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7/23/2019 control de proceso Sx
http://slidepdf.com/reader/full/control-de-proceso-sx 1/23
UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS GEOLÓGICAS
DEPARTAMENTO INGENIERÍA METALÚRGICA
CONTROL DE PROCESOS.
Controladore del Pro!eo de
E"tra!!#$n %or ol&ente 'S().
Anto*a+ata, - de D#!#e/re del -012
7/23/2019 control de proceso Sx
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Índice.1. Introducción.................................................................................................3
1.1 Objetivos..................................................................................................3
1.1.1 Objetivo General................................................................................3
1.1.2 Objetivos específcos.........................................................................3
2. Fundamento Teórico.....................................................................................4
3. ariables ! controladores de procesos en el circuito de "#..........................$
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
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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.
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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
/
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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
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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
.
$
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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 "#.
%
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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.
(
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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,
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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.
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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.
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Fiura . &ontrol de bombas en la salida de electrolito
pobre.
Fiura $. &ontrol en la entrada de electrolito descarado !
el aua tratada.
3.&.2ariables medidas ! re+istradas.
Fiura %. &ontrol de niveles en la separación de Dases
Oranico8<cuoso.
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Fiura (. &ontrol de nivel en el 5I#C; ! descara del
or>nico carado.
Fiura 1,. &ontrol en el 5I#C; ! estanBue de or>nico
carado.
Fiura 11. &ontrol de nivel en el estanBue de electrolito
rico.
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3.&.3ariables medidas ! re+istradas por el operador.
Fiura 12. &ontrol or>nico carado.
3.&.&"istema de se+uridad ! alarmas.
Fiura 13. <larmas nivel alto ! bajo.
Fiura 14. <larmas nivel alto ! bajo.
1/
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Fiura 1/. <larmas nivel alto ! bajo.
Fiura 1. <larmas nivel alto ! bajo.
1
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3., -istado entradas ! salidas
Fiura 1$. 0istado instrumentos entradas ! salidas.
1$
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&. '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%
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&.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(
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Fiura 1(. Forma de operación de un sensor de nivel tipo
0evel9e: F5)/.
2,
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,.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,,.
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,.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 /%,,.
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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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