UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

OPTIMIZACIÓN DEL PERIODO DE MANTENCIÓN DE ELECTRODOS DE PH/ORP EN MINERA LOS PELAMBRES

Trabajo de Titulación Presentado en Conformidad a los Requisitos para Obtener el Título de Ingeniero de Ejecución en Electricidad

Profesor guía: Juan Herrera Quiroz

ELSON GABRIEL MILLANIR CALFUQUEOSantiago - Chile

2010

•ResumenResumen

Primera parte:

•Teoría pH/ORP

•Tecnología de comunicación Memosens

•Descripción del Proceso de flotación – Aspectos generales

Segunda parte:

•Banda permisible de error de pH

•Ventajas de utilizar la tecnología Memosens

•Análisis de datos de acuerdo a tendencias

•Conclusiones

• Primera Parte

¿Que es pH?

• pH es un número que describe el grado de acidez (H+) o alcalinidad (OH-) de una solución. Se relaciona con la actividad de los iones Hidrógeno en el agua.

• En 1906, el biologo Cremer, descubrió que se produce un potencial (voltaje) en los límites de una membrana de vidrio || en contacto con una fase de agua, dependiendo de la actividad de los H+ ion (protones)

La escala pH es determinada por la disociación del Agua:

H20 = H+ + OH-

Las actividades de estos dos iones están interrelacionadas por el producto iónico, I

I = (aH+)(aOH-) = 10 -14 (a 25oC)

¿Que es pH?

• La ecuación de Nernst define el cambio de potencial (59.16mV @ 25 °C) cuando el PH cambia de un valor al siguiente. Se llama gradiente del electrodo y cambia a medida que el electrodo envejece.

E = 59.16 mV / 25 °C per pH Conocido como Pendiente (slope)

E = Diferencia de Potencial o Voltaje.Eo = Potencial redox estándar a pH = 7.0R = Constante de los gases perfectos (8.31439 joule/mol and °C)T = Temperatura absoluta en °Kelvin

(273,15 + 25 °C = 298,15 °Kelvin)F = Consante de Faraday (96493 coulomb/equivalent)n = Valencia del ion a ser medido (hydrogen = 1)H+ = actividad del ion, actividad del ion de Hidrógeno.

La temperatura "T" juega un rol importante en la ecuación de Nernst como una variable cuantitativa. El Potencial se incrementa con el incremento de la temperatura.El voltaje cambia 0.2 mV por paso de pH y 1 °C, con paso de Ph de 0,0033.

Equilibrio Químico del H2O

El grado del carácter ácido o alcalino de una solución acuosa está relacionado a la actividad de

los iones hidrógeno

¿Que es Redox (ORP)?

• Las reacciones de reducción-oxidación (también conocidas como reacciones redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente).

• Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte:

ORP = Oxidation Reduction Potential

Redox Reaction = Reduction and oxidation process

¿Que es Redox (ORP)?

•El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir; oxidándose.

•El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir; reducido.

¿Que es la tecnología Memosens?

• La técnica de medición del pH en el día a día industrial son precisamente los parámetros de los análisis de procesos – incluyendo las mediciones de pH – los que requieren con mayor frecuencia que otras magnitudes una calibración o ajuste periódicos y un mantenimiento regular

•La conexión eléctrica entre el cable y el electrodo es inductivo

•La conexión inductiva provee de energía al cabezal del electrodo

•Además, es posible realizar una transmisión de señal entre el cabezal del electrodo y el cable de acoplamiento en ambas direcciones

• Memosens convierte el electrodo de vidrio en un sensor digital con memoria integrada

• La conversión de señal analógica en la cabeza del sensor

• No es necesario una calibración en terreno, puesto que ahora la calibración se realiza en laboratorio obteniendo un alto grado de calidad al tener condiciones ideales

• Almacenamiento de los datos de calibración en el cabezal del electrodo

• Fácil intercambio de sensores por sensores calibrados desde el laboratorio

• Instalación simplificada a través de una mayor distancia entre el sensor y transmisor

¿Que es la tecnología Memosens?

La arquitectura Memosens

Descripción del proceso de flotación de molibdenita

• La recuperación por flotación de la Molibdenita (MoS2) es un paso fundamental en la producción de Molibdeno (Mo), debido a que es el único método usado actualmente para su beneficio desde las menas de este elemento. A causa de un número de factores, actualmente la Molibdenita es la única fuente de Molibdeno y es extraído desde menas exclusivamente por flotación. De aquí nuestra atención e interés en esta materia.

Diagrama general del tratamiento de los sulfuros vía flotación.

0,20,20,2

0,20,20,20,20,20,20,20,2

Mineral

Chancado

Clasificación

Molienda

Clasificación

FlotaciónCola Concentrado

(+)

(+)

(-)

(-)

Diagrama conceptual de la separación Cu/Mo.

• La separación diferencial de Mo/Cu se realiza normalmente mediante la adición de reactivos depresores, que cumplen la función de desorber los colectores, medio en el cual la Molibdenita mantiene aún su propiedad a flotar, mientras los otros sulfuros se depresan, con lo que se consigue la separación diferencial Cu/Mo.

0,20,20,2

0,20,20,20,20,20,20,20,2

Flotación Diferencial

ConcentradoCu (Cola)

ConcentradoMo

ConcentradoColectivo

Cu/Mo

Depresor Selectivo de Cu (NaHS)

• Segunda Parte

Banda permisible de Error

• Para analizar los beneficios debemos mencionar que MLP (Minera Los Pelambres) establece un error permisible en la medición de estas variables, pH de un 0,1 pH (es la banda optima de operación). De acuerdo a este concepto hemos realizado unas pruebas en terreno de un trasmisor de pH ya instalado v/s un transmisor nuevo donde vemos que las diferencias están por debajo de la banda permisible de error 0,1 pH por lo que no es necesario realizar una calibración en ese sensor.

Diafragmas de los electrodos de pH Memosens CPF81D.

•Observamos aquí que la diferencia entre los valores son menores a la banda establecida de un 0,1 pH

Banda Permisible de error de pH

Ventajas de utilizar la tecnología Memosens apoyado en la optimización de tiempos de calibración

• Los Periodos de calibración que se realizaban en la Planta de Molibdeno eran de aproximadamente 15 a 20 minutos en el punto de medición en terreno con una periodicidad de 2 veces por turno.

• Ahora con la implementación de la tecnología Memosens estos tiempos se han reducido a 5 minutos por cada punto de medición (solo se reemplaza el sensor en terreno y se cambio por uno ya calibrado) y el tiempo de calibración ha pasado a ser de 1 vez por turno (entiéndase por turno de 7 días con 12 horas de trabajo continuados)

Ventajas de utilizar la tecnología Memosens

Calibración en Laboratorio Cambio de sensor en terreno

Tiempo cambio de sensor 5 min.

Análisis de datos

Fecha TAG Desviacion Valor Dejado

01-01-2010. 350 AIT12503 0 9,2

10-01-2010. 350 AIT12503 -0,044 9,47

15-01-2010. 350 AIT12503 0,046 9,19

28-01-2010 350 AIT12503 -0,04 8,54

04-02-2010. 350 AIT12503 -0,1 10,02

28-01-2010 350 AIT12503 -0,016 8,41

05-03-2010, 350 AIT12503 -0,08 8,96

11-03-2010, 350 AIT12503 0,03 8,89

05-03-2010, 350 AIT12503 -0,49 9,87

26-03-2010, 350 AIT12503 0,19 9,11

05-03-2010, 350 AIT12503 -0,128 9,88

09-04-2010, 350 AIT12503 0,12 9,7

16-04-2010. 350 AIT12503 -0,224 8,67

23-04-2010. 350 AIT12503 0,09 9,23

Análisis de datos

• Por ejemplo el periodo del 05-03-2010 presenta una desviación de 0,4 pH lo cual se hace intervención del electrodo. La segunda toma de valores se realiza el 11-03-2010 y presenta una desviación de 0,03 pH. La tercera medición se realiza el 26-03-2010 y presenta una desviación de 0,19 pH La cuarta medición se realiza 09-04-2010 y presenta una desviación de 0,12 pH. La quinta medición se realiza el 16-04-2010 y presenta una desviación de -0,224 pH. La sexta medición se realiza el 23-04-2010 y presenta una desviación de 0,09 pH.

Primer periodo = 6 días

Segundo período = 15 días

Tercer periodo = 14 días

Cuarto periodo = 7 días

Quinto periodo = 7 días

Promedio = 9,8 días

•Entonces tenemos el siguiente resumen:

Análisis de datos

Análisis de datos

• Por ejemplo el periodo del 04-10-2010 presenta una desviación de 3 mV. La segunda toma de valores se realiza el 12-10-2010 y presenta una desviación de 2 mV. La tercera medición se realiza el 17-10-2010 y presenta una desviación de 15 mV (el sensor se cambia por otro calibrado). La cuarta medición se realiza 23-10-2010 y presenta una desviación de 4 mV. La quinta medición se realiza el 01-11-2010 y presenta una desviación de 12 mV (el sensor se cambia por otro calibrado). La sexta medición se realiza el 07-11-2010 y presenta una desviación de 2 mV. La séptima medición se realiza el 17-11-2010 y presenta

una desviación de 10 mV (el sensor se cambia por otro calibrado).

•Entonces tenemos el siguiente resumen:

Primer periodo = 8 días

Segundo período = 5 días

Tercer periodo = 6 días

Cuarto periodo = 8 días

Quinto periodo = 6 días

Sexto periodo = 10 días

Promedio = 7,16 días

Análisis de datos – PI Systems ®

• Transmisor de pH 350-AIT-12503

Conclusiones

• La información contenida en el presente trabajo surge de la investigación en terreno del funcionamiento de instrumentación de análisis de líquidos, su contrastación con lo que señala la teoría acerca del tema, y las deducciones que se infieren de los contenidos del documento.

• La información dispone de un número importante de registros acerca de los beneficios de la tecnología Memosens. A modo de ejemplo, podemos mencionar:

Conclusiones

1. El trabajador no se expone a los gases (gas sulfhídrico) que se generan dentro del proceso de flotación.

2. Se reducen los tiempos de calibraciones dentro de la faena, de 2 veces a 1 vez por turno.

3. Respecto de la eventualidad de implementar un laboratorio, éste otorga las condiciones ideales donde las soluciones de calibración se mantienen estables.

4. El sistema hace traceable la medición, situación fundamental para las empresas de cara - por ejemplo en el caso de Minera Los Pelambres - a su necesidad de conseguir las certificaciones de

calidad necesarias para comercializar su producto.

¿Preguntas?