Maximización del flujo de bombeo en el mineroducto en compañía minera - PowerPoint Presentation

Maximización del flujo de bombeo en el mineroducto en compañía minera Antamina Roger Huarsaya Bernardo Falcon

EL MINERODUCTO DE ANTAMINAOPERACIÓN REMOTO MANUALAUTOMATIZACION CONTROL AUTOMATICO DE BOMBEO DE CONCENTRADO RESULTADOS DE BOMBEO AUTOMATICO PARA CONCENTRADOCONTROL AUTOMATICO DE BOMBEO DE CONCENTRADO Y AGUACONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONTENIDO

Antamina esta ubicada a 450 km. al norte de Lima, en el distrito de San Marcos, provincia de Huari, departamento de Ancash - Perú, a una altitud entre los 4,200 a 4,700 m.s.n.m.Ubicación de la Mina Antamina

Material de la tubería: acero API 5L X65 revestida interna y externamente Presión de Diseño : 25,000 kPa (3626) PSI Profundidad promedio de las zanjas: 1,20 a 1,50mEl Mineroducto Cubierta de polietileno (recubrimiento externo) - evita la corrosión ( 3 mm) Tubo de acero unido por electrosoldadura con espesores entre 6 y 11 mm) Tubo interior de poliuretano de alta densidad (recubrimiento interno 6-12 mm) – protege contra la abrasión y corrosión interna.

Longitud - 304 kmDiámetro de la tubería: 8”, 9” y 10”; ANSI 1500 Capacidad: de 300 a 350 tms/h. Flujo: hasta 300 m3/h a 65% sólidos.Productos Bombeados : Tandas de concentrados de cobre y zinc, separado por agua. Velocidad Promedio Pulpa /Agua: 1.60 - 3.0 m/s. Presión de Operación: 3,540 psi o 24,800 kPa. 05 estaciones de válvulas. 04 estaciones de monitoreo de presión. El Mineroducto

Flujo por Bombeo, el Mineroducto usa 4 bombas de pistones marca Wirth para vencer la altura geográfica hasta PMS3.El flujo está limitado por la presión máxima en la descarga de las bombas en PS1 en 24800 kPa y por la gradiente hidráulica de toda la tubería dada por el sistema Advisor, pudiendo llegar a una alarma de sobrepresión. Flujo por Gravedad, a partir de PMS3 hasta TS1 (Puerto de Huarmey) Fundamento operacional del Mineroducto

ANTECEDENTES :Desde el arranque de Planta Concentradora en el año 2001, la operación del Mineroducto se realiza mediante el sistema Scada en forma remoto manual por un Operador de Sala de Control de Mineroducto. Esta operación remoto manual para la operación de las bombas es por la variabilidad de la gradiente hidráulica (presión), dada por la geografía del terreno a lo largo de la tubería (zona de bombeo) y por la interface agua-concentrado o concentrado-agua.Operación remoto manual

Establecer un control automático que reemplaza la intervención del operador en el control de la velocidad de las bombas manteniendo una presión más estable y más cerca de la presión de operación de 24,800 kPa. La Solución es el Bombeo Automático

Automatización

Para vencer la altura geográfica hasta PMS3, sube la presión en PS1, de acuerdo al perfil del terreno e interfaces de agua-concentrado, hasta un máximo de 24800 kPa. OPORTUNIDAD DE MEJORA, se plantea un lazo de control de presión en PS1. Fundamento para bombeo de concentrado

Set Point de control de 24700 kPa en PS1 descarga de las Bombas, máxima presión de operación de 24800 kPa.Control con una sola bomba para el ajuste fino ya que el control con 4 bombas a la vez es muy fluctuante. El modo AUTO opera cuando el sistema de bombeo está en estado estacionario, y se deshabilita en cualquier momento para operar en manual : en arranque, parada y cortes de energía.Algoritmo de control automático para bombeo de concentrado

Se tiene Dos Opciones de Control de Flujo de Mineroducto: AUTO y MANUAL.La operación de los anillos disipadores (chokes), en las estaciones de bombeo, continua operando en forma remota manual.Control automático para bombeo de concentrado

Dos periodos de evaluación : manual (antes) y automático (después) : Presión en PS1, en k Pa% Sólidos, en pesoFlujo de bombeo, en m3/h Tonelaje bombeado, en tms/h Se realiza usando el software Minitab, con el procedimiento de Prueba de Hipótesis Resultados del bombeo automático para concentrado

El P value es < 0.05 para la prueba de Mood, por lo que se acepta que Presión manual ≠ Presión auto. El aumento de la presión en promedio es 313 k Pa al operar en modo Auto.A pesar del aumento de presión aún estamos debajo de la presión de operación de 24,800 kPa y que la variación de presión es menor generando una operación mas estable. Evaluación de Presión

El P value es < 0.05, por lo que se acepta que las desviaciones standard son diferentes de la Presión manual y Presión auto.Hay una reducción de la variabilidad de la presión, siendo la desviación standard en manual de 687 kPa y para auto de 491 kPa. Variabilidad de la Presión

El P value es < 0.05 para la prueba de Mood, por lo que se acepta que % Sólidos manual ≠ % Sólidos auto. El aumento del % sólidos en promedio es 0.63% al operar en modo Auto. Evaluación de % Sólidos

El P value es < 0.05 para la prueba de Mann-Whitney por lo que se acepta que Flujo manual ≠ Flujo auto. El aumento de flujo de bombeo en promedio es 2.3 m3 /h al operar en modo Auto.Evaluación de Flujo

El P value es < 0.05 para la prueba de Mann-Whitney por lo que se acepta que tms/h manual ≠ tms/h auto. El aumento de tonelaje bombeado en promedio es 6.7 tms/h al operar en modo Auto, considerando el efecto de aumento de flujo y % de sólidos.Evaluación de Tonelaje

El % de uso del control automático cuando se bombea concentrado es 60%.Operación en manual cuando se bombea agua, que es alrededor de 20%.Operación en Manual, por parada de Mineroducto-Bombas por Mantenimiento y tiempo para llegar al estado estacionario, alrededor de 20%. Uso del Control Automatico

Luego de un análisis de datos histórico, se concluye que cuando se bombea agua se repite el mismo comportamiento, sube la presión en el tramo PMS1 y PMS2. Es justo aquí donde se presenta una oportunidad para maximizar el flujo de bombeo, poniendo un límite en la presión de PMS1, alrededor de 17000 kPa Fundamento para bombeo de batch de agua

La nueva lógica de control, considera como un único fluido : agua y concentrado y controlado por los dos lazos de control de presión en PS1 y PMS1Set Point de control de 24700 kPa en PS1 descarga de las Bombas. Set Point de control de 17000 kPa en PMS1.El modo AUTO opera cuando el sistema de bombeo está en estado estacionario.Mantener todos los Lazos de Control y Enclavamientos que tiene el Mineroducto. Algoritmo de control automático para bombeo de concentrado y agua

Dos modos de operación: AUTO y MANUAL. El modo AUTO opera con 3 o 4 bombas, se obtiene un control más fino y estable con una sola bomba, Los chokes en las estaciones, se mantiene operando en remoto manual.Esta nueva lógica se hizo a fines de marzo por lo que esta pendiente de evaluación, no debe influir mucho ya que el agua es 20% del bombeo total. Control automático para bombeo de concentrado y agua

Se implementa un control automático de bombeo para concentrado con un lazo de control de presión en PS1, para maximizar el flujo de bombeo, obteniendo un incremento de flujo promedio de 2.3 m 3/h y 6.7 tms/h, con 60 % de utilización de modo AUTO, según los datos de los periodos de estudio. Posteriormente se adiciona otro lazo de control en PMS1 para bombeo de agua y concentrado.El control automático se puede activar con cualquiera de las 4 bombas Wirth, obteniéndose un control más fino y estable con una sola bomba. Esta implementación de control automático de bombeo, se realizó con personal y recursos de Antamina ya que el Mineroducto cuenta con toda la instrumentación de hardware y software . Conclusiones y recomendaciones

Es importante que los sistemas de medición deben tener un plan de mantenimiento y calibración para que la información sea confiable para poder comparar los cambios y mejoras al implementar sistemas de automatización en cualquier proceso. Esta metodología de automatización puede ser aplicada en forma similar a otros procesos metalúrgicos como: Molienda/Clasificación, Chancado/Clasificación, Flotación, Espesamiento, Filtración, etc. Conclusiones y recomendaciones

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