Optimización usando el control predictivo basado en...

Optimización usando el control predictivo basado en modelos en la minería

Optimización usando el control predictivo basado en modelos en la minería | 2

Tabla de contenidos Optimización usando el control predictivo basado en modelos en la minería

n Rockwell Automation de un vistazo . . . . . . . . . 3

n Optimice su operación minera . . . . . . . . . . . . . . 5

n El servicio: Consiste en MV, DV, CV . . . . . . . . . . 6

n Un simple problema de MPC . . . . . . . . . . . . . . . . 7

n Entonces, ¿Qué hace que MPC sea diferente? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

n MPC versus sistemas expertos . . . . . . . . . . . . . .10

n Aplicaciones MPC de Pavilion . . . . . . . . . . . . . .11

n Trituración/Chancado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

n Circuito de molienda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

n Circuito de flotación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

n Columna de flotación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

n Espesador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

n Gestión de flujo de material . . . . . . . . . . . . . . . .27

n Matriz del controlador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

n Cómo MPC genera beneficios . . . . . . . . . . . . . .31

n Control predictivo basado en modelos . . . .32

n Valor primero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

n Soporte nivel 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

n Soporte nivel 1 y 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

n Ofertas de soporte escalable . . . . . . . . . . . . . . .36


$6,62Bventas fiscales 2014

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Rockwell Automation de un vistazo

Proveedor global líder de soluciones de alimentación eléctrica industrial, control e información

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Optimice su operación mineraSoluciones del control predictivo basado en modelos

Nuestras capacidades en minería ayudan a mejorar sus operaciones• Reduce la variabilidad de la ley• Aumenta la recuperación

del producto• Reduce el consumo de reactivos• Reduce los costos de energía• Aumenta el rendimiento

Lleve sus operaciones a su máximo potencial cada día con MPC

APLICACIONES• Trituración

• Molienda

• Flotación

• Espesamiento

• Gestión de flujo de materiales en cintas transportadoras


Variables Controladas (CV) Variables del proceso que necesitan ser mantenidas según el objetivo o dentro de un rango de ajuste

Variables de Restricción Controladas (CCV) Las variables del proceso no deben violar los límites (superior, inferior o dentro de un rango)

Variables Manipuladas (MV) Las variables del proceso que puede ajustar que afecten las CV (típicamente puntos de ajuste PID)

Variables de Perturbación (DV) Variables del proceso medidas que afectan las CV que no son MV

La Instalación:Consiste en MV, DV, CV

DV = Viento,

Mancha en el Camino, Otros

vehículos

MV = Acelerador

CV = Velocidad

(Maximizar)

CCV = Aceite Presión

Ejemplo

CV

CCV

MV

DV


Un simple problema de MPC

METASMaximizar el flujo de minerales (Operar a máximas restricciones)

VARIABLES CONTROLADAS Tasa de producción

RESTRICCIONESCorriente máxima de la correa Peso máximo en la correa

VARIABLES MANIPULADAS Puerta de alimentación Velocidad de la correa

VARIABLES DE PERTURBACIÓNDensidad del material

OBSTRUCCIÓN

SOBRECARGA

SOBRECARGA


Entonces, ¿Qué hace que MPC sea diferente?

PID MPC

Controlador de entrada única – salida únicaControlador de entrada múltiple – salida múltiple Estrategia de control basada en un enfoque centralizado Todas las variables son simultáneamente consideradas

Control basado en error actualControl predictivo Acción del controlador basada en las desviaciones del objetivo de PV futuras anticipadas y actuales

Habilidad deficiente para manejar las demoras del proceso, perturbaciones, interacciones y no linealidades

Compensa las demoras del proceso, perturbaciones, interacciones y no linealidades

Habilidad deficiente para manejar diferentes tipos de perturbaciones y formas de señal de punto de ajuste

Control óptimo para todo tipo de perturbaciones y formas de señal de punto de ajuste PID

Habilidad deficiente para manejar las restricciones Manejo predictivo de las restricciones

Habilidad deficiente para optimizar (maximizar o minimizar) Capacidad de optimizar el proceso (maximizar o minimizar)

✔

✔

✔


IGUAL DISTRIBUCIÓN

SIN SOBRECARGA

Entonces, ¿Qué hace que MPC sea diferente?

CONTROL PREDICTIVO

CONTROL DIRECTO DE LA VARIABLE DE PROPIEDAD

MODELOS DINÁMICOS EXPLÍCITOS


MPC v Sistemas ExpertosSISTEMAS EXPERTOS MPC

Utiliza un modelo de reacciones del operador Utiliza un modelo del comportamiento del proceso

Solucionador de control por lógica difusa/basado en reglas Solucionador de control predictivo

Ineficiente (comprensión del operador) Óptimo (sentido matemático)

Se requiere alto mantenimiento Mantenimiento básico


Las aplicaciones MPC de Pavilion8 llevan su infraestructura existente a un Rendimiento Máximo

CHANCADO MOLIENDA FLOTACIÓN ESPESAMIENTO FLUJO DE MATERIAL

Menor Variabilidad del Producto

Mayor Recuperación del Producto

Menor Consumo del

Reactivo

Menores Costos de

Energía

Aplicaciones Mineras


DESAFÍOS DEL CLIENTE• Control de nivel deficiente en los chancadores secundarios y terciarios

• Incapacidad para mantener a los chancadores secundarios y terciarios llenos para maximizar la eficiencia y minimizar el desgaste

• Pérdida de rendimiento

• Interrupciones de línea frecuentes

• Equilibrio deficiente de los chancadores secundarios y terciarios

BENEFICIOS DEL MPC• Aumento del rendimiento en un 2%

• Aumento de la eficiencia en un 5%

• Disminución del desgaste del equipo en un 5%

• Payback típico en menos de 1 año

Trituración fina MPC | Trituración fina: Aumento del rendimiento

OBJETIVOS• Maximizar los rendimientos del

chancador

• Mantener los niveles de la tolva de alimentación dentro de un rango

• Controlar los niveles del chancador

• Mantener las restricciones del chancador

• Mantener las restricciones de la correa


MPC para Chancadores

Variable Manipulada

Variable de Perturbación

Variable Controlada

Variable de Restricción

MaximizarRestricción Superior

Restricción Inferior

Restricción Superior & Inferior Objetivo

MV DV CV CCV

Desde 1er chancador

Criba 1

2er chancador/quebradora de Cono

Correa/Banda 2

Correa/Banda 5

3er chancador/quebradora de Cono

TOLVA DE ALIMENTACIÓN 1

TOLVA DE ALIMENTACIÓN 1

VelocidadMV

VelocidadMVVelocidadMV

VelocidadMV

VelocidadMVVelocidad

MV

VelocidadMV

Nivel

Nivel

CV

CV

NivelCV

NivelCV

Peso, Nivel, Velocidad, Temperatura, Posición, Corriente

CCV

Peso, Nivel, Velocidad, Posición, Corriente

CCV


CCV


CCV

Aceite T CCV

Aceite T CCV

Correa/Banda 1

Correa/Banda 4

Criba 2


Matriz de trituración fina

OBJETIVOS• Maximizar el rendimiento

de los chancadores

• Mantener los niveles de la tolva de alimentación dentro de un rango

• Controlar los niveles del chancador

• Mantener las restricciones del chancador

• Mantener las restricciones de la correa

Maximizar

Restricción Superior


Restricción Superior & Inferior

Objetivo

CV CV CV CCV CCV CCV CV CCV CV CCV CCV CCVre

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2

MV velocidades de la correa de alimentación secundaria 1 X X X X X X

MV velocidades de la correa de alimentación secundaria 2 X X X

MV velocidades del chancador secundario X X X

MV velocidades de la correa de alimentación terciaria 1 X X X X X X

MV velocidades de la correa de alimentación terciaria 2 X X X

MV velocidades del chancador terciario X X X

2% de aumento en rendimiento5% de aumento en eficiencia

5% de disminución en desgaste del equipo


DESAFÍOS DEL CLIENTE• Comportamiento oscilatorio y desviación del punto de ajuste

• Control deficiente de la calidad del producto (tamaño de partícula)

• Menor rendimiento debido a las restricciones

• Desgaste innecesario del molino (acero sobre acero)

• El molino no está funcionando a una eficiencia energética máxima

Circuito de moliendaMPC | Molienda: Aumento del rendimiento efectivo

BENEFICIOS DEL MPC• Mantiene la calidad del

producto (tamaño)

• Aumenta el rendimiento en un 2%

• Disminuye el uso de energía en un 2%

• Disminuye el costo de mantenimiento en un 2%



OBJETIVOS• Maximizar el relleno del molino SAG

• Controlar la densidad de alimentación del molino SAG

• Controlar la densidad de alimentación del hidrociclón

• Controlar P80 (tamaño del producto)

• Mantener el nivel del sumidero dentro del rango

• Mantener la presión de entrada del hidrociclón bajo los límites

• Mantener la corriente de la bomba de circulación bajo los límites

• Mantener la presión en el cojinete del molino SAG bajo los límites

• Mantener el consumo de alimentación eléctrica del molino de bolas bajo los límites

• Mantener el flujo de reciclado de los guijarros bajo los límites

• Mantener el consumo de alimentación eléctrica del molino SAG bajo los límites

MPC del circuito de molienda

Variable Manipulada


Variable Controlada





MV DV CV CCV

VelocidadMV

Alimentación nueva MV

VelocidadMV

FlujoMV

FlujoMV

Flujo

F80Número de hidro-ciclón

Presión

Potencia

Molino de bolas

Molino semiautógeno

(SAG)

Cajón

Nido de ciclones

CorrienteDensidad

Potencia

CCV

DVDV

CCV

CCV

CCVCCV

CCV

Agua

Chancador/Quebradora

Densidad

Nivel del cajón

Nivel

F80

Alimentación a Flotación

Agua

CV

CV

CV

CV


Matriz del circuito de molienda

Maximizar




Objetivo

CV CV CV CCV CCV CCV CV CCV CV CCV CCV

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MV Flujo de alimentación de los minerales del molino semiautógeno X X X X X X X X X X X

MV Velocidad de avance del agua del molino semiautógeno X X X X X X X X X X X

MV Velocidad de avance del agua del sumidero X X X X X X X X

MV Velocidad del molino semiautógeno X X X X X X X X X X

MV Velocidad de la bomba de circulación X X X X X X X

DV F80 X X X X X X X X X X

DV Número de hidrociclones X X X X X

Mantener la calidad del producto (tamaño) El rendimiento aumentó un 2%

El uso de la energía disminuyó un 2% El costo de mantenimiento disminuyó un 2%

OBJETIVOS• Maximizar el relleno del molino semiautógeno• Controlar la densidad de alimentación

del molino semiautógeno• Controlar la densidad de alimentación del hidrociclón• Controlar P80 (tamaño del producto)• Mantener el nivel del sumidero dentro de rango• Mantener la presión de entrada del hidrociclón

bajo los límites• Mantener la corriente de la bomba de circulación

bajo los límites• Mantener la presión en el cojinete del molino

semiautógeno bajo los límites• Mantener el consumo de alimentación eléctrica

del molino de bolas bajo los límites• Mantener el flujo de reciclado de los guijarros

bajo los límites• Mantener el consumo de alimentación eléctrica del

molino semiautógeno bajo los límites


DESAFÍOS DEL CLIENTE• Control deficiente de la ley del concentrado

• Falta de control de la recuperación del metal

• Uso excesivo de reactivos

BENEFICIOS DEL MPC• Mantiene la ley del concentrado para

reducir la pérdida de producto o fuera de especificación en un 3%

• Aumenta la recuperación del metal en un 2%

• Reduce los reactivos en un 3%


Flotación MPC | Celda de flotación: Aumento del rendimiento y reducción del costo del reactivo


OBJETIVOS• Controlar la ley del concentrado (pureza)

• Maximizar la recuperación del metal

• Controlar el pH

• Controlar la profundidad de la espuma

• Controlar la velocidad de la burbuja o la retención del aire

• Controlar la distribución del tamaño de las burbujas (BSD) o el área de superficie de las burbujas

• Mantener la liberación dentro de un rango

MPC de la celda de flotación

Variable Manipulada


Variable Controlada





MV DV CV CCV

P80DV

Ley del mineralDV

Flujos de Alimentación

DV

Velocidad de la BurbujaCV

pHCV

Niveles de CeldasCV

Grado de ConcentradoCV

Liberación CV

Recuperación de Masa/Metal

CV

Tamaño de la BurbujaCV

Válvulas de Inyección de AireMV

Flujos del ReactivoMV

FlujoMV

ModificadorMV

DepresorMV

ColectorMV

Espumador

P80 Molienda


Matriz de la celda de flotación

Maximizar




Objetivo

OBJETIVOS

• Controlar la ley del concentrado (pureza)


• Controlar el pH y la profundidad de la espuma


• Controlar la distribución del tamaño de las burbujas (BSD) o el área de superficie de las burbujas

• Mantener la liberación dentro de un rango

Mantener la ley del concentrado3% de reducción de pérdida de producto

3% de reducción del material fuera de especificación

2% de aumento de la recuperación del metal3% de reducción de los reactivos

CV CV CV CCV CCV CCV CV

Ley

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MV Relación del flujo del reactivo del colector X X X X X X

MV Relación del flujo del reactivo del depresor X X X X X X

MV Relación del flujo del reactivo del modificador X X X X X X

MV Cola X X X X X X

MV Flujo de aire X X X X X X

MV Relación del flujo del reactivo del espumador X X X X X X

MV P80 - molienda X X X X X X

DV Flujo de alimentación-molienda X X X X X X

DV Densidad de alimentación-molienda X X X X X X


DESAFÍOS DEL CLIENTE• Control deficiente de la ley del concentrado

• Falta de control de la recuperación del metal

• Uso excesivo de reactivos

BENEFICIOS DEL MPC• Mantiene la ley del concentrado para

reducir la pérdida de producto o fuera de especificación en un 3%

• Aumentar la recuperación del metal en un 2%

• Reducir los reactivos en un 3%


Columna de flotación MPC | Columna de flotación: Aumento del rendimiento y reducción del costo del reactivo


MPC de la columna de flotación

OBJETIVOS• Controlar la ley del

concentrado (pureza)


• Controlar el pH

• Controlar la profundidad de la espuma


• Controlar la distribución del tamaño de las burbujas (BSD) o el área de la superficie de las burbujas

• Mantener la liberación en un rango

• Controlar el flujo de polarización (el agua fluyendo hacia abajo por la columna)

Variable Manipulada


Variable Controlada





MV DV CV CCV

Flujos de Alimentación DV

P80DV

Ley del MineralDV

Velocidad de la BurbujaCV

pHCV Niveles de ColumnasCV

PolarizaciónCV

Concentración CV

Liberación CV

Recuperación CV

Tamaño de la BurbujaCV

Flujos del ReactivoMV

FlujoMV

FlujoMV

FlujoMV

FlujoMV

AireMV

ColaMV

Agua Fresca

Espumador

Depresor

Colector

Modificador

P80 Molienda


Matriz de la columna de flotación

Maximizar




Objetivo

OBJETIVOS

• Controlar la ley del concentrado (pureza)• Maximizar la recuperación del metal• Controlar el pH• Controlar la profundidad de la espuma• Controlar la velocidad de la burbuja o la

retención del aire• Controlar la distribución del tamaño de las

burbujas (BSD) o el área de la superficie de las burbujas

• Mantener la liberación en un rango• Controlar el flujo de polarización (el agua

fluyendo hacia abajo por la columna)

CV CV CV CV CV CV CCV

Ley

del c

once

ntra

do

Recu

pera

ción

del

met

al

pH Prof

undi

dad

de la

es

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Velo

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MV Relación del flujo del reactivo del colector X X X X X X X

MV Relación del flujo del reactivo del depresor X X X X X X X

MV Relación del flujo del reactivo del modificador X X X X X X X

MV Flujo de la cola X X X X X X X

MV Flujo del aire X X X X X X X

MV Relación del flujo del reactivo del espumador X X X X X X X

MV P80 - molienda X X X X X X X

MV Relación del flujo del agua de lavado X X X X X X X

DV Flujo de alimentación-molienda X X X X X X X

DV Densidad de alimentación-molienda X X X X X X X

Mantener la ley del concentrado3% de reducción de pérdida de producto

3% de reducción del material fuera de especificación

2% de aumento de la recuperación del metal3% de reducción de los reactivos


DESAFÍOS DEL CLIENTE• Disponibilidad y costo del agua dulce

• Costo del reactivo

• El control convencional existente es ineficiente (período de residencia prolongado, perturbaciones grandes y comportamiento no lineal)

• La interrupción del espesador puede detener toda la línea de producción

BENEFICIOS DEL MPC• Aumenta la recuperación

del agua en un 3% (típicamente 9 .000 m3/día)

• Reduce el floculante en un 2%

• Reduce la posibilidad de interrupción de emergencia de la alimentación


Espesador Control Predictivo basado en Modelos (MPC)


MPC Espesamiento

OBJETIVOS• Maximizar (o controlar) el % de

sólidos (o densidad) en el lodo

• Mantener el par del brazo de inclinación bajo el límite

• Mantener los amperes de la bomba de lodo bajo el límite

• Mantener el nivel de la capa en un rango

• Mantener la calidad del agua (turbicidad) en un rango

Variable Manipulada


Variable Controlada





MV DV CV CCV

Amperes de la Bomba de Lodo

CCV

Turbicidad CCV

Flujo de AlimentaciónDV

pH de Alimentación DV

Densidad de Alimentación DV

Densidad del Lodo

CV

Flujo del floculanteMV

Par del brazo de inclinación

CCV

Flujo del floculanteMV

Flujo de agua


Matriz del espesador

Maximizar




Objetivo

OBJETIVOS• Maximizar (o controlar) el % de

sólidos (o densidad) en el lodo

• Mantener el par del brazo de inclinación bajo el límite

• Mantener los amperes de la bomba de lodo bajo el límite

• Mantener el nivel de la capa en un rango

• Mantener la calidad del agua (turbicidad) en un rango

3% de aumento en la recuperación del agua

2% de reducción del floculante Evitar la interrupción de la

alimentaciónCV CV CV CV CV CV

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MV Flujo inferior del lodo X X X X X X

MV Flujo del floculante X X X X X X

DV pH de alimentación X X X X X X

DV Densidad de alimentación X X X X X X

DV Flujo de alimentación X X X X X X


DESAFÍOS DEL CLIENTE

• Tasas de producción inconsistentes

• Pérdida de producción durante el cambio de turno

• Desconexión del sistema transportador

BENEFICIOS DEL MPC• Maximiza el flujo de los minerales

• Opera a restricciones máximas

• Minimiza la desconexión del equipo

• Extiende la vida del equipo

• Minimiza las interrupciones durante los cambios de turno

Gestión del flujo de material MPC | Optimización de la ruta: Maximización del rendimiento del material


MPC Gestión de flujo de material

OBJETIVOS

• Maximizar el flujo de los minerales

• Operar a restricciones máximas

• Minimizar la desconexión del equipo

• Extender la vida del equipo

• Minimizar las interrupciones durante los cambios de turno


Matriz del controlador

El controlador consiste en una matriz de pares del modelo del proceso que explican INTERACCIONES IMPORTANTES en el proceso

PREDICE valores futuros de las CV según movimiento de todas las MV y DV

CONTROL PROACTIVO para coordinar los puntos de ajuste de la MV para minimizar las desviaciones de la CV de los objetivos, por lo tanto reduciendo la variabilidad

CV1 CV2 CV3

MV1

MV2 SIN MODELO SIN MODELO

MV3

DV1

DV2 SIN MODELO


Cómo MPC genera beneficios REDUCE la Variabilidad

LOGRA ‘Obediencia en la Planta’

GESTIONA el proceso dentro de restricciones

LOGRA MEJORAS – operar más estrechamente según las especificaciones y los límites de rendimiento a la vez que mantiene los márgenes de seguridad


CONTROL PREDICTIVO BASADO EN MODELOS

Solución para la Celda de Flotación en la Mina de Hierro de Latinoamérica

PAVILON8 + VOA (ANALIZADOR VIRTUAL EN LÍNEA) CONTROLADOR DE ESTABILIZACIÓN & CONTROLADOR OPTIMIZADOR DE

RECUPERACIÓN Y CALIDAD

Control del Proceso Avanzado No Lineal CONTROL DE FLOTACIÓN

3%

REDUCCIÓNde Pérdida de

Producto y Fuera de Especificación

2%AUMENTO

DE LA RECUPERACIÓNDEL METAL

3%

REDUCCIÓNDE LOS REACTIVOS

Reducción de la pérdida de producto y fuera de especificación en un 3% = 18.000 toneladas


ACCESO• Proponer y Planificar

• Confirmar el Valor Comercial

• Ajustar las Expectativas

• Determinar la Métricas de Referencia

ENTREGAR• Diseñar, Desarrollar,

Implementar

• Recopilación y Validación de Datos

• Desarrollo del Modelo

• Implementación de la Aplicación

AUDITAR• Puesta en marcha

• Configuración KPI

• Capacitación

• Validación del Rendimiento

SUSTENTAR

Proposición Basada en Valor

Solución Basada en Valor Valor de Medida Valor en Curso

ValorPrimero


Soporte Nivel 1

Soporte vía correo electrónico y teléfono directo

Asistencia de recuperación del Sistema MPC de fallas del servidor

Las versiones Service-Pack entregan las actualizaciones y los cambios del Sistema


Soporte Nivel 1 y Nivel 2

Informe del estado trimestral de MPC de Pavilion8 y análisis de falla de los temas de aplicación de APC

Base de conocimiento de soporte de Pavilion8 en la web y visitas en sitio anuales disponibles para APC

Soporte vía correo electrónico y teléfono directo

Asistencia de recuperación del Sistema MPC de fallas del servidor

Las versiones Service-Pack entregan las actualizaciones y los cambios del Sistema


Ofertas de Soporte Escalable Nivel 1 Nivel 2

Versiones Service-Pack Mayor y Menor Incluido Incluido

Soporte vía Correo Electrónico y Teléfono en Directo Soporte del Producto Soporte del Producto y de la Aplicación

Recuperación del MPC de Falla del Servidor Recuperación Asistida del Sistema Recuperación del Sistema Completo

Soporte de Aplicación Soporte Reactivo de 5 Horas (Remoto) Soporte Proactivo y Reactivo Ilimitado (Disponibilidad en Planta)

Verificación del Indicador de Diagnóstico del Sistema y Generación de Informes

Verificación Anual Remota del Indicador de Diagnóstico del Sistema

Informe Trimestral de Indicador de Diagnóstico y Rendimiento del

Sistema Completo

Respaldos del Sistema MPC Aplicaciones basadas en Pavilion8

Curso de Perfeccionamiento Disponible en forma Remota o en Planta

Nuestros servicios de valor ininterrumpidos ayudan a proteger su inversión

Pavilion, Pavilion8, PlantPAx, Integrated Architecture, Listen. Think. Solve., son marcas registradas de Rockwell Automation, Inc. Todas las demás marcas comerciales y marcas registradas son propiedad de sus respectivas empresas.

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Publicación MIN-BR001A-ES-E Marzo 2016. Copyright © 2016 Rockwell Automation, Inc. Todos los derechos reservados.

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