filosofia de control arcata

8/19/2019 Filosofia de Control Arcata

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RevisiónEspecificaciones Técnicas

Filosofía de Control N° FechaPágina

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FILOSOFIA DE CONTROL

CLIENTE : CÍA MINERA ARES S.A.

PROYECTO : AUTOMATIZACION PLANTA CONCENTRADORA - ARCATA

Preparado por : Ing. Vicente Mendo

Revisado por : Ing. Anibal Prado

Revisado por :


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INDICE DEL REGISTRO DE REVISIONES

REVISIONN° Por Aprob. Fecha

Paginas Revisadas Observaciones

A VMC APB.

X Revisión completa de la especificación. Re-edición de todas las páginas.

Solo volver a editar las paginas revisadas

SELLAR LAS ESPECIFICACIONES DE LA SIGUIENTE MANERA:

X Editado para comentarios y aprobación.

Entregado para Licitación.

Entregado para comprar.

Entregado para fabricación (Sólo especificaciones de equipo).

Entregado para construcción (Sólo especificaciones para instalación).

E t d di ñ


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TABLA DE CONTENIDOS

FILOSOFIA DE CONTROL ...............................................................................................4

1.0 ALCANCE..............................................................................................................4

2.0 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ACTUAL............................................................4

2.1 DESCRIPCIÓN......................................................................................................4

2.1.1 ÁREA DE CHANCADO PRIMARIO.......................................................................4

2.1.2 ÁREA DE LAVADO DE MINERALES....................................................................5

2.1.3 ÁREA DE CHANCADO SECUNDARIO.................................................................5

2.1.4 ÁREA DE MOLIENDA CIRCUITO I .......................................................................5

2.1.5 ÁREA DE MOLIENDA CIRCUITO II ......................................................................6

2.1.6 ÁREA DE FLOTACIÓN..........................................................................................6

3.0 PROBLEMÁTICA Y CAMBIOS PROPUESTOS....................................................7

3.1 PROBLEMAS A SOLUCIONAR ............................................................................7

3.2 CAMBIOS PLANTEADOS EN EL CIRCUITO DE MOLIENDA..............................8

3.3 CAMBIOS INSTRUMENTALES PLANTEADOS....................................................8

4.0 SISTEMA DE MEDICION, CONTROL Y SUPERVISIÓN....................................11

4.1 ALCANCE............................................................................................................11


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ESPECIFICACIÓN TECNICA

FILOSOFIA DE CONTROL

1.0 ALCANCE

Esta especificación describe los requerimientos funcionales básicos del hardware, software yperformance del Sistema de Control de Procesos, conformando la Filosofía de Control para laCía Minera Ares S.A. – Unidad Arcata.

Los requerimientos descritos aquí serán la guía para desarrollar en forma más amplia laespecificación técnica del Sistema de Control Integrado.

Como metodología, este documento deberá ser utilizado en conjunto con la última revisión de losP&IDs, Diagramas de Lazos y Diagramas Lógicos.

2.0 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ACTUALEn esta sección describimos el actual proceso que sigue la planta concentradora de la UnidadMinera Arcata.

2.1 DESCRIPCIÓN

La planta podemos dividirla en las siguientes áreas• Área de Chancado Primario• Área de Lavado de Mineral• Área de Chancado Secundario• Área de Molienda• Área de Flotación• Área de Espesadores• Área de Relave• Área de dosificadores.

El presente documento solo describirá las áreas de Chancado Primario, Lavado deMineral, Chancado Secundario, Molienda, Flotación.

2.1.1 Área de Chancado Primario.

El área de chancado está compuesto por: Una tolva de gruesos, tresalimentadores de placas, la faja transportadora Nro 01, Grizzly Vibratorio,


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2.1.2 Área de Lavado de MineralesEl área de lavado de minerales está compuesta por el lavador y el clasificadorhelicoidal.

La carga que viene tanto de los finos del Grizzly Simons y la faja transportadoraNro 2, ingresa al lavador de minerales, en donde se adiciona agua al mineral y lo“lava”, la mezcla del mineral fino con el agua forman una pulpa que se envía alclasificador en donde se extrae todo aquello que no es pulpa, es decir, palos,ramas, mechas, alambres, etc. que pueda haber pasado y se envía la pulpa alárea de molienda. El mineral que no pasa al clasificador, es decir el mineralgrueso, pasa a la siguiente etapa del chancado.

2.1.3 Área de Chancado Secundario

El área de chancado secundario está conformado por la chancadora SymonsNro 01, la faja transportadora Nro 3, el cedazo doble malla, la fajatransportadora Nro 07, la faja transportadora Nro 08, la faja transportadora Nro04, dos tolvas de paso, chancadora Symons Nro 02, chancadora Symons Nro03, fajas alimentadoras 5A y 5B, faja transportadora, Nro 06A, fajatransportadora Nro 06 y Cedazo Simple

La carga gruesa que sale del lavador, pasa a la chancadora Symons Nro 01 yluego a la faja transportadora Nro 03, luego cae al Cedazo de doble malla, dichocedazo deja pasar la carga fina para la faja transportadora Nro 07 y luego a lafaja transportadora Nro 8, la que transporta la carga fina a las diferentes tolvasde finos, mientras que la carga gruesa cae en la faja Nro 04, dicha faja lleva lacarga a las tolvas de paso, donde se almacenan temporalmente, para luegopasar a las chancadoras Symons Nro, 2 y 3. Luego a las fajas transportadorasNro 6A y 6 la que transporta la carga hasta el Cedazo Simple, el cual envía lacarga gruesa de regreso a la faja Nro 4 para su recirculación y la carga fina a lafaja Nro 7. La carga finalmente cae en la faja transportadora Nro 8 la cual envíala carga a las tolvas de finos.

Instrumentación actual

En la actualidad no hay mayor instrumentación que un electroimán y laoperación es enteramente manual.

2.1.4 Área de molienda Circui to I

El área de molienda tiene dos circuitos en esta parte describiremos el área I


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El molino Nro 6 hace la remolienda y también trabaja en circuito cerrado, elcircuito se cierra a través de las bombas SRL 3 y 4 y el nido de ciclones. Lapulpa que sale del over de estos ciclones es enviado a flotación.

Por otro lado la carga que viene del lavador es ingresado al área de molienda enel cajón de distribución Nro 4, esta carga no tiene ningún control y es muyvariable lo que causa serios problemas en la molienda.


En la actualidad existe solamente una balanza en la faja Nro 12, para totalizar lacantidad de carga fresca que ingresa a molienda.

2.1.5 Área de molienda Circui to II

El segundo circuito de molienda esta compuesto por las tolvas de finos 3 y 4, losalimentadores vibratorios 3 y 4 las fajas transportadoras 9 y10, el molino debolas Comesa Nro 5, el molino de bolas Comesa Nro 3, el molino de bolasDenver Nro 2 y las bombas SRL Denver Nro 5,6,7 y 8.

El molino Nro 5 hace la molienda primaria y trabaja en circuito cerrado, dichocircuito se cierra con la bombas Nro 7 y 8 y el nido de ciclones.

Los molinos Nro 2 y 3 hacen la molienda secundaria, es decir y trabajan enparalelo y en circuito cerrado, el circuito se cierra con las bombas 5 y 6 y el nido

de ciclones.

A este circuito también ingresa la pulpa que proviene de lavado de minerales,debemos indicar que la pulpa de lavado solamente ingresa a un solo circuito a lavez.


En la actualidad existe una balanza en la faja Nro 10, para totalizar la cantidadde carga fresca que ingresa a molienda y dos variadores de velocidad

telemecanique para las bombas Nro 7 y 8 y dos variadores ELITE para lasbombas Nro 5 y 6. Además de un sensor de nivel para el cajón de distribuciónNro 5.

2.1.6 Área de flo tación

La pulpa que viene de molienda llega a un distribuidor de pulpa y se reparte a


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3.0 PROBLEMÁTICA Y CAMBIOS PROPUESTOS

3.1 Problemas a solucionar

La siguiente es una lista de observaciones realizadas en campo y de lasentrevistas sostenidas con personal de planta.

a. Toda la operación es manual.

b. La instrumentación es mínima y en algunos casos cuenta con tecnologíasobsoletas.

c. Si bien es cierto se tiene balanzas de ingreso a molinos, en ingreso achancado no se tiene una balanza que totalice todo lo que entra a la plantaconcentradora. Es importante contar con una balanza en esta ubicaciónpara disponer de la información del total del mineral que ingresa a la Planta.

d. En todo el circuito de chancado no hay ningún detector de metales, lo cualdeja sin posibilidad de protección a las chancadoras las cuales podrían sufriralgún tipo de daño si algún metal grande ó no ferroso pasa sin ser detectadoo retirado por el electroimán.

e. El agua al circuito de lavado no se controla, tampoco se sabe la cantidad depulpa que sale del circuito de lavado, por lo que al entrar a molienda

produce disturbio en la molienda desestabilizando dicho circuito.

f. La pulpa que ingresa por el circuito de lavado no es totalizado por lo que nose puede saber a ciencia cierta cuanto es el tonelaje que se gana enmolienda con este circuito.

g. No se tiene un control de temperatura de las chancadoras.

h. No se tiene un monitoreo de energía de los elementos de gran consumo,tanto en chancado como en molienda.

i. En el área de molienda solo se tiene dos balanzas y se tiene tres molinosque reciben carga fresca, además de no contar con la información detonelaje seco que viene del lavador De esta manera no es posible realizar


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pulpa en los cajones de descarga de los molinos lo cual no permiteestabilizar el circuito.

m. No existe un control de temperatura ni en los trunnions de los molinos, ni enlos motores de los mismos.

3.2 Cambios planteados en el Circuito de Molienda

Los cambios mecánicos planteados están planteados basados en la necesidadde realizar modificaciones para que el sistema de control planteado puedarealizar una mejor función.

a. Adición de un tanque de espera entre el cilindro lavador y el circuito demolienda para enviar la pulpa del lavador con un flujo controlado y/oconstante a la molienda con lo cual se evitaría que dicho flujo desestabilice

dicho circuito. Cabe señalar que la sola colocación del tanque de espera nogarantizará un flujo constante sino que el tanque de espera permitirá lacolocación de un control de flujo de pulpa en dicha línea, eldimensionamiento de dicho tanque no es parte de este trabajo.

b. Cambio de las cajas de control de los alimentadores vibratorios debido aque los que actualmente están instalados no tienen la posibilidad de podercontrolarse en modo remoto.

c. Cambio de la velocidad de las fajas 10, 12 y 14 para mejorar la cama demineral en dichas fajas para mejorar el pesaje en dichas fajas y posibilitar lacolocación de balanzas de faja tipo celda.

d. Cambio de todos los nidos de ciclones por zarandas de alta vibración (tipoSnack Sizer Derrick) con lo que se puede lograr una mejor clasificación,disminuir la remolienda y además de evitar tener que controlar la densidad yla presión que en el caso de los nidos de ciclones es necesario.

e. En el área de flotación dividir en dos sub – bancos de celdas los bancos deceldas de Rougher para adicionar un control de nivel en ese punto, pues,debido al tamaño de las celdas y a la distancia entre la primera celda y laúltima, el control solo es efectivo en las últimas celdas más no en lasprimeras, por que la cantidad de espuma en las primeras celdas es casiinexistente.


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Área de Chancado

a. Dotar al área de chancado de un elemento de pesaje para poder realizar latotalización de la cantidad de carga que ingresa a la planta y queindirectamente pueda servir para controlar la cantidad de flujo que ingresa allavador.

b. Dotar de detectores de metales en las fajas Nro 01, y en la fajatransportadora Nro 04 para proteger a las chancadoras.

c. Medir la temperatura de las líneas de aceite que protegen las chancadoras,para protegerlas.

d. Medir la potencia y energía de las chancadoras.

e. Dotar de un control de flujo a la tubería de agua que ingresa al circuito

lavador, para controlar dicho flujo.

f. Dotar de un sistema flujomasa para el circuito lavador y poder tener eltotalizado de carga seca que ingresa a molienda.

g. Dotar de un sistema remoto para el arranque de motores y de monitoreo dehoras de operación.

Área de Mol ienda

a. Dotar al área de molienda de tres controles de carga con sus respectivasbalanzas y alimentadores vibratorios.

b. Dotar al área de molienda de tres controles de adición de agua para quetrabajen en relación con los controles de alimentación de carga fresca a losmolinos.

c. Dotar al área de molienda de cuatro controles de nivel de los cajones dedescarga de los molinos.

d. Dotar de lazos de control de ingreso de flujo de agua a los cajones dedescarga de los molinos.

e Monitorear los niveles de temperatura de los trunnions de carga y descarga


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recomienda en el acápite 2.2.2.

c. Colocar un controlador de lazo cerrado de pH.

d. Monitoreo de la operación de las celdas de flotación para saber el total dehoras de operación o si existe algún motor que no está operando.


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4.0 SISTEMA DE MEDICION, CONTROL Y SUPERVISIÓN

4.1 ALCANCE

Las señales de campo de la planta de Chancado serán controladas porun Controlador Local e independiente y las señales de campo de Molienda yFlotación serán controladas por el Controlador Principal.

Este sistema de control considera la cantidad necesaria de módulosanálogos y digitales considerando una reserva de 30%. Están montados dentrode un panel con todos los accesorios necesarios para una operación segura yconfiable.

4.2 MEDICION

Consideraciones GeneralesLas variables de campo a medir (para control de proceso y seguridad)

en este proyecto son:

o Flujo Volumétrico (Flujo instantáneo: 4-20mA, Pulsostotalización y comunicación Hart sobrepuesto sobre 4 – 20mA).

o Nivel continuo (Nivel: 4-20mA y comunicación Hart sobrepuestosobre 4 – 20mA).

o Nivel ó Switch discreto (Entrada/Salida discreta, contacto seco óen 110/220 VAC)

o Presión (Presión: 4-20mA y comunicación Hart sobrepuestosobre 4 – 20mA).

o Temperatura de los motores de mayor potencia y acoplamientosindicados.

o Estado de los motores de fajas, bombas, etc (local/remoto, yarranque/parada) (Entrada/Salida discreta por contacto seco ódigital en 110 / 220 VAC)

o Comando de las válvulas modulantes (abrir/cerrar: 4-20mA).


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o Velocidad de motores con Variador de Frecuencia: (Variaciónde frecuencia: 4-20mA)

o Potencia de motores importantes: (Medición de corriente: 4-20mA y comunicación Modbus RS 485.

o Detección de Metales: (Medición de detección Entrada/Salida

digital en 110 ó 220 VAC)

Todos los transmisores de variables del proceso y los posicionadores deválvulas cuentan con protocolo Hart.

4.3 SISTEMA DE CONTROL

4.3.1 CONTROLADORES DE PROCESO

• Los controladores (CPU’s) son configurables y programables por elusuario de acuerdo a la norma IEC 61131-3. Esto indica que puedeutilizarse cualquiera de los cinco lenguajes de programaciónStandard.

• Funciones de control típicas tales como acondicionamiento deseñal, cálculos y desarrollo de lógica son disponibles paraconfiguración sin necesidad de una programación especial por partedel cliente.

• Los controladores son capaces de monitoreo en línea ymodificaciones de programa usando las computadoras comoestaciones de ingeniería. Se puede realizar cambios de laprogramación en línea sin apagar ó detener la ejecución delprograma en los controladores.

• Los controladores cuentan con capacidad de Servidor WEB yalmacenamiento de reportes en el Controlador. Con esta capacidadse podrá monitorear desde cualquier punto de la red corporativa elSistema de Control siempre y cuando se otorgue los accesosrespectivos.


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comunes en zonas de altura que en algunas oportunidades hanocasionado daños en los módulos del Controlador.

4.4 SOFTWARE SCADA DE SUPERVISION

El Software Scada propuesto entre sus principales característicascuenta con las siguientes características:

a. Tiene la capacidad de leer, procesar y almacenar los datos tanto delControlador Principal (Molienda y Flotación) así como de elControlador de chancado.

b. La base de datos es una base de datos relacional, específicamentees una base de datos SQL.

c. El Sistema estará alojado en dos computadoras, la primera será elservidor de software y datos y contará con un cliente, la segundacomputadora será el cliente que leerá los datos de la primeracomputadora (servidor).

b. Se brindará los siguientes tipos de gráficos:• Vista general de los diagramas de flujo de cada planta.• Gráficos dinámicos e interactivos mostrando el status

de los equipos e instrumentos.• Pantallas de secuencia para arranque automático.• Pantallas de tendencias reales e históricas.• Pantallas de diagnóstico de los transmisores, basados

en la información de la información enviada porcomunicaciones Hart.

• Adicionalmente, se proveer pantallas de resumen dealarmas. Se deberá especificar el número y tipo depantallas disponibles en el sistema propuesto.

• Se asegurará las operaciones como selecciónautomático/manual, arranque /parada, y reseteo dealarmas estén disponibles en las interfases deoperador.

• Reportes en formato Excel de acuerdo a lasnecesidades de operación y gerencia.


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5.0 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONTROL Y ARQUITECTURA

Tal como se muestra en el plano 60600106_010 el sistema planteado tiene lassiguientes características generales:

a. El sistema se divide en cuatro áreas

i. Área de chancado Sub – Estación Nro 2ii. Área de molienda Sub – Estación Nro 1iii. Área de molienda Sub – Estación Nro 3iv. Área de flotación Sub – Estación Nro 4

En estás áreas tenemos las siguientes cantidades de I/Os.

Sub – Estación Nro 2Entrada digitales: 70

Salidas digitales: 25Entradas análogas: 6Salidas análogas: 1

Sub – Estación Nro 1Entrada digitales: 39Salidas digitales: 13

Sub – Estación Nro 3

Entrada digitales: 69Salidas digitales: 23Entradas análogas: 35Salidas análogas: 14

Sub – Estación Nro 4Entrada digitales: 38Salidas digitales: 1

b. Se colocará dos Controladores uno en el área de chancado y el otro en elárea de molienda. El controlador colocado en el área de chancado dominaráel control de dicha área mientras que el controlador ubicado en moliendacontrolará tanto el área de molienda como el área de flotación. Tambiénpodrá recibir futuras ampliaciones en el sistema de control como Reactivos yotros.


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Área de Chancado

Se consideran las siguientes características para el Controlador deChancado:

a. Para el área de Chancado se considera un Controlador

independiente y no I/O remotas del Controlador Principal ubicado enMolienda debido principalmente a que es un área de operacióndiferenciada a las otras áreas de la Planta, es decir, puede operarsólo algunas horas del día, puede estar en funcionamiento inclusomientras se tenga problemas o parada por mantenimiento en lasáreas de Molienda y Flotación, etc. De esta forma no es necesariotener el Controlador de Molienda encendido para operar el controlen el área de Chancado.

b. Instalar una pantalla de operador HMI, para que el operador puedaobservar y controlar su proceso desde dicha pantalla, deberácomunicarse con el controlador de chancado vía Modbus TCP ú otroservicio sobre plataforma Ethernet.

c. Las salidas y entradas digitales son opto aisladas en los terminalesde frontera del tablero de conexionado.

d. En el área de chancado se plantea colocar un bridge modbus a

Modbus TCP para tomar los datos de los medidores de energía.

e. El Controlador de Chancado es modular y tiene la posibilidad deincorporar módulos de comunicaciones como Device Net o Profibuspara incorporar futuras ampliaciones de CCM inteligentes.

f. Capacidad de Servidor WEB y almacenamiento de reportes en elControlador. Con esta capacidad se podrá monitorear desdecualquier punto de la red corporativa el Sistema de Control siempre

y cuando se otorgue los accesos respectivos

Área de Mol ienda


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c. Los módulos de entradas analógicas del Controladorpermiten contar con protocolo Hart sobrepuesto sobre laentrada analógica a los equipos de campo. Esto parafines de monitoreo de otras variables y status.

d. Las salidas y entradas digitales son opto aisladas en los

terminales de frontera del tablero de conexionado.

e. Las entradas y salidas analógicas son aisladas.

f. Todos los módulos del Sistema de Control Centralsoportan cambios de los módulos en calientes “hotswap”, esto facilita el mantenimiento de área o zonas demanera independiente.

g. Cuenta con dos puertos independientes Modbus RS485 para integrar medidores de energía y controladoresde nivel de celda de flotación.

h. El Controlador es modular y tiene la posibilidad deincorporar módulos de comunicaciones como DeviceNet o Profibus para incorporar futuras ampliaciones deCCM inteligentes.


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