control de proceso sx

7/23/2019 control de proceso Sx

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS

DEPARTAMENTO INGENIERÍA METALÚRGICA

CONTROL DE PROCESOS.

Controladore del Pro!eo de

E"tra!!#$n %or ol&ente 'S().

Anto*a+ata, - de D#!#e/re del -012



Índice.1. Introducción.................................................................................................3

1.1 Objetivos..................................................................................................3

1.1.1 Objetivo General................................................................................3

1.1.2 Objetivos específcos.........................................................................3

2. Fundamento Teórico.....................................................................................4

3. ariables ! controladores de procesos en el circuito de "#..........................$

3.1 Formas de controlar las variables en el circuito........................................%

3.2 &ontroles reali'ados en terreno................................................................(

3.3 ariables involucradas en el proceso........................................................(

3.4 )*I+ del proceso....................................................................................1,

3.4.1 ariables medidas- reistradas ! controladas..................................1,

3.4.2 ariables medidas ! reistradas......................................................11

3.4.3 ariables medidas ! reistradas por el operador.............................13

3.4.4 "istema de seuridad ! alarmas......................................................13

3./ 0istado entradas ! salidas......................................................................1/

4. )otenciales perturbaciones en el proceso..................................................1

4.1 &loro &l2..............................................................................................1

4.2 5ananeso 5n2..................................................................................1

4.3 5olibdeno 5o.......................................................................................1

4.4 6ierro- presente como Fe3 ! Fe2...........................................................1

4./ 7itratos 7O

38

........................................................................................14. &alcio &a28- presente como &a"O4........................................................1

/. Instrumentos utili'ados para las mediciones..............................................1$

/.1 "ensores de nivel 0evel9e: F5)/.........................................................1$

/.2 "ensores de 9ujo );O5<G =4,,.........................................................1(

/.3 >lvulas de 9ujo ;ed alve series /%,, electric actuated....................2,

. &onclusión.................................................................................................21

2



3



1. Introducción.

0a e:tracción por solventes "# es un proceso utili'ado ?ace varias

d@cadas en la recuperación de metales- ! es de ran aplicación en laindustria metalArica- especialmente dentro de la ?idrometaluria. 0a

importancia de este proceso unitario en la ?idrometaluria es Bue se

obtiene una separación- purifcación ! concentración de iones

met>licos ! sales inor>nicas- para posteriormente aplicar el

siuiente proceso Bue permita obtener un producto de alta calidad.

Cn el presente inDorme se da a conocer el diarama de procesos de

la e:tracción por solventes en la recuperación de cobre. +e la misma

Dorma- se presenta el )*I+ ! la manera de controlar las diversas

variables del sistema.

1.1 Objetivos

1.1.1Objetivo General

Cstudiar ! anali'ar la importancia del control de proceso en la

industria metalArica.

1.1.2Objetivos específcos

Identifcar las principales variables Bue intervienen en el

comportamiento din>mico del proceso de C:tracción por

solvente. Cstudiar los diDerentes tipos de controladores utili'ados en el

proceso.

4



2. Fundamento Teórico

Cl proceso de "# consiste en poner en íntimo contacto una Dase

acuosa portadora del elemento met>lico &u2

! una Dase or>nicacapa' de e:traerlo selectivamente ! transportarlo a otra Dase acuosa

donde se re e:trae re e:tracción o descara. +e esta manera se

purifca ! concentra en la nueva Dase acuosa denominada electrolito.

0a "# se basa en la reacción reversible de intercambio iónico entre las

dos Dases inmiscibles- controlado Buímicamente por la acide' o el p6

de la Dase acuosa. +e esta manera se produce un intercambio iónico

Bue mantiene en eBuilibrio el sistema liberando >cido de acuerdo a laesteBuiometría del sistema.

Cn la recuperación ?idrometalArica- el proceso de e:tracción por

solventes tiene Bue cumplir los siuientes objetivosE

"eparación ! purifcación de uno o m>s metales de inter@s de las

impure'as Bue les acompaan- sea e:tra!endo el o los metales

deseados desde las soluciones- Bue Buedan con las impure'as- o biene:tra!endo las impure'as dejando en las soluciones el o los metales

deseados- en nuestro caso el cobre.

&oncentración de los metales disueltos con el objetivo de disminuir

los volAmenes a procesar ! así reducir los costos para el proceso

siuiente. "e eleva la concentración del metal de inter@s desde una

solución de baja concentración a otra de alta en el caso del cobre se

eleva desde una concentración inicial de cobre en el )0" "olución

proveniente de la li:iviación de 1, pl a una concentración fnal en el

C; Clectrolito ;ico de 4/ H // pl de &u.

TransDerencia de los metales disueltos- desde una solución acuosa

compleja a otra solución acuosa diDerente.

0as plantas de "# en la ?idrometaluria tienen la misma Dunción

Bue las plantas concentradoras del >rea pirometalArica- !a Bue- ellas

/



normalmente procesan una alimentación de baja concentración e

impura de cobre ! la convierten en un producto de alta pure'a. )ara

cumplir con los objetivos anteriormente e:puestos la planta de "#

debe cumplir con las siuientes variablesE



sar el óptimo e:tractante ! dilu!ente. sar el eBuipamiento correcto. Optimi'ar la confuración del circuitoE 2C H 1; 2C H 2;

2C H 10 8 1; 3C H 2 ;.

Flujo de )0" ! electrolito a "#. &oncentración e:tractante. ;a'ón OJ<. &ontinuidad de Dases en los me'cladores de e:tracción ! re

e:tracción. <ltura de or>nico en los decantadores. elocidad de me'clado. Tiempo de residencia en los me'cladores. <ltura de or>nico en los decantadores. elocidad de me'clado.

Tiempo de residencia en los me'cladores.

0a e:tracción por solventes eneralmente opera de la siuiente

Dorma en la e:tracción de cobreE

&ontactar el )0" Bue contiene &u2 con la Dase or>nica de

tal manera Bue el &u2 sea e:traído ?acia el e:tractante

or>nico.

"eparar por diDerencia de ravedad específca la solución deli:iviación de Dase acuosa aotada de cobre refno- del

or>nico carado de cobre O&. ;ecircular el refno a las pilas de li:iviación. Cnviar el or>nico carado para Bue se contacte con el

electrolito pobre C) de electro obtención- esto re8e:trae el

&u2 desde el or>nico carado ?acia el electrolito

convirti@ndose en electrolito rico C;.

"eparar por diDerencia de ravedad específca la Daseor>nica del electrolito Dase acuosa.

&ircular el or>nico descarado- para Bue contacte con la

solución rica de li:iviación )0". Cnviar el electrolito rico ?acia la 'ona de estanBues para su

limpie'a ! elevación de temperatura. ;ecepcionar el electrolito pobre en re8e:tracción Bue viene de

las celdas de CO Clectro Obtención para contactarse con la

Dase or>nica carada ! se enriBue'ca de &u2

.

$



Sol3!#$n de L#"#&#a!#$n Or+4n#!o Car+ado Ele!trol#to Car+ado C4todo de!on Co/re 'A&an!e) Co/re

Or+4n#!o Ele!trol#to A+otadoFae A!3oa Tratada 'Re*#no) Re+enerado '%ent)

E(TRACCIÓN REE(TRACCIÓNELECTRO5

O6TENCIÓN

Fiura 1. Ctapas ! circuito "#.

%



Cn esta etapa se ven involucradas las siuientes soluciones

or>nicas ! acuosasE

Fiura 2. +efniciones soluciones or>nicas ! acuosas en la

"#.

3. ariables ! controladores de procesos en el

circuito de "#.

Cn un proceso de "#JC= no se reBuiere e:cesiva instrumentación-

pero es imperativo contar con control autom>tico de ciertas variables-

!a Bue ?a! varias corrientes de líBuido interactuando bajo ciertas

condiciones de relación de Dases- tiempos de residencia- 9ujos

específcos ! velocidades de despla'amiento- Bue deben confurar

un sistema estable ! efciente.

0a instrumentación reBuerida es de dos tiposE

)ara mantener determinados caudales. )revenir desestabili'aciones.

(



Fiura 3. +iarama de bloBues

"ensores- <ctuadores- &ontroladores- ariador ! Flujos.

3.1 Formas de controlar las variables en el circuito.

&alidad de me'clas 5edida por el tiempo de separación de

Dases. 7ivel de líBuidos "ensores de nivel ultrasónicos Bue

monitorean ! detectan desviaciones con alarmas de alto ! bajo

nivel. &ontinuidad de Dases ;eulación v>lvulas de acuoso u

or>nico- alarmas Bue detectan desviaciones del valor

ajustado. Kanda del or>nico "ensor de conductividad Bue al aumentar

el nivel de acuoso- provocar> el adela'amiento de esta

banda. <cumulación de acuoso "ensor de conductividad- activar>

alarma para e:tracción de acuoso.

1,



3.2 $ontroles reali%ados en terreno.

&ontrol de 9ujos. ;a'ones de Dases OJ<. &ontrol de la separación de las Dases. &ontinuidad de Dases. &ontrol de las temperaturas. <ltura de las capas de or>nico. elocidad del me'clado. <ltura bandas de dispersión. <n>lisis Buímico soluciones acuosas ! or>nicas.

3.3 ariables involucradas en el proceso.

Flujo de la solución acuosa en e:tracción ! re8e:tracción.

Flujo de or>nico. Tiempo de residencia en los me'cladores. elocidad de aitación. Flujo específco. Kanda de dispersión. &ontinuidad de Dases. &oncentración del reactivo. Temperatura.

11



3.& '(I) del proceso.

Fiura 4. +iarama )*I+ involucrado en el proceso de

e:tracción por solventes or>nicos.

Cn la Fiura 4. "e presenta el )*I+ de proceso de "#- con todas las

variables medidas- controladas ! reistradas. +e la misma manera-

tenemos el sistema de variables reistradas por el controlador-

adem>s del sistema de alarmas ! seuridad- las cuales ser>n

detalladas a continuación.

3.&.1ariables medidas* re+istradas ! controladas.

Fiura /. &ontrol en el 5I#C; <itador 8 decantador.

12



Fiura . &ontrol de bombas en la salida de electrolito

pobre.

Fiura $. &ontrol en la entrada de electrolito descarado !

el aua tratada.

3.&.2ariables medidas ! re+istradas.

Fiura %. &ontrol de niveles en la separación de Dases

Oranico8<cuoso.

13



Fiura (. &ontrol de nivel en el 5I#C; ! descara del

or>nico carado.

Fiura 1,. &ontrol en el 5I#C; ! estanBue de or>nico

carado.

Fiura 11. &ontrol de nivel en el estanBue de electrolito

rico.

14



3.&.3ariables medidas ! re+istradas por el operador.

Fiura 12. &ontrol or>nico carado.

3.&.&"istema de se+uridad ! alarmas.

Fiura 13. <larmas nivel alto ! bajo.


1/



Fiura 1/. <larmas nivel alto ! bajo.


1



3., -istado entradas ! salidas

Fiura 1$. 0istado instrumentos entradas ! salidas.

1$



&. 'otenciales perturbaciones en el proceso.

<lunas de las principales perturbaciones Bue pueden ocurrir en el

proceso de e:tracción por solvente son ocasionadas por los siuientes

elementosE

&.1 $loro $l2/0.

"e e:trae mu! levemente o casi nada por las o:imas- pero puede

transDerirse vía arrastre en el or>nico carado. Forma &l2- un as

Bue causa corrosión severa en el proceso.

&.2 an+aneso n2/0.

7o lo e:traen las o:imas- pero puede transDerirse por arrastre deacuoso en el or>nico carado- puede o:idarse a 5nO4- causando una

o:idación tanto en el e:tractante como en el dilu!ente. Cl nivel de

deradación puede ser severo- la o:idación puede controlarse

mediante la mantención del Fe sobre 1,,, ppm en el electrolito.

&.3 olibdeno o0.

&on bajas concentraciones de cobre en el )0" el molibdeno se

cara ! no descara.

&.& ierro* presente como Fe3/ ! Fe2/.

Cl ?ierro se transfere al electrolito por cara Buímica del Fe3 ! por

atrapamiento de acuoso en el or>nico carado- la pareja Fe3 J Fe2

es Atil para controlar el e6 del electrolito- sin embaro- la efciencia

de corriente en C= disminu!e si la concentración aumenta en el

electrolito por esta ra'ón se mantiene típicamente entre ,-% H 2 J0.

&., itratos O340.

0os nitratos causan una deradación severa de las o:imas- ! la

presencia de nitrato en el electrolito producir> problemas de calidad

en el cobre ! deradación del reactivo.

1%



&.5 $alcio $a240* presente como $a"O&.

&ementos como el !eso ocasionan problema mec>nicos en

tuberías- turbinas- medidores de 9ujo ! pueden precipitar- como

componentes de las borras.

,. Instrumentos utili%ados para las mediciones.

,.1 "ensores de nivel -evel6e7 F',0

)re calibrado de D>brica. 5edida efca' para la emulsión. 5emoria de datos interada. Instrumento con un dianóstico de proceso e:acto para la

a!uda de decisiones r>pidas. "istema de medición redundante- !a Bue es un sensor de

nivel por radar ! capacitivo. 5ide ?asta 1, metros ;ano de temperatura- de 8/, a 2,, L&. )resión de 81 a 4,, bar. &omunicación 6<;T- 482, m< M profbus.

Fiura 1%. "ensor de nivel instalado en el proceso.

1(



Fiura 1(. Forma de operación de un sensor de nivel tipo

0evel9e: F5)/.

2,



,.2 "ensores de 6ujo '8O9G :&;;0.

+iseo compacto. 5ediciones simultaneas de 9ujo ! conductividad. +i>metro nominal de 1 a $% inc?s 2-/4 cm a 2 m. 6<;T. )resión de proceso ?asta 4, bar. 5edición bidireccional para líBuidos con un mínimo de

conductividad. 0a medición no es aDectada por temperatura o presión. )rotección anti8corrosión certifcada I"O 12(44- solicitada

para instalaciones sumeridas. )arametri'ación uiada. Interación para servidores Neb para una r>pida puesta en

marc?a. &apacidad sobre 3 salidas ! 1 entrada inclu!endo la'o de 48

2, m< ! comunicación 6<;T.

Fiura 2,. "ensor de 9ujo );O5<G =4,,.

Fiura 21. Forma de operación del sensor );O5<G =4,,.

21



,.3 <lvulas de 6ujo 8ed alve series ,=;; electric

actuated0.

Gran e:actitud ! control preciso racias a su actuación

el@ctrica. &ierre central. &ierre ?erm@tico bidireccional. <rma'ón de acero o aluminio. 5anas disponibles en oma de cauc?o puro- neopreno-

?!palon- clorobutilo- poliuretano- Kuna87- C)+5 ! iton. )roporciona control desde la'os de 482, m<.

Fiura 22. >lvula de 9ujo serie /%,,.

Fiura 23. Forma de operación v>lvula de 9ujo /%,,.

22



5. $onclusión.

0a importancia de un control dentro de los procesos metalAricos-

est> directamente relacionado con la producción- por lo cual- podercontrolar la variables Bue in9u!en dentro del proceso es de suma

importancia- es por eso Bue el uso de controladores nos disminu!e las

perturbaciones optimi'ando el proceso.

Cn el proceso de "#- para disminuir las perturbaciones en el circuito

! poder reali'ar un control lo m>s e:acto posible- se conclu!ó BueE

"i la concentración &loro sobrepasa las /,, ppm en el )0"- serecomienda interar una etapa de lavado para poder

mantener controlado el cloro- bajo 4, ppm en el electrolito.

Csto aranti'aría mediciones m>s precisas. <l iual Bue en el cloro- para el ?ierro se recomienda insertar

una etapa de lavado la cual mantendr> a este bajo los 1, J0.

disminuir> considerablemente el error en las mediciones !

permitir> trabajar a los eBuipos sin variaciones.

"e recomienda en el caso del calcio- mantener una

concentración no ma!or a $,, ppm en el )0"- sobrepasando

estos niveles podría Dormarse cemento en los conductos !

tuberías de los instrumentos- enerando mediciones

erróneas.

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