Utilización de PLC para el Control automático en procesos ...

Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento - RC: 16955 - ISSN: 2448-0959https://www.nucleodoconhecimento.com.br/ingenieria-electrica/procesos-use-of-clp-to-completion-of-control-automatic-in-industrial

Utilización de PLC para el Control automático en procesosindustriales

SILVA, Dirceu Mateus da [1], SILVA, Wesley Nunes da [2], NASCIMENTOS, Daniel Junior Ferreira [3]

SILVA, Dirceu Mateus da; et.al. Utilización de PLC para el Control automático en procesosindustriales. Revista científica multidisciplinaria base de conocimiento. año 03, Ed. 06, vol. 02, pp.56-83, junio de 2018. ISSN:2448-0959

Resumen

En el proceso de lixiviación de una empresa metalúrgica de silicato, hay una línea de producción quetiene operación manual, donde los operadores de realizan todos los comandos por medio de válvulasmanuales. Hubo problemas con el desperdicio de material y pérdida de ingresos en el proceso debido a laautomatización y estabilidad operacional en producción. Controlar las variables que componen esteproceso es una manera segura para asegurar el rendimiento de la línea de producción y asertividad en losparámetros de límites aceptables. En base a los problemas existentes en el área, este estudio presenta uncontrol de proceso alternativo utilizando el PLC (controlador lógico programable). La importancia dehacer el monitoreo de variables de nivel, flujo, conductividad y pH es evitar residuos ocurrió contransbordos de tanques y permite la optimización de la eficiencia de la planta. Al final de la investigaciónson expuestos los resultados obtenidos con el sistema de instrumentación aplicado.

Palabras clave: eficiencia de procesos, instrumentos, CLP.

Introducción

Control de proceso es un campo de la ingeniería que se ha mejorado cada vez más a través de nuevastecnologías y herramientas que pueden aplicarse en cualquier proceso de producción es simple, con el finde garantizar una mayor productividad, optimizar el tiempo de operación de las plantas y procesos deproducción creando así un mayor rendimiento.

Incluso con los grandes avances en automatización industrial, todavía hay procesos con algunos tipos decontroles manuales, que no garantizan siempre la máxima eficiencia. Con el uso de instrumentos demedición y control es posible optimizar los procesos, proporcionando un funcionamiento estable y

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confiable, con los datos disponibles más fácilmente.

Sin embargo, este trabajo tiene como objetivo estudiar un proceso productivo aplicando los conceptos decontrol de procesos, instrumentación y automatización para proponer una mejora de control industrial.

En el primer capítulo son los objetivos a alcanzar con el desarrollo del trabajo y los procedimientosmetodológicos utilizados durante el estudio de caso.

En el segundo capítulo analiza los conceptos sobre control de procesos, así como las acciones de control ycaracterísticas de los procesos industriales.

El tercer capítulo incluye una breve historia de la aparición de redes de automatización y comunicación,así como su aplicabilidad en el ambiente industrial.

En el cuarto capítulo se realiza una revisión de la literatura en algunos tipos de medidores aplicados enprocesos industriales.

Capítulo cinco detrás del caso estudiar en una empresa metalúrgica, donde uno de sus procesos conoperación manual, donde estaban los datos recogidos a la aplicación de control de instrumentación.

El sexto capítulo muestra las conclusiones y recomendaciones obtienen tras la realización de este estudioy por último son las referencias utilizadas para la realización de la obra y de sus anexos para el lector.

1.1 preguntar

Actualmente la planta de silicato de lixiviación de una empresa metalúrgica donde se llevó a cabo eltrabajo de estudio de caso con varios pasos del proceso todavía se basa en las operaciones manuales, esdecir directa intervención del operador en el país, lo que resulta en inestabilidad funcionamiento, pérdidade ingresos, además de exponer al operador un ante postura ergonómica. Búsqueda de alternativas paramejorar los controles y, en consecuencia, dar mayor rentabilidad al proceso, se pensó en laautomatización de estas operaciones, así como la instalación de medición de instrumentos y equipos decontrol automático que eliminen el necesidad de intervención manual.

Control e instrumentación de planta de lixiviación de silicato permitirá el mantenimiento del actual nivelde suministro de zinc a través de silicato, mejorar la eficiencia de la planta y optimizar el tiempo defuncionamiento del proceso.

1.2 objetivos

1.2.1 objetivo general

Desarrollar el control a través de instrumentos de medición para ser parte del proceso de lixiviación desilicato que dosificación más exacta de controlar y optimizar el rendimiento y la producción.

1.2.2 objetivos

Los objetivos específicos del trabajo son:

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Realizar revisión de la literatura;Control de silicato lixiviación proceso a través de la lógica de programación según la informaciónrecibida por la instrumentación de campo;Comparar el rendimiento del proceso antes y después del sistema de instrumentación;Proporcionar un material para la profundización del tema, que podría ser objeto de futurosestudios para mejorar el proceso.

procedimientos metodológicos 1,3

La primera acción fue el estudio e investigación sobre el tema de instrumentación industrial y control deprocesos donde los resúmenes y comentarios se llevaron a cabo sobre los temas. Era necesario estudiarlos procesos de automatización y redes de comunicación con el fin de mejorar el conocimiento sobre lostemas.

El estudio se realizó con el fin de verificar la posibilidad de aplicación en el control del proceso delixiviación en una empresa metalúrgica, de Minas Gerais-MG de silicato. Para tal estudio se revisará unmerecido proceso continuo donde los tanques son ubicados ocho tanques de concentrado de zinc.

El conocimiento del proceso ocurrió de visitas en el área de estudio de los problemas existentes, yentonces era necesario para la recogida de datos y normas junto con los ingenieros y operadores.

Con los datos necesarios para el estudio se llevaron a cabo varios estudios para proporcionar las mejores ymás rentables posibles aplicaciones para este proceso comprobando que la automatización proporcionarácierta retroalimentación positiva a la empresa. Sin embargo, al final de este proyecto será posible verificarla aplicación del presente alcanzó los objetivos esperados y puede ser aplicado en el ambiente industrial.

2. Control de procesos

En los primeros días de la evolución humana, no conoce los medios de producción de energía. Así, laenergía fue proporcionada por el trabajo humano o de animales que fueron domesticados. La revoluciónindustrial comenzó en Gran Bretaña de mid-18TH el siglo trajeron al mundo los cambios tecnológicosimportantes e impactado significativamente los procesos de producción de la época, (7)

En la revolución industrial:

La Revolución Industrial comenzó en Inglaterra en el siglo de mid-18th. Caracteriza, básicamente, por laintroducción de máquinas simples que han surgido para el reemplazo de la fuerza muscular por tareasmecánicas y repetitivas realizadas por el hombre. Estas actividades productivas han experimentado unaevolución más rápida, dando lugar, en Inglaterra, a la era Industrial. (12)

Con el desarrollo de motores de vapor era posible transformar la energía cruda en energía mecánica, y elhombre evolucionó sus procesos cuando se utiliza con precisión el trabajo mental, que permitió eldesarrollo de técnicas para el control de nuevo fuente de alimentación. Desde ese momento, la mano deobra comenzó a ser sustituido por maquinaria y equipo, la sustitución de control manual por controlautomático de procesos.

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2.1 concepto y aplicación

Proceso es una secuencia de pasos predefinidos y equipo determinado de acuerdo con su funcionalidad,que comprende un proceso continuo de materia prima en cierta meta. Los procesos pueden ser deoperación manual o automática. (2)

El control de un proceso se basa en la interacción entre los componentes y los instrumentos, de laconfiguración de un sistema, pueden mostrar un resultado deseable del proceso controlado. Uno puedesumar un sistema de control de proceso básicamente en lo siguiente: (8)

1. Medir elemento detecta cambios en el proceso y proporciona una señal;2. Elemento de comparación: compara una señal de retroalimentación con la medida de referencia,

proporcionando un comando a la siguiente etapa para corregir la diferencia detectada encomparación;

3. REVISIÓN: recibe el comando de elemento de comparación y realiza los pasos necesarios paraelaborar el producto deseado;

4. Elemento final de control: dispositivo que actúa directamente sobre el proceso y trata deproporcionar una salida constante.

El control se aplica principalmente en industrias que requieren precisión y bajo nivel de fallas, donde elproceso se mide constantemente (de entrada) y la variable manipulada cambia por el regulador, puesafecta la proceso y el resultado final. La ventaja de contar con un proceso controlado, es que la salida essistematizada y mantiene la calidad y la cantidad según sea necesario y también reduce el esfuerzohumano, ya que la operación requiere sólo el mental trabajo o sistémica.

2.2 feedback

El sistema de reserva federal es que establece una relación entre una comparación de salida y entrada, através de instrumentos que realizan la medición de las variables de referencia. Este sistema utiliza ladiferencia de entrada y salida como un medio para controlar el proceso. (8)

La señal proviene de la comparación entre la entrada y salida puede ser llamada una señal de error.Cuando se resta la señal de realimentación de la señal de referencia se llama feedback negativo, y cuandola señal de retroalimentación se añade a la señal de referencia se llama una regeneración positiva. (3)

diagrama de bloques 2,3

Para facilitar la identificación de cada componente de los sistemas de control, utilizando un métodollamado diagrama de bloques.

Diagrama de bloques de un sistema es una representación de las funciones diseñadas para cada flujo deseñal y componente. Los principales componentes de un sistema están representados por bloques y seintegran a través de las líneas que indican las direcciones de flujo de señales entre los bloques. Estosdiagramas se utilizan entonces para representar relaciones de dependencia entre las variables de interéspara el control. (7)

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tipos de control 2,4

2.4.1 control manual y Control automático

Control manual es uno que se basa enteramente en la acción de animales o humana para lograr undeterminado resultado o producto. Todavía hay ese tipo de control, especialmente en compañías máspequeñas, de pequeña producción o arte.

El control automático se basa en el uso de instrumentos y el sistema que tiene un detector de error, launidad de control y actuador, permitiendo al operador, haciendo la operación exacta y continua. JamesWatt fue autor del primer regulador automático con retroalimentación, un regulador que la bola fuedesarrollado en 1769 y fue utilizado en procesos industriales para controlar la velocidad del motor devapor. Como muestra la figura 1, el control era un eje mecánico y media la velocidad del motor, usando elmovimiento de las esferas para que el control de la válvula de vapor, controlando así la cantidad de vaporentrando en el motor. (5)

Pesos esféricos se lanzó y alejarse del eje del regulador como la velocidad de aumento de salida de lamáquina de vapor y a través de acoplamientos mecánicos, se cierra la válvula de vapor y el motordesacelera.

La figura 1 muestra la bola de Watt regulador. (5)

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Figura 1 – bola de regulador de Watt. Fuente: (5).

2.4.2 lazo abierto Control

En un sistema de lazo abierto, entrada del proceso es elegido según la costumbre y experiencia, sinutilizar el método de comparación, de tal manera que el resultado es la salida deseada. La salida no semodifica y acompaña los pasos de proceso solamente bajo las condiciones de operación, controlesoperados por base de tiempo y no por comentarios, como se muestra en la figura 2. (3)

Figura 2 –ejemplo de un sistema de control de lazo abierto. Fuente: (3).

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Los elementos básicos (subsistemas) de un sistema de lazo abierto son:

1. Elemento de control: determina qué medidas deben tomarse para controlar la entrada del sistema.2. Fijar el elemento: se responde a la señal de salida del elemento de control y actúa con el fin de

posicionar la variable controlada al valor deseado.3. Proceso: es el sistema de planta que ofrece la variable a controlar.

En la figura 3 está representada un subsistema de control de lazo abierto.

Subsistema de control de lazo abierto 3 de figura. Fuente: (3).

2.4.3 en lazo cerrado de Control

La característica principal de un control de lazo cerrado es regeneración, que compara la salida con laentrada del proceso, donde la salida interfiere directamente en la acción de control. La salida siempre esmedida y comparada con la entrada del proceso para aliviar los defectos, reducir la tasa de errores yasegurar que el resultado final es satisfactorio. Figura 4 muestra un ejemplo de un bucle cerrado. (7)

Figura 4 – diagramade bloques de control de lazo cerrado simple. Fuente: (7).

Los elementos básicos (subsistemas) de un sistema de lazo cerrado son:

1. Elemento de comparación: compara el valor de referencia con el valor medido e indica el errorque muestra cómo el valor de salida está faltando el valor esperado. El error es igual a la señal dereferencia menos la señal medida.

2. Elemento de control: es la acción a tomarse en caso de error.

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3. CORRECCIÓN: elemento actos con el fin de corregir el error, provocando cambios en el proceso.4. Proceso: es el sistema donde la variable es controlada y proporciona los datos.5. Elemento de medición: este elemento generalmente un signo que representa la variable controlada

y proporciona una señal alimentada hacia el elemento que este elemento de comparación paracomprobar si hay algún error.

Figura 5 se expone un ejemplo de bucle cerrado.

Figura 5 – sistema de control de lazo cerrado. Fuente: (3).

2.5 conductores de

El controlador es el elemento que, en lazo cerrado, tiene la función de recibir la señal de error y generauna salida que será la entrada para el elemento. (5)

2.5.1 acción de control ON-OFF

Es la acción de control más simple y más común, donde hay sólo dos posiciones para el elemento decontrol final, normalmente cerrado o normalmente abierto, independientemente de la intensidad de ladesviación o error. (7)

Las principales características del control de encendido y apagado son:

1. La solución es independiente de la intensidad de la desviación;2. No se soluciona el error de compensación;3. La ganancia es infinita;4. Causa oscilaciones en los procesos.

2.6 características de los procesos industriales

Proceso es una serie de pasos que evoluciona progresivamente, a través de una serie de cambios gradualesen la sucesión, con el objetivo de proporcionar un producto o un resultado. (7)

2.6.1 procesos de fabricación

Continuo: En proceso continuo la meta o producto final se obtiene sin interrupciones en la fabricación, en

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un sistema.

Discontinuo: es conocido como proceso por lotes, que se hacen por pasos y de la insumos de materiaprima puede suceder después de los ciclos.

Monovariáveis: el proceso de monovariável es uno que tiene una variable y reglamentarios influyen sólouna variable controlada.

Multivariante: proceso multivariable es aquel que tiene una influencia variable y reglamentario sobre unavariable controlada. Este tipo de proceso es frecuente en medios industriales.

Inestable: Son procesos que cambian sus variables todo el tiempo, se puede variar todo el tiempo a supatrón.

Estable: tiene un control de estabilidad, que se mantiene constante, sin muchas variaciones.

3. Automatización industrial

Desde la antigüedad los seres humanos han estado tratando de hacer su vida más fácil y práctica,especialmente en actividades relacionadas con el trabajo. En el final de la edad media, causada por losenormes avances que se produjeron en el momento, pesó en esa máquina podría sustituir ciertasactividades manuales que se realizaban por los seres humanos. (10)

Las formas más tempranas del desarrollo del proceso de automatización se produjeron con la creación deequipos de control y medición eléctrica y neumática, pero la automatización ganada mayor prominenciacon máquinas de control numérico en los años 50. Estas máquinas fueron hechas de las válvulas y otroscomponentes eléctricos que pronto fueron substituidos por transistores y circuitos integrados.

La evolución sucedió rápidamente y pronto los componentes fueron reemplazados por CNC (Controlnumérico de computadora) donde todos los comandos se dan a través de computadoras y así integrandirectamente a CAD (diseño asistido por ordenador), permitiendo una mayor rentabilidad, estandarizaciónde producto como de diseño y agilidad en la producción, pero las máquinas tenía alto costo y ser muyfrágil (10).

Con los años las CNCS fueron tomando más y más espacio y ganando mercado, principalmente en lasindustrias grandes y medianas, y, en la actualidad, los medios automatizados dominan el mercado y seaplican con redes de comunicación y ha estado evolucionando cada año, (10).

Automatización es todo proceso que requiere la interferencia del operador mínimo en actividades y éstasse llevan a cabo de una manera y actuar de sí mismo. La automatización es un área interdisciplinario yestá vinculada directamente a la instrumentación, ya que los instrumentos de medición y control tiene unaimportante participación en los procesos automatizados. (11)

La figura 6 ilustra el concepto de automatización que muestra su interdisciplinariedad.

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Figura 6 –automatización integral concepto. Fuente: (10).

Actualmente la automatización no es vista sólo como una opción, sino una necesidad en las grandesempresas, porque el mercado es cada vez más competitivo y noticioso, que conduce las empresas ainvertir en sistemas automatizados para ganar tiempo para actividades relacionadas con la intelectualidady no se atascan con servicios menial. Automatización proporciona una considerable reducción en el costode producción, estandarización de productos, agilidad en fabricaciones, evita el desgaste de lostrabajadores y ofrece confort ergonómico para todos los usuarios.

3.1 controlador lógico programable PLC

El controlador lógico programable es uno de los dispositivos de control de proceso más utilizados en lasindustrias. Un CLP tiene la función de una computadora programable se utiliza en sistemas de controlindustrial y están diseñados para sustituir las grandes salas de controles que antes de utilizar relés. (9)

El PLC fue fundado en 1968 bajo el nombre de MODICON. Este nombre fue derivado del nombre de suprimer fabricante, controlador Digital Modular y su creador y el inventor era Richard Morley. La idea deRichard era construir un equipo más robusto, fiable, flexible y fácil de manejar y modificación. (1)

El primer proceso en el cual utilizaron un CLP fue en G.M., en una línea de automóviles en variaspruebas para la calibración. En el temprano 70 desarrollos muy grandes ocurrieron en tecnología demicroprocesador, el PLC ganar flexibilidad e inteligencia, mejora de la interfaz con el operador yganando capacidad aritmética computacional y comunicación de datos. Entre la capacidad de los años1974 y 1975 ganaron memoria, control de servomecanismos, control de entradas, salidas, variablesanalógicas y posicionamiento. Con estos acontecimientos era ya posible aplicar los PLCs en diferentesáreas de la industria, haciendo el proceso más simple, fácil y barato, se reducen instalaciones y cableadoeléctrico. (1).

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3.1.1 partes de un PLC

Un PLC puede dividirse en partes, como se muestra en la figura 7, que muestra la unidad central deprocesamiento CPU, sección de entrada/salida, la fuente de alimentación y el dispositivo.

Figura7-partes de un controlador lógico programable. Fuente: (9).

Hay dos maneras de incorporar las entradas y salida del PLC: fijo y modulada. I/o, entrada/salida, fija lascaracterísticas de los PLCs de las pequeñas empresas, donde el procesador y la entrada-salida se montanjuntas y tienen un número fijo de conexiones para entradas y salidas, como se muestra en la figura 8. (9)

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Figura 8 – fija la configuración de e/s. Fuente: (9).

Entrada-salida fijo tiene la ventaja de bajo costo y puede ampliarse el número de conexiones, y unadesventaja es la falta de flexibilidad, porque la cantidad y tipos de entrada se establece por la unidad.

En entrada-salida modular módulos se construyen por separado y pueden ser enchufados. Este modeloconsiste en un bastidor, una fuente de alimentación, un módulo de procesador, módulos de entrada/saliday una interfaz para programación y monitoreo. Los módulos y el procesador del CLP se conectan en laplaca base y pueden comunicarse con todos los módulos de la parrilla. La figura 9 muestra la entrada-salida modular.

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Figura 9 – la configuración de e/s modular. Fuente:(9).

La fuente de alimentación proporciona energía a todos los componentes que están enchufados en elestante y, para los PLCs más grande no se utiliza para alimentar a dispositivos de campo y por una fuentede DC (corriente directa) o AC (corriente alterna). (9)

El procesador es el comando de CLP y consta de un microprocesador para la construcción de unacomunicación lógica y control entre módulos y requiere una memoria para almacenar los resultados de lasoperaciones lógicas. La CPU es responsable de recibir las lógicas que el usuario entra en la lógica deescalera. "El programa CLP se ejecuta como parte de un proceso iterativo conocido como scan, en que laCPU lee el encendido o apagado, y después de completar los pasos en el programa ejecutan las tareas dediagnóstico y comunicación integradas" (9).

El dispositivo de programación se utiliza para insertar el programa en la memoria del procesador. Elordenador es el dispositivo utilizado para la elaboración de las lógicas, generalmente en escala y sepueden transferir al PLC vía ethernet o enlace. El programa es una serie de comandos desarrollado deacuerdo a las necesidades del usuario.

3.1.2 principio de CLP

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Los PLC tienen funcionamiento secuencial haciendo un análisis de las etapas del proceso, como semuestra en la figura 10, y cuando un paso es ejecutado, los demás son inactivos. El tiempo total empleadopara la ejecución del ciclo se llama reloj.

Figura 10-a ciclo de exploración del PLC. Fuente: (4).

Cada paso se basa en:

Inicio: al principio del proceso, se verifican las condiciones de funcionamiento de la CPU, memoria,circuitos auxiliares, en los cayos, la existencia del programa introducido por el usuario, emite unaadvertencia y error desactiva todas las salidas.

Verificar el estado de las entradas: en este paso es leer cada entrada en el proceso de comprobación ver sialguna ocurrió.

Comparación con el programa de usuario: el CLP actualiza la imagen de salida de la memoria de lacomparación con las instrucciones que el usuario entró en el programa para empezar las entradas.

Actualización: salidas las salidas se activa o desactiva según la determinación del PLC y se inicia unnuevo ciclo. (6)

4. Estudio de caso

Descripción de la compañía 4.1

El estudio de caso se llevó a cabo en una empresa metalúrgica en el estado de Minas Gerais-MG, elproceso de autoclave y la planta de ácido, que se inició entonces el proceso de expansión que, en 2001

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donde elevó su capacidad de producción de 110.000 a 160.000 toneladas de zinc . La figura 11 muestra eldesarrollo de la fábrica durante los años.

Figura 11: evolución de la unidad sobre los años. Fuente: archivo de la empresa.

Es uno de los mayores productores mundiales de zinc, siendo líder mundial en la producción de óxido dezinc. Es el único zinc metalurgia en el mundo con la tecnología de tratamiento integrado centrado endiferentes calidades químicas. Los productos del proceso son:

Zinc SHG – utilizado en la industria automotriz, signos, artefactos y torres de transmisióneléctrica.Zamac – se utiliza en piezas de motor del coche y la presión a presión la fundición y centrifugado.Aleaciones especiales (Galfan, Zn4E, aleaciones de encargo)-utilizado en el electrochapado enGeneral, postes de luz y transmisión eléctrica Torres.Zinc polvo utilizado en pinturas y pilas alcalinas.Óxido de zinc, usados en caucho, cereales, yogures, animales de alimentación y cosmética.

4.2 el proceso estudiado: silicato de lixiviación

El objeto de este estudio de caso es aplicable a silicato de lixiviación. Este paso del proceso deproducción tiene la función de zinc solubles contenida en silicato de concentrado-cojinete en forma desulfato de cinc mediante la adición de solución de ácido sulfúrico. La lixiviación de concentrado desilicato de zinc-cojinete inicialmente debe hacerse más indulgente acidez debido a las reacciones ácidascon carbonatos presentes en el concentrado y, para total de lixiviación de zinc es necesario aumento deacidez y residencia en tanques.

En la tabla 1 se muestran las reacciones químicas que ocurrieron en este paso del proceso:

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Tabla 1: reacciones químicas que ocurren en el proceso de lixiviación de silicato.

El proceso consiste en una continua como se muestra en la figura 12. La continuidad consiste en 8tanques para el proceso de lixiviación (b. 1060, b., b. 1062 1061, b. 1063, 1064, b. b. 1065, b. 1066, b.1066A) y 1 solución tanque de ataque (TQ-192). El depósito b. 1060 recibe alimentación repuesto filtrocinc cinc, allí ocurre el proceso de lixiviación, donde el repuesto es simplemente un tanque a otro a travésde canales. El flujo de energía es controlado por la válvula de control.

Para llegar al tanque b. 1066, se inserta en el ataque en la solución concentrada de zinc a través de unainvalidación manual de la válvula, donde lo mismo es en residencia para la reacción suceda. Después deque el tiempo de residencia concentraremos para tanque b. 1066A, donde procede a un paso del proceso.

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Figura 12-01 línea de silicato de lixiviación antes de la instalación de los instrumentos. Fuente: archivo dela empresa.

4.3 Análisis del problema

La calidad y la recuperación del sulfuro del cinc está conectado directamente al pH de la solución en lacal en el proceso de lixiviación. El análisis de pH de la solución, es el modo manual, donde el operadorrecoge muestras de la solución directamente en el proceso, cada hora y lleva al laboratorio local parallevar a cabo el análisis. Dependiendo del resultado de la muestra, es necesaria la adición de solución deácido sulfúrico para mejorar la calidad del sulfato de cinc.

La dosificación de ácido sulfúrico (también conocido como solución de ataque) se lleva a cabo en elmodo manual, donde el operario actúa directamente en el proceso de apertura y cierre de válvulas decontrol. Procedimientos de dosificación no son siempre fiables y precisos, esto compromete el resultadofinal de recuperación de zinc. Figura 13 muestra cómo se tomaron muestras para la medición del pH y dela válvula de control en el proceso.

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Figura 13 – (a) operador escoger la solución de la muestra de Ph. (b) válvula de control manual deencuentra en el proceso. Fuente: archivo de la empresa.

Un problema importante en este paso es la cantidad de transferencias porque el proceso de producción sebasa en el sistema de flotación, donde el sulfuro de cinc va del tanque a través de la formación de espuma.La operación de la cuenca de contención de bomba de pozo de la lixiviación de silicato tiene la operacióndependiente de comando del operador, que provoca un constante trabajo de comprobación de la situaciónlocal. Figura 14 muestra la bomba de control manual en el proceso.

Figura 14 – operación bombamanual instalada en la cuenca de la contención de la lixiviación de silicato. Fuente: archivo de la empresa.

La estabilidad del proceso es necesaria para la calidad del producto final, cumplimiento de las

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especificaciones de los clientes y evitar las pérdidas durante el proceso de flotación, lo que el procesomanual no garantiza siempre. Evitando pérdidas en el proceso, es posible aumentar el rendimiento delixiviación de planta de silicato, pueden controlar algunas variables:

Si el nivel del tanque se eleva hasta la transferencia, es necesario aplicar un nivel del tanque demonitoreo para prevenir el problema y evitar desperdicio en el proceso.Si la dosis de ataque se realiza según los niveles de acidez de concentrados, se requiere control depH y conductividad a los comandos de la dosificación se realizan según la variación de estasvariables, evitando la pérdida de la recuperación de zinc.Si la entrada de flujo de control de tanques, puede ajustar el material de entrada automáticamentesegún los valores y sus variaciones, así asegurando que el material esté en su rango ideal.

4.4 aplicación de control

Para evitar hubs de transbordo y aumentar la producción de silicato de lixiviación de planta, es necesariala instalación de instrumentos de medición y control de pH, conductividad, flujo y nivel, así comoválvulas de control.

Instrumentos de medición se instalaron y controlan como sigue (como se muestra en la figura 15):

Instalar tubería de suministro de solución flujo control de ataque, donde el registro y latransmisión con interfaz PLC/campo/PLC.En todos los tanques se instalaron un circuito cerrado para accionamiento de válvula, eldispositivo se monta en el panel de control principal, esto envía una señal a través de la red a laválvula de control de aire y está conectado a los instrumentos instalados en el campo.A la salida de tanques 1060 B., b. y b. 1062 1061 fueron instaladas mallas cerrados de mediciónde pH, que envían una señal a través de la red con el PLC para realizar el comando.A la salida de los tanques b. 1063, 1064 y b. b. 1065 fueron medición de la conductividad de laconcentrado de instalar mallas cerradas, que envían una señal a través de la red con el PLC pararealizar el comando.En el tanque b. 1066A instaló un lazo de control de nivel que se comunican con el bombeo decontención y espesante, que lleva el material a la continuidad del proceso.El concentrado hace que su tiempo de residencia en los tanques 1066 b. y b. 1066A.

Todos los instrumentos fueron red Foundation Fieldbus de sistema interconectado.

Utiliza el instrumento de medición de nivel tipo ultrasónico que funciona bien en materiales viscosos quese concentran el zinc. El medidor de flujo utilizado fue del tipo electromagnético de inserción.

El medidor de pH utilizado consiste en el método de la comparación tradicional de medición y electrodode referencia y el medidor de conductividad inductiva que tiene tratar de gran rendimiento con el materialdel proceso. Aplicado válvulas para sistema de modulación.

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Figura 15-01 línea de silicato lixiviación después de la instalación de los instrumentos. Fuente: archivo dela empresa.

4.5 resultados

Frente a los estudios y aplicaciones, se concluye que el sistema de instrumentación y control de callixiviación paso proporciona mejor rendimiento en el proceso. La medición y control de la acidez asegurauna lixiviación de zinc buena figura, evita la dilución de zinc en la planta si la concentración es inferior ala especificada. El control preciso del pH con parámetros para cada tanque, proporcionado una mayorrecuperación de zinc y reducir el uso del ataque.

Gráficos 1 y 2 los siguientes son ejemplos de la bitácora. En ellos podemos identificar una mejorasignificativa en la estabilidad del proceso y la eficiencia de la planta.

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Tabla 1 – diario de producción de silicato (05/01/16 a 06/01/16). Fuente: archivo de la empresa.

Notas en el cuadro 1 que, en el plazo de un mes (05/01/2016 el 06/01/2016) se produjeron 14desviaciones, una desviación estándar de 0.87 y promedio rendimiento del 97,25%. Esta era la situaciónantes de la instalación de instrumentación y control de la medición.

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Gráfico 2 – diario de ingresos de silicato (08/01/16 a 09/01/16). Fuente: archivo de la empresa.

Después de instalar el sistema de instrumentación, se puede observar en el gráfico 2 que, en comparacióncon el período sin la instalación de instrumentos, fueron 3 desviaciones en el mismo intervalo de tiempo(08/01/2016 a 09/01/2016), la desviación estándar bajó 0,87 a 0,56 y promedio ingresos subió a 97,25%98.07%. Hubo una mejora en la estabilidad en el proceso, porque la producción se ha mantenido en elrango esperado para un período más largo, que es una situación relevante a la producción.

Con todo, el sistema de control de proceso aplicado a la planta estudiada tuvo una ganancia del 0,82 porciento de rendimiento, que, teniendo en cuenta el volumen de final de 151.500 producción t/año,correspondiente a 1,242.3 t/año de zinc.

El precio actual de la tonelada de zinc según la LME (London Metal Exchange) es $ $1.981,00 y el costode producción es de ± $ $1.300,00. Teniendo en cuenta el costo de la implementación del sistemaautomatizado de ± $734,00.00, que se disuelve en costo aproximadamente 10,4 meses, teniendo en cuentalos ingresos estables y en el mes de referencia, haciendo factible y satisfactoria ejecución de este Sistema.

Consideraciones finales

En lo anterior con el estudio de caso, el sistema de control de proceso mediante el uso del CLP tieneinfluencia sobre algunos puntos relevantes para el proceso:

Automatización de la lixiviación de silicato;Ganar ingresos en planta;Reducción de los residuos en el proceso.

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Con la automatización del proceso se realiza el control de la dosis de ataque en el proceso, que permite lamejor recuperación de zinc en concentrado de silicato, trayendo aumento de la producción final de zinc.La mejora de los ingresos puede comprobarse en las cartas de comparación 1 y 2, que muestra la mejoradetrás de la bitácora con la evidencia del período de un mes.

La automatización también permite la comodidad del operador, usted puede ver todos los eventos desupervisión del proceso de la vía y puede ejecutar comandos, sin necesidad de asistencia directamente enel proceso, minimizando el riesgo de accidentes con el operador, una vez, fue expuesto al riesgo de serafectadas por sustancias químicas y peligrosas.

Con el uso del PLC fue incapaz de controlar todas las variables importantes para el buen funcionamientode la planta, con el nivel de control puede supervisar el tanque para evitar residuos en el proceso, asegurarla utilización máxima. La instrumentación permite la recolección de datos confiables, pero necesitanmantenimiento preventivo y calibraciones para su correcto funcionamiento.

Por lo tanto, el control de procesos a través de CLP permite mayor estabilidad en los procesosindustriales, en el caso del proceso estudiado, hizo posible el aumento de los ingresos de silicato delixiviación de planta, que puede diluir la inversión generada con el el proceso de instalación, lo que esviable y rentable en un corto tiempo después de la implementación.

Referencias

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[1] Grado en ingeniería eléctrica – 2018 de FPM.

[2] Ingeniero eléctrico-FPM 2018.

[3] Analista de sistemas-FPM 2018.

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