RESUMEN:

INTRODUCCIN

Las reservas de litio existentes en el Salar de Uyuni, considerado como el mayor lago de sal del mundo, deben ser aprovechadas adecuadamente para responder a una creciente demanda energtica como nueva alternativa. Las salmueras presentes en el Salar de Uyuni poseen ventajas competitivas sustentables e importantes a escala mundial, al presentar las ms altas concentraciones de potasio, boro y, principalmente litio, respecto a otros depsitos de salmueras en el mundo. Por lo que Bolivia mediante el gobierno nacional inici el proyecto de industrializacin de litio, en Llipi Loma, cantn Ro Grande, departamento de Potos.

Es as que, para la obtencin de esta inmensa riqueza energtica mediante la instalacin de la Planta Piloto de Carbonato de Litio y otros derivados de la Salmuera del Salar de Uyuni, se inicia la era del litio en Bolivia, para lo cual se hace necesario automatizar todo el proceso de obtencin de carbonato de litio de manera eficiente, segura y con la utilizacin de tecnologa electrnica adecuada basada en controladores lgicos programables (PLCs), mediante el uso de transductores, sensores y actuadores bien definidos, para una mejor produccin e industrializacin. De tal forma que este proyecto se constituya en una firme propuesta tecnolgica para la proyeccin de la planta piloto dentro las perspectivas nacionales, que tiene como principal tarea desarrollar una tecnologa con capacidad de produccin de carbonato de litio de 40 toneladas al mes, que luego ser aplicada a nivel industrial.

El ORIGEN DEL ESTUDIO viene dado por la actual crisis energtica que viene atravesando el planeta, lo que exige buscar nuevas alternativas de energa sustentable, entre las cuales sobresale el litio; por lo que, la produccin e industrializacin de este metal en el pas, mediante el Salar de Uyuni tiene que llegar a ser un proceso eficaz, eficiente y seguro, para lograr satisfacer la demanda internacional y tener mayor perspectiva a futuro.

Con el presente proyecto, se desea contribuir a la tecnologa y al conocimiento cientfico mediante la propuesta de automatizacin del proceso de obtencin de carbonato de litio en el Salar de Uyuni, brindando, de esta manera, un proceso continuo y seguro en su produccin, para con el medio-ambiente y, con los mismos trabajadores, que quedarn exentos de cualquier riesgo de contacto fsico con el mismo proceso; aportando as al desarrollo de la regin. Por estas razones, se plantea el siguiente PROBLEMA DE INVESTIGACIN: Cmo realizar una automatizacin del proceso de obtencin de carbonato de litio, a partir de la salmuera extrada del Salar de Uyuni?

Como OBJETO DE ESTUDIO en el desarrollo del presente proyecto, est la electrnica de control y la automatizacin; siendo su CAMPO DE ACCIN, el diseo electrnico basado en la instrumentacin electrnica e industrial, programacin y aplicacin de Controladores Lgicos Programables (PLCs), sensores y actuadores especficos que se adecen a la propuesta de automatizacin del proceso de obtencin del carbonato de litio a partir de la salmuera del Salar de Uyuni. De esta forma, el OBJETIVO GENERAL planteado para el presente proyecto, es el de realizar una propuesta de automatizar el proceso de obtencin de carbonato de litio a partir de la salmuera extrada del Salar de Uyuni, logrando instrumentar y controlar electrnicamente todo el proceso, mediante el uso de controladores lgicos programables (PLCs), sensores, transductores, transmisores y actuadores. Y como OBJETIVOS ESPECFICOS estn: Estudiar y analizar detalladamente todo el proceso de obtencin de carbonato de litio, recurriendo principalmente a estudios realizados en la Universidad Autnoma Toms Fras; para un dimensionamiento adecuado y basado en los intereses y proyecciones nacionales como datos referenciales. Instrumentar cada una de las etapas del proceso de obtencin de carbonato de litio en base al dimensionamiento, para determinar los sensores y actuadores especficos, recurriendo a las tcnicas de instrumentacin electrnica e industrial.

Realizar la programacin Grafcet en sus distintas etapas y niveles, para tener una base para la posterior programacin LADDER del PLC; acudiendo a las tcnicas y reglas respectivas a esta programacin, adems de basarse en la Gua GEMMA; utilizando para este fin el software y hardware adecuado de PLC.

Implementar el proceso de automatizacin para lo obtencin de carbonato de litio, a partir de la salmuera extrada del Salar de Uyuni, en software de simulacin y construir un prototipo de una parte del proceso automatizado.De tal manera que, para cumplir con los objetivos especficos ya mencionados, se plantearon las siguientes TAREAS DE INVESTIGACIN:

Bsqueda bibliogrfica de los procesos de obtencin de carbonato de litio, en todas formas y etapas; recurriendo principalmente a estudios realizados en la Universidad Autnoma Toms Fras; para su posterior anlisis y clculo de dimensionamiento.

Construir los diagramas de instrumentacin electrnica e industrial de cada una de las etapas del proceso de obtencin de carbonato de litio, basado en los datos del dimensionamiento y, de acuerdo con las distintas tecnologas de sensores y actuadores.

Programar la secuencia lgica de automatizacin mediante el Grafcet, en sus distintas etapas y niveles, basados en la Gua GEMMA y la instrumentacin del proceso; y posteriormente su programacin LADDER en PLC.

Disear mediante software una simulacin del proceso de automatizacin y construir un prototipo de una parte del proceso automatizado.La metodologa por emplearse en la investigacin cientfica del presente proyecto, es realizada con criterios cientficotcnicos, de forma tal que se cumplan los requerimientos y condiciones conceptuales y metodolgicas necesarias para su validacin cientfica y social. Para este cometido se ha recurrido a los mtodos tericos y empricos detallados a continuacin.Mtodos Tericos:Mtodo Anlisis-Sntesis. Es empleado en el presente proyecto, al permitir examinar y detallar todo el proceso fsico-qumico, de la obtencin de carbonato de litio con la salmuera del Salar de Uyuni; para tener una mejor comprensin y exactitud del funcionamiento. Tambin este mtodo es empleado en el estudio detallado de los diferentes Controladores Lgicos Programables (PLCs), sus lenguajes de programacin, tipos de sensores, actuadores y diversos recursos electrnicos e industriales; y posterior eleccin precisa del tipo de tecnologa que sea necesaria para la automatizacin. Este mtodo tambin tiene aplicabilidad en la esquematizacin y compendio del proceso de obtencin de carbonato de litio, porque permite entender las relaciones entre las distintas etapas de este proceso.

Entre las tcnicas utilizadas, se recurre al Diagrama de Flujo, en primera instancia en la definicin de pasos y etapas finitas de todo el proceso, tambin esta tcnica es empleada en la realizacin de los algoritmos de procedimientos especficos y generales, por medio de los cuales se puede encontrar una respuesta concreta de automatizacin a cada etapa del proceso. La tcnica de recoleccin de informacin tambin se la realiza mediante bibliotecas, libros especializados de electrnica y control industrial y, tambin sitios fidedignos de Internet y, por otra parte, el tratamiento de informacin terica requerida es analizada y resumida sistemticamente, de tal forma que sirva como base terica bien fundamentada del proyecto, para su posterior aplicacin experimental en programacin y simulacin. Mtodo Inductivo-Deductivo. Este mtodo es utilizado en el presente proyecto, a partir de los resultados obtenidos de muestras qumicas y de procesos fsico-qumicos en la obtencin de carbonato de litio, los cuales sirven como punto de partida hacia una generalizacin de todo el proceso para su automatizacin. Por otra parte, este mtodo es aplicado tambin mediante la programacin en PLC y simulacin de todo el proceso, la cual se podr implementar a un proceso real con perspectivas de futuro y, adems de que la programacin y el modelo matemtico de automatizacin, puedan perfeccionarse hasta llegar a una generalizacin del mismo. La deduccin es aplicada en lo referente a leyes y teoras qumicas, fsicas e industriales, a etapas especficas del proceso de obtencin de carbonato de litio a partir de la salmuera extrada del Salar de Uyuni; y por otra parte este mtodo es empleado en la eleccin y utilizacin del tipo de PLC, los sensores, actuadores y diversos recursos electrnicos con caractersticas industriales bien definidas, orientadas a este proceso especfico para obtener una automatizacin satisfactoria. La tcnica ms empleada en este mtodo, es la recoleccin de informacin, en la cual se registran los datos que se van obteniendo mediante este mtodo.

Mtodos Empricos:Mtodo Experimental. El mtodo experimental permite la realizacin del trabajo en forma especfica aplicando experimentos de programacin, simulacin y de laboratorio mediante la cual se pueden realizar diferentes pruebas y comparaciones de resultados obtenidos en cuanto a la respuesta de sensores y actuadores, de acuerdo con el medio y tiempo de transmisin de datos, caractersticas tcnicas de todos estos recursos electrnicos y principalmente del PLC.Mtodo de la Observacin. La observacin como mtodo aplicado al presente proyecto, adquiere vital importancia en el comportamiento qumico y fsico que tiene todo el proceso de obtencin de carbonato de litio, de acuerdo con los cambios que tiene la salmuera en sus caractersticas iniciales hasta la obtencin final del producto. Tomando en cuenta las distintas etapas de automatizacin que se tiene, la observacin tiene tambin su aplicacin sistemtica, del comportamiento particular y general de todo el sistema electrnico de control y, de esta manera, registrarla para su posterior anlisis, interpretacin y verificacin; garantizando una mayor objetividad, realizando la observacin de forma reiterada, y obtener una uniformidad en los resultados. Las tcnicas inmersas en este mtodo, son principalmente el diagrama de flujo, para una observacin sistemtica de cada etapa definida, la recoleccin de informacin es tambin otra tcnica de importancia en este mtodo, para almacenar toda la informacin relevante que se pueda obtener con este mtodo. Como NOVEDAD CIENTFICA se tiene que, por primera vez se realiza una automatizacin del proceso de obtencin de carbonato de litio, a partir de la salmuera extrada del Salar de Uyuni, en base a un mtodo de obtencin de carbonato de litio propuesto por el Lic. Manrique. Y como SIGNIFICACIN PRCTICA, presenta la opcin de implementacin en la planta piloto de carbonato de litio, teniendo datos referenciales proporcionados por la COMIBOL, de manera que se logre trascendencia y aplicacin prctica de la electrnica de control y automatizacin en la industrializacin del litio.

El Primer Captulo presenta las concepciones terico-cientficas necesarias del proceso de obtencin del carbonato de litio en todas sus etapas. Una base terica sobre la electrnica de control, la automatizacin e instrumentacin; un estudio de Controladores Lgicos Programables (PLCs), sus tcnicas y lenguajes de programacin. Los sensores, actuadores tambin son presentados desde el punto de vista de funcionamiento y caractersticas tcnicas aplicables al desarrollo de esta automatizacin. Y, finalmente, se presentan los softwares de aplicacin en este tipo de proyectos.

En el Segundo Captulo se presenta la ingeniera del proyecto de control y automatizacin del proceso de obtencin del carbonato de litio, desde su dimensionamiento, instrumentacin electrnica e industrial, programacin de PLCs en sus distintos niveles de Grafcet y LADDER, su interfaz con los distintos sensores y actuadores definidos que puedan aplicarse a este proceso en especfico; adems, de contar con el desarrollo detallado de todo el software requerido para este propsito.

En la parte final del presente proyecto, se presenta un anlisis de costos del total del proyecto, Conclusiones, Recomendaciones, Referencias Bibliogrficas, Bibliografa y los Anexos correspondientes.

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