiencia de otros operadores.

◥ Equipos que no cuentan con verificaciones, calibraciones y/o mantenciones.

◥ Procedimientos de medición incorrectos.

◥ Errores graves en la interpretación y/o aná-lisis de resultados obtenidos.

◥ Falta de insumos y uso de implementos o sensores inadecuados.

◥ Alta rotación de personal.

Estas faltas generan resultados poco confia-bles, a tal punto que no explican los cambios que ocurren en la operación, transformándo-se en una actividad de bajo o nulo valor en la toma de decisiones operacionales.

La conclusión principal de este tipo de aseso-rías en terreno es que para que los resulta-dos medidos en los laboratorios de las faenas mineras sean realmente una herramienta de apoyo a la operación, se debe contar con una estrategia de control de calidad permanente

que considere la capacitación frecuente del personal, programas de mantención y verifi-cación de equipos, programas de auditorías y campañas aleatorias de análisis inter-labora-torio que incluyan comparación de resultados entre turnos.

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Programación: una herramienta del futuro actuando en el presenteDentro de sus políticas de innovación y desa-rrollo, el CI-JRI ha decidido impulsar el área de “desarrollo digital”. En particular, hemos abordado como lenguaje a Python, que es un lenguaje multiparadigma, es decir, que combina propiedades de diferentes para-digmas de programación. Si bien es un len-guaje orientado a objetos (todo en Python puede ser utilizado como objeto), también incorpora aspectos de programación impe-rativa, funcional, procedural y reflexi-va. Es precisamente esta flexibilidad la que nos ha llamado la atención.

DesarrollosDesde el punto de vista de la creación de nuevas herra-mientas para nues-tro laboratorio, a la fecha ya hemos rea-lizado los siguientes desarrollos en combinación con el área de electrónica:

◥ Temporizador programable para el apoyo de ensayos de flotación.

◥ Sistema analizador de videos para deter-minar el tamaño de flóculos (generados en la interacción entre pulpa mineral y flocu-lante).

◥ Sistema automatizado que facilita el pro-cesamiento en la medición de velocidades de sedimentación.

Por el lado de la modelación matemática, hemos desarrollado un modelo (generado en el proyecto CORFO 15CH4658-8) que de-termina el comportamiento de los espesa-dores (Cp objetivo), el cual ya ha sido valida-do industrialmente (TRL 9).

En estadística, hemos desarrollado estudios geometalúrgicos de correlación para rela-cionar la presencia conjunta de elementos, como un apoyo en la definición de posibles procesos extractivos. También hemos reali-zado análisis de grandes volúmenes de data operacional (un dato cada tres minutos para al menos dos años de operación, para cada variable medida en planta), correspondien-tes a asesorías especializadas asociadas al

desempeño de equipos y optimización. Fi-nalmente, respecto al análisis de datos, he-mos desarrollado, además, estrategias de filtrado de señales para obtener mayor in-formación desde sensores.

Desarrollos futurosUna de las mayores potencialidades del uso de Python es la generación de Big Data. Inteligencia Artificial, Machine Learning, Deep Learning y el surgimiento de la ciencia de datos, corresponden a las nuevas áreas de trabajo que potenciaremos con nuestro capital humano especializado en ensayos de laboratorio, procesos y minería, generando una sinergia de trabajo multidisciplinario entre las diversas áreas y las actividades ge-nerales llevadas a cabo en la institución.

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Inicio de investigaciones en desarrollo de sensores en el CI-JRI Hacia fines de 2017, el Centro de Investigación JRI se adjudicó el proyecto CORFO Capital Humano para la Innovación titulado “Diseño y construcción de prototipo para caracteriza-ción de pulpas mineras aplicado a transporte y disposición de relaves”, cuyo objetivo general fue generar un servicio integral de asesoría en transporte y disposición final de relaves apli-

cado a pulpas mineras en régimen transiente, tarea que se llevaría a cabo identificando las propiedades reológicas de pulpas mineras a partir de la determinación de su perfil de velo-cidades generado en canaletas de superficie libre o tubería a presión. Para el desarrollo de este proyecto, se contrató al Dr. William Mon-tes, quien, con su experiencia en electrónica y sensores, lideró el proyecto hasta su término, cumpliendo con todas las metas pactadas.

Prototipo y resultados obtenidos a la fechaDurante el desarrollo del proyecto, se genera-

ron dos memorias de titulación en Ingeniería, donde se evaluó el diseño, electrónica, senso-res, factibilidad técnica y factores limitantes del sistema. Luego de la selección de componentes y sensores idóneos para el trabajo con sus-pensiones, la primera aproximación a la ca-racterización del transporte se enfocó en la determinación del perfil de velocidades de una emulsión agua/aceite en flujo continuo a

través de un montaje en acrílico a escala de laboratorio. Las señales obtenidas de los sen-sores instalados en la canaleta fueron proce-sadas, logrando determinar el perfil de velo-cidades del flujo con una precisión estimada del 80%. Durante la segunda aproximación, se robusteció el circuito electrónico y se mejora-ron los algoritmos de procesamiento de seña-les, logrando medir el perfil de velocidades en suspensiones de mayor densidad, como ben-tonita al 50% de porcentaje de sólidos, y con mayor precisión.

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Desarrollo de nuevos sensores para caracterización de pulpas mineras

se ha postulado al financiamiento de CORFO “Crea y Valida”, donde se propone desarrollar un sistema que proporcione en línea la infor-mación de las variables mencionadas, que son de interés para el diseño, monitoreo y control del transporte, permitiendo el cierre de ba-lances y tareas de optimización.

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Hacia el futuroEl proyecto, a lo largo de su desarrollo, ha te-nido una interesante recepción, lo que ha mo-tivado su continuidad y extensión de alcances. Ya no sólo se pretende obtener el perfil de ve-locidades y la reología en línea, sino también determinar el porcentaje de sólidos instantá-neo de las pulpas. Por ello, en la actualidad

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Identificación de aplicaciones para el sistema de medición en desarrollo

Sistema de caracterización ultrasónica EN LÍNEA para

el transporte de pulpas complejas

DA APOYO A TOMA DEDECISIONES, MONITOREO Y CONTROL DE SISTEMAS DE TRANSPORTE DE PULPAS

Cierre de balances

Tonelajes y caudales

Tasas de desgaste

Muestreo en línea representativo

Capacidad: holguras y restriccionesReología

Concentración de sólidos

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Estudio integral para procesos de espesamientoEn el mes de diciembre de este año, el Centro de Investigación JRI cumplirá diez años de exis-tencia, periodo en el cual ha logrado cumplir con su Misión y consolidarse como una desta-cada institución en el desarrollo de investiga-ciones aplicadas y servicios reconocidos por su calidad (Norma Chilena ISO 17025).

Dentro de su amplia gama de servicios y audi-torías, desde hace aproximadamente tres años, ofrece un servicio de estudio integral de espe-samiento, el cual consta de un procedimiento claramente establecido de cinco etapas: Labo-ratorio, pruebas piloto, modelación, análisis de datos e implementación.

En particular, el software simulador, corres-pondiente a un desarrollo propio, se nutre con data obtenida de experimentos a escala de laboratorio, los cuales entregan información intrínseca de las pulpas tratadas, además de

información obtenida mediante pruebas piloto de espesamiento en columna de un metro, que permiten evaluar el rendimiento del espesador en condiciones de planta. Luego de una sinto-nización del simulador y los resultados experi-mentales y operacionales, es posible evaluar diferentes escenarios en función, por ejemplo,

de la geometría del espesador y/o de los pa-rámetros operacionales establecidos (flujos de entrada y de salida, porcentaje de sólidos de descarga obtenidos, etc.). Los resultados obte-nidos permiten identificar las condiciones ópti-mas para el proceso estudiado.

El servicio integral descrito ha sido implemen-tado con éxito en faenas de la gran minería, tanto en la evaluación de espesadores de rela-ve como de concentrado, logrando identificar oportunidades concretas de mejora operacio-nal.

Para comentarios, sugerencias o dudas, puedes escribirnos a

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