I+i Investigación aplicada e innovación. Volumen 3 - No 1 / Primer Semestre 2009

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Invest Apl Innov 3(1), 2009

ChIrInos, hugo. “Mejora del proceso de transesterificación usando blendas: aceite de ricino y aceites residuales”

EDITORIAL

Este año celebramos nuestros 25 años de actividad académica, formativa y de investigación, capacitando y asesorando en tecnología. Tecsup se creó con la convicción de que el desarro-llo tecnológico es la base fundamental para la prosperidad del país, y por ello busca enaltecer a los profesionales destacados brindándoles oportunidades dentro de nuestra casa y pro-mueve en ella las planes de progreso de los jóvenes peruanos.

Estos 25 años han transcurrido en continuo crecimiento, siempre bajo los principios de la ac-ción de excelencia en el servicio y la articulación con las empresas. Y así, siendo muchas las experiencias vividas con el orbe empresarial tanto en capacitación como en asesoría para el desarrollo de proyectos, desde hace tres años se mantiene el impulso por publicar en Tecsup nuestra revista I+i.

Los proyectos han incluido temas tan diversos como procesamiento de minerales, automati-zación, materiales, gestión del mantenimiento, manejo de energía y organización de recursos humanos. Todos ellos desarrollados desde la perspectiva y las competencias de profesionales de muy alto nivel en una organización de ingeniería aplicada.

Compartimos en este número de I+i algunas de las investigaciones y asesorías desarrolladas por nuestra comunidad académica en alianza con las empresas para atender las necesidades reales del sector productivo. Continuaremos, a través de este medio, impulsando la tecnolo-gía y la investigación aplicada para beneficio de nuestro país.

Finalmente, en este número queremos rendir un sentido homenaje a quien en vida fue un gran impulsor, miembro del Comité Editorial y autor de investigaciones de la revista I+i, el Ing. Adolfo Marchese, quien nos deja grandes enseñanzas. hasta siempre Adolfo.

Comité Editorial

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Adolfo Marchese (†)

Investigación aplicada de resinas de intercambio iónico para recuperar oro en soluciones cianuradas

Applied research of resins ion exchange in order to recover gold from cyanide solutions

Resumen

La investigación aplicada tuvo como objetivo evaluar una

nueva opción tecnológica para recuperar el oro disuelto a

partir de soluciones provenientes de cianuración de minera-

les. se investigó en el laboratorio, la factibilidad de utilizar re-

sinas de intercambio iónico en la recuperación del oro conte-

nido en las soluciones de lixiviación de minerales auríferos.

La metodología de trabajo incluyó la investigación básica

efectuada con resinas de base fuerte y soluciones sintéti-

cas de oro disuelto en medio cianuro. se estableció que las

resinas adsorben el complejo aurocianuro con eficiencias

próximas al 99%. A continuación, se evaluó la recuperación

del oro disuelto en la cianuración de un concentrado aurífe-

ro, mediante su absorción en resinas empleando el sistema

de resina en pulpa (rIP), y, paralelamente, la adsorción en una

cama de resinas contenidas en columna, previa separación

sólido-líquido; se efectuó también la comparación con el sis-

tema carbón en pulpa (CIP).

Los hallazgos de investigación demostraron que las ventajas

potenciales del proceso rIP respecto del CIP, son la relativa

insensibilidad de las resinas a contaminantes orgánicos y la

mejor absorción del oro en comparación con el carbón acti-

vado, sugiriéndose el proceso rIP para plantas pequeñas.

Las conclusiones del trabajo experimental demuestran que

para el caso de pulpas cianuradas de concentrados de flota-

ción, es factible aplicar el proceso rIP, lográndose niveles de

absorción superiores al 98%.

Abstract

Applied research had the objective to evaluate a new tech-

nology in order to recover dissolved gold from cyanide solu-

tions. In the laboratory, the research was oriented to evaluate

the possibility of using resins ion exchange in order to recover

gold from cyanide solutions.

The work method included the basic research with strong re-

sins and synthetic solutions contained gold into cyanide, and it

showed that resins absorb the complex gold-cyanide and the

performance was close to 99%. Afterwards we evaluated the

of recovery of gold from cyanidation of an auriferous concen-

trate, through the resin in pulp process (rIP); at the same time

the absortion in a bed of resins, previous solid-liquid separation.

research includes a comparison with the carbon in pulp process

(CIP).

The findings of the investigation showed the potential advan-

tages of the rIP process over the CIP: the relative insensitivity

of resins to organic pollution and the better absortion of gold

in comparison with activated carbon, therefore suggesting rIP

process should be used for small plants.

The conclusions of the experimental work shows is possible

to apply the rIP process for cyanide pulp from concentrates, it

achieving an absorption level over than 98%.

Palabras claves

resinas, intercambio iónico, proceso resina en pulpa, proceso

carbón en pulpa, cianuración, absorción.

Key Words

resins, ion exchange, resin in pulp process, carbon in pulp pro-

cess, cyanidation, absorption.

INTRODUCCIÓN

En el plano industrial existen aplicaciones de diversos méto-

dos de recuperación de oro desde soluciones cianuradas, entre

ellos el proceso Merril Crowe y el proceso carbón en pulpa. sin

5


MArChEsE, Adolfo.” Investigación aplicada de resinas de intercambio iónico para recuperar oro en soluciones cianuradas”

embargo, estos procesos tienen desventajas conocidas, direc-

tamente relacionadas a la eficiencia de recuperación; en este

contexto, es necesario investigar nuevas opciones tecnológi-

cas usando productos alternativos.

La recuperación del oro en resinas de intercambio iónico es

una tecnología emergente en países con mayor adelanto tec-

nológico; debido a la gran afinidad de las resinas por los anio-

nes complejos de oro, el mayor problema es la recuperación

del oro de la resina, más que la recuperación en sí de los iones

aurocianuro.

se tiene referencia acerca del ensayo de aplicación del pro-

ceso resina en pulpa (rIP) en sudáfrica, en una planta piloto,

que sirvió para demostrar que los requerimientos mecánicos

son similares a los del proceso carbón en pulpa (CIP); sin em-

bargo, en el aspecto químico se señalan ventajas del proceso

rIP sobre CIP, como cinética más rápida, mayor capacidad de

carga de oro, y menor consumo de energía en la elusión y

regeneración.

El interés de realizar la investigación aplicada se basó en em-

plear el sistema de resinas como alternativa técnica que com-

pita con el uso de carbón, además se siguieron los siguientes

objetivos:

1. Menores costos y simplicidad de los procesos de regene-

ración de las resinas.

2. El proceso de resinas podría mantener su eficiencia cuan-

do entre en contacto con material orgánico que podría

estar presente en la pulpa.

FUNDAMENTOS

Las resinas de intercambio iónico, compuestas por moléculas

polimerizadas a las que se han agregado grupos iónicos ade-

cuados, según el trabajo a realizar. Así, las resinas designadas

para intercambiar cationes deberán tener radicales como:

-so3h ó -Cooh; y los intercambiadores aniónicos contendrán

grupos como -nh2 ó -nr

2, además del catión intercambiante.

En toda resina debe considerarse las siguientes característi-

cas [1]:

• Elproductodebesercompletamenteinsolubleenaguao

en el solvente.

• Tenerresistenciaaladegradaciónporacciónquímica.

• Tenerlaporosidadadecuadaquepermitaelpasodelos

iones comunes en su forma hidratada.

La Figura 1 representa la estructura química de resinas de base

fuerte, destacándose la presencia del radical -so3h en la resina

catiónica y del grupo -nr2 en la resina aniónica.

La tecnología de intercambio iónico que ha sido adaptada al

proceso de cianuración de minerales auríferos, comprende tres

etapas: cargado, elusión y recuperación [2].

La etapa de carga consiste en utilizar una resina aniónica para

remover el ión aurocianuro de una solución pregnant, cuando

esta solución clarificada es pasada a través de una cama de

resina, o si la extracción se realiza directamente en la pulpa

cianurada (proceso rIP). Ejemplos de la capacidad de carga de

diferentes resinas se presenta a continuación [3].

RESINA CAPACIDAD Kg Au/m3

Amberlita IrA-400 7.0

Amberlita IrA-401 4.2

Dowex 1 5.2

Dowex 2 5.0

Mecanismo Químico del proceso de carga

En la cianuración, el oro es disuelto formando un complejo au-

rocianuro aniónico Au(Cn)2-, el cual es extraído de la solución

por la resina gracias a un mecanismo de intercambio iónico.

Figura 1. Estructura química de las resinas

6


La presencia de otros grupos funcionales tiene efecto en la

eficiencia de absorción de la resina. Además, existe un efec-

to competitivo de algunos complejos de cobre [Cu(Cn)4]-3 y

complejos de fierro [Fe(Cn)6]-3, con el consiguiente despla-

zamiento del oro, afectando su capacidad de carga [4].

La composición de la solución también afecta la carga de la

resina; algunos cationes (Zn, ni, Co) y aniones (Co3, Cl-, so

4-2)

se cargan en la resina, compitiendo con la extracción del ión

complejo Au(Cn)2-

Una resina de base fuerte que contiene grupos funcionales

de aminas cuaternarias, extrae el complejo aurocianuro se-

gún la ecuación (5):

: - nr3 X + Au(Cn)

2 :- nr

3 Au(Cn)

2 + X

Donde el símbolo: - denota a la matriz de resina. Una resina de

base débil contiene grupos funcionales de amina terciaria, y

en su forma libre no es cargable, requiere ser protonada pre-

via a la extracción de los iones aurocianuro.

Proceso Resina en Pulpa

La técnica de resina en pulpa (rIP) se emplea, por lo general,

cuando se encuentran dificultades para la separación sólido-

líquido y, en particular, con contenidos muy finos de arcillas.

Dependiendo de la densidad de pulpa, se tiene 2 sistemas:

a. Para pulpas diluidas, se trata de hacer pasar por impulsión

a contracorriente la pulpa a través de una cama de resina.

b. Para pulpas algo más espesas se mezcla la pulpa con la

resina hasta lograr la saturación iónica de la resina, efec-

tuándose la separación por cribado.

El profesor Flemming [5] enumera los casos en que el empleo

de resinas puede ser atractivo para recuperar el oro en el tra-

tamiento de minerales:

• Paramaterialesoxidadosy/oarcillosos,einclusoencalci-

nas, por su naturaleza inherente en contenidos finos.

• Eneltratamientodepulpasquecontienenmateriasor-

gánicas disueltas.

• El tratamiento de pulpas que provengan de plantas de

flotación y que contienen diversos reactivos en disolu-

ción (xantatos, espumantes, etc.).

PROCEDIMIENTO

Investigación Básica

Existen diversas formas de evaluar resinas de intercambio ióni-

co en el laboratorio, aunque la más generalizada es el empleo

de columnas. En nuestro trabajo se simuló esta columna prepa-

rando una bureta adecuada.

Las resinas utilizadas fueron previamente lavadas en una solu-

cióndesalmuera(10g/L)durante30minutos,yacontinuación

se carga en la columna para ser lavado con agua desionizada.

La cama de resina se prepara manteniendo el nivel de líquido

por encima del nivel de resinas, evitando que se puedan secar

dentro de la columna.

Las resinas utilizadas en el trabajo experimental son aniónicas

de base fuerte y se las denomina comercialmente Amberlita

IrA-420. La del tipo gel se empleó para la evaluación en colum-

nas, mientras que la de tipo reticular se utilizó para las pruebas

de resinas en pulpa. Ambas resinas tienen base poliestirénica y

su matriz catiónica, diferenciándose en el tipo de porosidad.

En las pruebas de Investigación Básica las variables estudiadas

fueron: altura de la cama de las resinas, concentración de oro en

solución sintética, flujo de irrigación, ph, medio alcalinizante y

adición de salmuera.

Las condiciones y resultados de esta etapa se presentan en la

Tabla 1.

Cianuración Experimental

El mineral que se utilizó en la investigación aplicada es un con-

centrado aurífero obtenido por flotación que está compuesto

por abundante pirita, marcasita y calcopirita. El oro está en for-

ma nativa en finas inclusiones en la pirita, y además se determi-

nó que la tetrahedrita aporta los valores de plata.

La composición química de este concentrado se presenta en

la Tabla 2.

Previamente, se determinaron las condiciones óptimas para ob-

tener las mayores extracciones de valores. Luego, se procedió a

acumular volumen suficiente (pulpa y solución) para las prue-

bas de absorción con resina.

La pulpa de cianuración del concentrado aurífero fue filtrada,

obteniéndose una solución clarificada cuya composición quí-

micaeslasiguiente:leyesenppm,NaCNeng/L.


7


PruebarEsInA

Flujo(cc/min)

% naCn absorbido

phfinal

Concen-tración inicial

Au(ppm) final

Eficiencia Absorción

Au

Carga resina Au

(gr/m3)Altura (cm) Peso (gr)

1 25.5 10.5 5 97.3 9.5 10.70 0.35 96.7 177.5

2 26.0 10.7 5 96.6 9.6 19.30 0.37 98.1 318.5

3 26.8 10.9 5 96.0 9.5 32.35 0.21 99.3 498.7

4 27.0 11.0 5 97.3 9.5 47.90 0.12 99.7 781.8

5 12.5 5.2 5 98.0 9.4 10.23 0.13 98.7 349.6

6 12.5 5.2 5 94.0 9.5 19.30 0.34 98.2 656.3

7 12.6 5.3 5 93.5 9.6 34.70 0.25 99.3 1170.0

8 12.8 5.4 5 91.7 8.9 47.90 0.25 99.5 1560.0

9* 13.0 5.4 5 98.0 9.7 19.20 0.05 99.7 638.3

10** 12.5 4.8 5 93.4 9.2 91.30 0.12 99.9 3420.0

11 6.0 2.4 5 85.5 9.5 51.70 0.14 99.7 3867.0

12 3.5 1.4 5 69.0 9.8 54.80 0.24 99.6 7015.0

13 12.3 5.5 7.5 96.8 8.8 53.30 0.26 99.5 1735.0

14 12.5 5.4 10 96.0 8.9 49.10 0.13 99.7 1663.0

15 11.8 5.0 15 92.0 9.3 49.9 0.11 99.8 1792.0

16*** 12.6 5.2 5 96.0 9.2 49.9 0.05 99.9 1724.0

observaciones:(*) no se lavó la resina con salmuera(**) La solución sintética se contaminó con reactivo orgánico(***) El medio alcalinizante de la solución sintética utilizado fue naoh

Tabla 1. Efecto de variables en la carga de oro en resinas a partir de soluciones sintéticas (nacn = 0.75 G/l) (ph: 10.5 Cal)

Tabla 2. Composición química y cianuración del concentrado aurífero

Cabeza Experimental (Leyes %, Ag y Au en Oz/TC)

Au Ag Cu Cuox

7.30 17.35 2.84 0.07

As sb Bi Fe

0.28 0.007 0.16 37.60

Cianuración del concentrado aurífero:

Condiciones

Concentrado (kg) : 25.0

Granulometría : original

sólidos (%) : 30

Concentración naCn (%) : 0.15

Tiempo (horas) : 48

rango ph : 11 – 10.7

resultados

Au : 90.9

Extracciones (%)

Ag : 25.4

naCn : 3.26

Consumos(Kg/TM)

Cal : 3.67


8


Au Ag Cu Zn As Fe phCianuro

Libre Total

95.5 103.2 297.5 460 9.55 8.0 10.1 0.60 1.50

La solución clarificada sirvió para realizar pruebas de absor-

ción en columna y los resultados se presentan en la Tabla 3.

Proceso Resina en pulpa

Con el objetivo de investigar la recuperación de oro a par-

tir de las pulpas de cianuración aplicando el proceso resina

en pulpa, se efectuaron pruebas que simularon este proceso,

estudiando inicialmente el efecto de la concentración de re-

sina y el tiempo de contacto más adecuado. Las condiciones y

resultados se presentan en la Tabla 4. Adicionalmente se rea-

lizaron pruebas comparativas entre los procesos CIP y rIP. Las

condiciones y resultados se presentan en la Tabla 5.

RESULTADOS

Investigación básica

Los resultados se presentan en la Tabla 1 y nos demuestran

niveles de eficiencia de extracción de oro entre 98 y 99%. se

pueden establecer las siguientes observaciones:

• Laalturadecamaderesinanoinfluyeenlaabsorciónde

oro, pero a menor altura se extrae menos cianuro de so-

dio.

• La resina evaluada extrae el oro disuelto, tanto en con-

centraciones altas (100 ppm) como en concentraciones

bajas (10 ppm).

• Laabsorcióndeloroesindependientedelflujodeirriga-

ción; sin embargo, esta variable sí afecta la absorción del

cianuro libre.

• Respecto a la alcalinidad, la eficiencia es alta utilizando

Cal o naoh como medios alcalinizantes; con relación al

ph, su valor decrece, dependiendo de la altura de resina

y/oflujodeirrigación.

• Para laabsorcióndelcianuro libresehapropuestoque

ocurre la siguiente reacción genérica.

naCn + r Cl ➜ naCl + r Cn

Donde r es la estructura catiónica de la resina cargada del ión

cloro.

Con la solución clarificada que sirvió para realizar pruebas de

absorción en columna, además de oro y plata, se efectuó análisis

químico de cobre, zinc y cianuro libre. Los resultados se presen-

tan en la Tabla 3, del que se puede extraer las siguientes con-

clusiones:

• Laresinadebasefuerteutilizadanotieneselectividadpara

la extracción de oro, ya que por su fuerte cambio iónico tie-

ne capacidad para absorber otros iones presentes.

• Laabsorcióndevaloresseincrementaconlamayorconcen-

tración de resina (mixtura de columna).

• Elflujodeirrigación,querepresentaeltiempodecontacto

de la solución con la resina, influye inversamente en la capa-

cidad de extracción de iones.

• Elefectodelatemperaturaessignificativo:amayortempe-

ratura corresponde mayor carga.

• Alcompararlaspruebas3y10,secompruebaquelaresina

mantiene su eficiencia de carga, al trabajar con una solución

con fuerte contenido de reactivos de flotación.

• ElpHdetrabajo(pH=10.2)notieneincidenciaenlacarga

de oro, lo que era predecible tratándose de una resina de

base fuerte.

Investigación Aplicada del Proceso RIP

Los resultados de la Tabla 4, en cuanto a rendimiento de absor-

ción de oro, son destacables: La eficiencia se incrementa con

un mayor nivel de adición de resina y alcanza un máximo de

98%conunaconcentraciónderesinade17.5g/L;encuantoal

tiempo de retención, los resultados demuestran que en 3 horas

de contacto se obtienen una alta eficiencia de absorción de oro.

Los resultados son tabulados y presentados en las Figuras 2 y 3.

En la Tabla 5 se plantea una comparación entre los procesos

rIP y CIP, respecto de la recuperación de valores con pruebas

realizadas en condiciones muy similares; de la interpretación de

resultados se generan las siguientes conclusiones:


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Figura 2. Proceso de resina en pulpa. Efecto de la concentración de resina

Figura 3. Proceso de resina en pulpa. cinética de absorción de oro

• Conbajoniveldeadicióndeextractante,existeunrendi-

miento similar de extracción, pero se establecen diferen-

ciasparaunaconcentraciónderesinade17.5g/Ly,en3

horas de contacto, se observa una diferencia de 5% de

efi ciencia en favor de la resina de base fuerte.

• Paraaltasconcentracionesdecadaextractante,losrendi-

mientos de absorción en oro son similares.

• Lacapacidaddecargadeoroenlaresinaesmayorqueen

el carbón activado, lo que es más notable cuando se trabaja

con concentraciones altas.

• Noseefectuócontrolsobrelaabsorcióndeplataenlaresi-

na, pero se estima que su efi ciencia es mayor o igual que en

el carbón activado.


10


CONCLUSIONES

• La informacióndisponibleen la literatura técnicasobre

el tema y del análisis de los resultados obtenidos en el

trabajo experimental, permite destacar la opción de re-

cuperar oro de soluciones cianuradas con el empleo de

resinas de intercambio iónico. La investigación realizada

ha demostrado que resinas de base fuerte tienen una

alta capacidad de absorción, pero baja selectividad para

el oro, lo que hace posible la recuperación de otros ele-

mentos metálicos y la del cianuro alcalino, el cual podría

ser recirculado a la lixiviación.

• Aldeterminarlaresinaadecuadaparacadacasoespecífi-

co, se estaría en presencia de un proceso que ofrece me-

jores ventajas sobre el carbón activado, como la menor

friabilidad y menor consumo energético en la elusión y

regeneración. Para encontrar su total desarrollo y acepta-

ción, es imprescindible demostrar una alta eficiencia de

elusión y solucionar el problema creado por el pequeño

tamaño de las resinas.

• Elsistemaderesinasalcompararloconelcarbónactiva-

do, tiene algunas ventajas en favor de las resinas:

a) Las resinas pueden cargar 70% de su peso, mientras

que el carbón sólo 1.5% de su peso; por lo tanto, re-

sulta menos costoso el transporte, manejo, inventario

y almacenamiento.

b) Por su fuerte cambio iónico, las resinas extraen oro y

plata más rápido que el carbón, lo que reduce las pér-

didas de valores por competencia con otras materias

carboníferas dentro del mineral.

REFERENCIAS

[1] nEwELL, Jaime (1959). “Introducción al Intercambio Ióni-

co”. Revista Minería 30. Instituto de Ingenieros de Minas

del Perú.

[2] JhA, M.C. (1984). Recovery of gold and silver from cyanide

solutions: A comparative study of various processes. Con-

greso I.s.P.M.r. reno – nevada.

[3] JArUFE K., y MUChA n. (1980). “Avances en los métodos

de recuperación de oro y plata de minerales auríferos”. XV

Convención de Ingenieros de Minas – Trujillo.

[4] DEsChEnEs, G. (1986). “Literature survey on the recovery

of gold from thiourea solutions and the comparison with

cyanidation”. CIM Bulletin, Volume 79, no 895

[5] FLEMInG , C.A. (1982). “some aspects of the chemistry of

carbon-in-pulp and resin-in-pulp processes”. The Australian

I.M.M. Carbon-In-Pulp seminar.

[6] rYAn, Bredon. (1987). “Mintek researching rIP as an alter-

native to CIP”. Engineering and Mining Journal.

[7] rohM AnD hAAs Ion EXChAnGE rEsIns. Laboratory Gui-

de. Catalogue 1987.

[8] BAnCo MInEro DEL PErú.

“Cianuración por agitación de un concentrado aurífero

Informe 2162-LMC”. (Informe privado) octubre 1989.

ACERCA DEL AUTOR

Adolfo Marchese García fue ingeniero

metalúrgico. Magíster en Gestión Am-

biental por la Universidad Politécnica

de Madrid. Destacaba por su experien-

cia en el diseño del procesamiento de

minerales auríferos y polimetalicos.

Autor de veinticinco artículos técnicos

sobre Mineralurgia, tecnología am-

biental, coyuntura minera y capacitación en minería. Participó

como ponente en seminarios y congresos sobre Mineralurgia y

Metalurgia Extractiva, en el ámbito nacional e internacional.

hasta hace muy poco se desempeñaba como Jefe del depar-

tamento de Química y Metalurgia de Tecsup y dirigía la carre-

ra profesional Procesos Químicos y Metalúrgicos. su reciente

muerte es una gran pérdida para la comunidad académica

nacional.


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Víctor Salinas

Desarrollo y aplicación de un programa de entrenamiento basado en computador para

operadores y mantenedores de una planta de electrorefinación

Development and application of Computer Based training for operators and maintenance

of a electroretinery plant personnel

Resumen

El entrenamiento basado en computador (CBT) o también

llamado instrucción asistida por computador (CAI), es un mé-

todo de enseñanza alternativo y, algunas veces, más efectivo

que las prácticas de enseñanza-aprendizaje presencial, debi-

do a que el estudiante puede trabajar solo, y puede determi-

nar su propia velocidad de aprendizaje usando una amplia

variedad de herramientas y métodos para la transferencia del

conocimiento. Dentro de las principales características del CBT

podemos mencionar que la enseñanza se torna personaliza-

da y con realimentación inmediata, lo que permite prevenir

errores en la dirección del aprendizaje, además permite una

cerrada colaboración entre las empresas, los entrenadores y

los desarrolladores del CBT y una reducción significativa en

los costos, lo que permite el entrenamiento en tiempo justo,

eliminando el gasto y perdida de horas de los trabajadores a

consecuencia de los traslados al lugar de enseñanza; por otro

lado, la información generada es sostenible en el tiempo.

El uso del CBT hace posible una disminución del tiempo de

entrenamiento a, aproximadamente, 70% de lo que llevaría

un entrenamiento presencial. Además, se da una ganancia de

aprendizaje por encima del 50%.

El objetivo del presente artículo es describir y presentar el de-

sarrollo de un Programa de Entrenamiento Basado en Com-

putador para una Planta de Electrorefinación, aplicado a tra-

bajadores de 8 especialidades; lo que involucra el desarrollo

de módulos de entrenamiento para el personal de operacio-

nes y mantenimiento. Para la elaboración de los descriptores

de contenidos de dichos módulos, se realiza un análisis de los

estándares de competencia, tomando en cuenta el aporte de

las jefaturas de cada especialidad y el levantamiento de infor-

mación en visitas a terreno. Como KPI se utiliza un diagnóstico

situacional de competencia, antes y después del entrenamiento.

Este es considerado un proyecto piloto y el resultado será útil

para instituir el uso del CBT en otras unidades mineras.

Abstract

Computer Based Training (CBT), also named Computer Assisted

Instruction (CAI), is an alternative method for teaching and is

sometimes more effective than face to face teaching learning

sessions, due to hta fact that the student can work alone and

can determine his own learning speed, using a broad variety of

tools and methods for the knowledge transfer. The main cha-

racteristics of CBT is that the teaching process is personalized

with immediate feedback; this avoids mistakes in the learning

direction, furthermore allowing a closed collaboration between

companies, trainers and CBT developers; not to mention and a

significant reduction in costs, that allows training just in time,

rand eliminates the cost and waste of time that transportation

in movement to the training place involves. on the other hand,

the generated is sustainable in time.

Besides, the use of CBT allows a decreasing on the training time to

nearly 70% of presence training with a learning gain of over 50%.

The objective of this paper is to describe and show the deve-

lopment of a Computer-Based Training Program for electro-

retinery Plant applied to workers of 8 specialties. This involves

the development of training modules for this operations and

maintenance personnel. In order to design the curriculum of

modules, we realize an analysis of standards of competences,

taking into account suggestions from the head of each special-

ty and information collected in place. As KPI, we use situational

diagnoses of competences before and after the training.

12


sALInAs, Víctor. “Desarrollo y aplicación de un programa de entrenamiento basado en computador para operadores y mantenedores de una planta de electrorefi nación”

This is considered a pilot project and the outcomes will be

useful to establish the use of TBC in other miner units.

Palabras claves

CBT (Entrenamiento basado en computador), CAI (Instruc-

ción asistida por computador), KPI (Indicador clave de des-

empeño), Ds (hoja de datos), PoE (Procedimiento operacio-

nal Estándar).

Key words

CBT (Computer based training), CAI (Computer Assisted Ins-

truction), KPI (Key Perfomance Indicator), Ds (Datasheet), PoE

(satndard operating procedures).

INTRODUCCIÓN

La metodología del Entrenamiento Basado en Computador

permite gozar de los benefi cios de la interactividad de la mul-

timedia, de tal forma que los alumnos pueden leer, escribir,

escuchar, ver, debatir y hasta ejecutar tareas a través de entor-

nos simulados. De acuerdo a los estudios realizados en CBTs

multimedia interactivos, se ha registrado entre el 20 y 40% de

mejoría en la consistencia de entrega de la información y en-

tre el 50 y 60% de mejoría en la consistencia del aprendizaje,

en torno al área de comprensión se logran registros de 38%

a 70% de aumento en la velocidad de comprensión, mientras

que el entrenamiento con videos interactivos hace posible una

mejoría en el nivel de comprensión por encima del 50%, fi nal-

mente, y reduce los costos hasta en un 35%.

La Gerencia de la Planta de Electrorefi nación ha realizado una

importante inversión en tecnología y equipamiento, y a pesar

de sus múltiples esfuerzos por mejorar sus indicadores de ren-

dimiento y producción, se ha percibido que existe un problema

en las competencias de su recurso humano. se ha identifi cado

aspectos como el conocimiento o experiencia en sus procesos,

impiden un estándar de competencia. En tal sentido, las labo-

res de operación o mantenimiento tienen cargado un fuerte

aspecto subjetivo, según el trabajador. A causa de esto, se hizo

necesario identifi car las competencias claves de los trabajado-

res, elaborar procedimientos operacionales y de mantenimien-

to estándares, además de y elaborar árboles de decisión para

atender fallas en procesos críticos; así como también, desarro-

llar escenarios preconfi gurados para simular áreas criticas de

operación de su planta. Todo esto lleva a la Gerencia de Planta a

asumir el reto de encargar a Tecsup un entrenamiento del Per-

sonal de la Planta de Electrorefi nación usando Entrenamiento

Basado en Computador (CBT)

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

A continuación se describe cada una de las etapas de

desarrollo.

Figura 1. Etapas del proyecto.

1. Recopilación de información

2. Análisis preliminar

3. Elaboración de módulos del sistema CBT básicos

4. Elaboración de módulos del sistema CBT avanzados

5. Elaboración del Entorno Interactivo del Sistema CBT

6. Aplicación del sistema CBT

7. Entrenamiento simulado y análisis de fallas

TRAINING PROJECT

ETAPAS DEL PROYECTO

13



1. Recopilación de información

En esta etapa se recopiló información, consistente en

diagramas de fl ujo e instrumentación y manuales de

operación del proceso, manuales de equipos principales,

tareas operacionales, descriptores de puesto, manual del

sistema sCADA e histórico de fallas.

2. Análisis preliminar

se realizó el análisis funcional del proceso, de los equipos

principales, del control de proceso y de las tareas principales.

3. Elaboración de Procedimientos Operacionales y de Mantenimiento Estándares

Los Procedimientos operacionales Estándar (PoE) fueron

elaborados previamente, tomando como referencia las

tareas de operación de la nave, entrevistas a operadores

clave sobre mejores prácticas operacionales y observa-

ciones “in situ”.

4. Elaboración de Módulos Básicos del Sistema CBT

Los módulos del sistema CBT para competencias básicas

tienen por fi nalidad servir de herramienta de entrena-

miento en el “conocimiento básico estándar” del proceso y

es transversal para operadores de campo y operadores de

sala de control de la nave de Er (electrorefi nación).

La elaboración de los módulos de competencias básicas

estándar se basó en los diagramas de fl ujo e instrumenta-

ción de la nave, los manuales de operación de la planta y

manuales de los equipos principales. (Ver fi gura 2).

5. Elaboración de Módulos Avanzados del Sistema CBT

Los módulos del sistema CBT para competencias específi -

cas tienen por fi nalidad servir de herramienta de entrena-

miento en el “conocimiento específi co” del proceso, en lo

referente al control del proceso y a las tareas operaciona-

les. se desarrollaron módulos específi cos para operadores

de campo y para operadores de sala de control de la nave

de Er, teniendo en cuenta el nivel de responsabilidad del

puesto, las coordinaciones e interacción necesaria y los

riesgos involucrados.

La elaboración de los módulos de competencias específi cas

se basó en los manuales de los sistemas respecto a los pro-

cesos automáticos y a los Procedimientos operacionales Es-

tándar (PoE) elaborados previamente para tal fi n, tomando

como referencia las tareas de operación de la nave, entrevistas

a operadores clave y observaciones “in situ”. (Ver Figura 3).

Figura 2. Módulos básicos del sistema CBT.

14



6. Elaboración del Entorno Interactivo del Sistema CBT

se elaboró el sistema de entrenamiento basado en com-

putador (CBT) que muestra de manera objetiva y gráfi -

ca la información del proceso y sirve como herramienta

principal para el entrenamiento. ha sido desarrollado con

una interfase de uso amigable que permite el acceso a la

información de manera fácil y rápida, y ha sido diseñado

para poder ser instalado y ejecutarse en la Intranet de la

empresa con restricciones de usuario, asimismo, incluye

un banco de preguntas referidas a los Módulos Básicos

y Avanzados que permiten al usuario aplicar auto eva-

luaciones aleatorias para medir el nivel de avance en su

entrenamiento (realimentación inmediata), permitiendo,

según el resultado, el repaso de los contenidos.

Los ambientes del sistema se basan en los escenarios y

pantallas de sala de control.

El entorno interactivo de entrenamiento permite acceder a:

• LosmódulosdelsistemaCBTencompetenciasbási-

cas y avanzadas.

• Unidades de repaso en competencias básicas y avanzadas.

• Datasheetdeequiposprincipales(DS).

• Hojadedescripciónestándardeequipos(HDE).

• Procedimientosoperacionalesestándar(POE).

APLICACIÓN DEL SISTEMA CBT

El sistema CBT posee las siguientes opciones:

• PaseoVirtual 3D narrado de toda la planta, lo que permite

que el personal a entrenarse identifi que los equipos que

participan del proceso y el fl ujo de los materiales principales.

(Ver Figura 4).

• Módulos Básicos y avanzados, que explican los procesos,

el principio de funcionamiento de los equipos así como la

descripción de sus sistemas y subsistemas. (Ver fi gura 5).

• hoja de descripción del equipo, mostrando de forma gráfi ca

los riesgos asociados al equipo, sus especifi caciones y docu-

mentando su información a través de las preguntas: ¿qué es

el equipo? ¿De qué consta ? ¿Cómo funciona? (Ver fi gura 6).

• Hojasdedatos,quemuestran lascaracterísticasprincipa-

les del equipo y fotos e imágenes de sus sistemas, partes y

cuando es necesario cortes y secciones. (Ver fi gura 7).

Figura 4. Paseo virtual de la planta.

Figura 3. Módulos avanzados del sistema CBT.

15


Figura 5. Módulos de entrenamiento.

Figura 6. Hoja de descripción del equipo.

sALInAs, Víctor. “Desarrollo y aplicación de un programa de entrenamiento basado en computador para operadores y mantenedores de una planta de electrorefinación”

16



Figura 7. Hoja de datos.

Figura 8. Procedimientos de operación.

17



Figura 9. Animaciones

Figura 10. Video.

• Procedimientos de operación estándar, construidos a

partir de flowsheets. (Ver figura 8).

• Animacionesnarradasquemuestranelprincipiodefun-

cionamiento de instrumentos, equipos y sistemas y el cir-

cuito del flujo de materiales. (Ver figura 9).

• Videosquemuestranelprincipiodefuncionamientode

algún equipo, o la operación del equipo en el proceso

con detalles, tales como calibraciones, ajustes, lubricacio-

nes y otros. (Ver figura 10).

• Planos.(Verfigura11).

7. Entrenamiento simulado y análisis de fallas

Los escenarios se trabajaron a partir de las pantallas de la

sala de control y del software sCADA. Ver Figura 12.

DISCUSIÓN

El entrenamiento estuvo dirigido al conocimiento del proceso

y a la operación y mantenimiento de los equipos principales,

incluyendo sistemas y subsistemas, así como también a la revi-

sión de los procedimientos de trabajo y a la toma de decisiones

en situaciones críticas para escenarios preconfigurados.

Uno de los principales inconvenientes de esta tecnología es

que, si bien se adapta para la transferencia de conocimientos

(saber), encuentra serias restricciones para lograr el desarrollo

de habilidades (saber-hacer); desventaja que pretende salvarse

con el uso de simulaciones (escenarios preconfigurados), pero

estos entornos simulados pueden resultar insuficientes y, como

consecuencia, se hace necesario recurrir a prácticas en el lugar

de trabajo. Por ejemplo, en el uso de una herramienta; lo mismo

ocurre en la verificación de competencias a través de evaluacio-

nes de desempeño.

18



Figura 11. Planos.

Figura 12. Simulaciones.

19



El mérito de la aceptación de este programa de entrenamien-

to está compartido por el uso del CBT y las clases presenciales,

ya que las encuestas de aceptación no discriminaron entre el

uso de estos dos métodos, por lo que su uso combinado pue-

de ser una buena alternativa para alcanzar velocidad y grados

de comprensión significativos.

RESULTADOS

El entrenamiento basado en computador fue aplicado a un

total de 559 trabajadores entre operadores y Personal de

Mantenimiento y, como resultado, el diagnóstico situacional

de competencia tuvo un incremento del 52.2% al 80.5%; adi-

cionalmente, se aplicó una encuesta final a todos los partici-

pantes y fue del 90%. Los trabajadores encontraron el entorno

del sistema bastante intuitivo e interactivo, lo que permitió

romper las barreras de la falta de motivación tan típica en se-

siones de clase convencionales para trabajadores sin hábito

continuo de estudio.

La experiencia demostró que los entrenados podían revisar

muchas veces el material de las sesiones de clase, utilizan-

do todos los recursos de multimedia disponibles en el en-

torno CBT, verificando con unidades de repaso su nivel de

comprensión y avance de los contenidos, haciendo uso de

estaciones de trabajo instaladas en la planta o en cualquier

computador del que pudieran disponer en su tiempo libre,

gozando de la portabilidad de la información a través de la

disponibilidad del CBT en la intranet de la empresa o en ver-

siones monousuario.

El CBT estuvo también soportado por clases presenciales

donde los entrenadores usaron como material de enseñanza

el entorno CBT. Codelco aplicó una encuesta a todo el uni-

verso de operadores y mantenedores que participaron del

entrenamiento y la aceptación fue del 90%.

CONCLUSIONES

• ElusodelsistemaCBTpermitereducireltiemponecesa-

rio para la transferencia del conocimiento y aumentar el

nivel de comprensión de los contenidos.

• Elritmodeavancedeestudioaumenta,debidoaladis-

ponibilidad y portabilidad de la información, ya que los

entrenados pueden disponer su tiempo libre para revisar

los contenidos.

• EldiseñodelaherramientaCBTpermitelaactualización

y mantenimiento de los contenidos en forma simple y

transparente para el usuario.

• El entrenamiento en escenarios simulados preconfigura-

dos permite la familiarización con el proceso y las tareas

principales realizadas con los equipos; así como también,

resolver acciones de emergencia en condiciones de proce-

so anormales.

• Cuandoelentrenamientoestádirigidoaunnúmeroconsi-

derable de personas, el costo de elaboración del CBT se jus-

tifica en comparación con los costos de un entrenamiento

presencial.

• Elentrenamientobasadoencomputadoresunaexcelen-

te aplicación para la formación previa de los entrenados,

quienes luego deben cerrar las brechas de competencia a

través del desarrollo de habilidades y destrezas en el pues-

to de trabajo.

• El entrenamiento CBT no pretende reemplazar a los me-

dios convencionales, ya que estudios han demostrado que

no todas las personas son igualmente receptivas al uso del

CBT puesto que, el 40% de las personas aprovecha esta he-

rramienta: son personas que prefieren aprender pensando,

mirando y estudiando solos; mientras que el 60% se inclina

por aprender a través de sus experiencias y de las experien-

cias de los demás, trabajando en grupos de discusión.

• ElusodelCBTpermitequelosalumnosconconocimiento

parcial del proceso seleccionen los temas de su interés, ob-

viando aquellos que ya conocen.

• ElsistemaCBTtambiénsirvecomoentornodegestióndel

conocimiento, ya que gran parte de la información necesa-

ria para las operaciones y el mantenimiento se encuentra

centralizada y permanentemente actualizada en el mismo.

REFERENCIAS

[1] BArAJAs, M. (2003). La Tecnología Educativa de la Enseñanza

Superior, McGraw-hill.

[2] BErroCAL, F, y PErEDA, s. (2006). Bases Conceptuales de

Gestión del Conocimiento y Capital Intelectual. Madrid: Ce-

pade.

[3] BErroCAL, F, y PErEDA, s. (2006). Planificación, Implanta-

ción, Evaluación y Gestión Económica de la formación. Ma-

drid: Cepade.

[4] CAsTro, M. (1996). El camino fácil a multimedia.

Bogotá: McGraw-hill.

20



ACERCA DEL AUTOR

Víctor Martín salinas Chacón es In-

geniero Electrónico, con segunda

especialidad en Ingeniería de siste-

mas y en Ingeniería de Proyectos.

Especialista en Gestión de recursos

humanos y con estudios de maes-

tría en organización y Dirección de

recursos humanos. Posee amplios

conocimientos y experiencia en sis-

temas automáticos de control, sensórica, Instrumentación

Industrial, Gestión de Proyectos y Gestión de recursos hu-

manos. Es Director Docente en Tecsup Arequipa.

21


Jorge Castillo

Simulación a nivel piloto del proceso de cianuración en pilas de un mineral aurífero oxidado

Pilot simulation of the heap leaching process of an oxidate auriferous mineral

Resumen

se presentan los resultados obtenidos en las pruebas de

cianuración en columna alta de un mineral aurífero de una

Compañía Minera, ubicada en la zona norte de Perú, con la

muestra mineral del yacimiento denominado “superficie” y

quecontienenunaleypromediode2.56gr/TMdeoroy3.51

gr/TMdeplata.

Las pruebas de cianuración fueron ejecutadas en las insta-

laciones de Tecsup (Lima), y para el diseño, puesta en mar-

cha y ejecución se contó con la asistencia técnica de la fima

consultora Kappes, Cassiday & Associates de reno, nevada

(UsA). La instalación piloto consta de 1 columna de concreto

de 7.47m de altura y 1.22m de diámetro, la cual fue cargada

con aproximadamente 10 toneladas de mineral. El periodo

de lixiviación con soluciones alcalinas de cianuro comprende

un total de 91 días.

Los resultados finales del estudio metalúrgico, demuestran

unaextraccióndeorode90%,conunconsumode0.98Kg/

TMdecianurodesodioy0.33Kg/TMdecal.

Los resultados piloto obtenidos en columna alta, servirán

para evaluar, en forma confiable, el efecto de las variables im-

portantes de operación, con lo cual se podrá estimar el perfil

de factibilidad económica del proceso.

Abstract

we presents the results are of the tests of cyanidation in high

column of an auriferous mineral of a Mining Company loca-

ted in the north area of Peru with the mineral sample of the

location denominated “surface” and that they contain a law

averageof2.56gr/TMofgoldand3.51silvergr/TM.

The cyanidation tests were executed in the facilities of Tecsup

in Lima. Its design, set into motion and execution had the te-

chnical attendance of the consultant Fima Kappes, Cassiday &

Associates of reno, nevada (UsA). The pilot installation consists

of 1 column of concrete 7.47m. of height and 1.22m of diameter,

which was loaded with approximately 10 tons of mineral. The

period of leaching with alkaline solutions of cyanide was a total

of 91 days.

The final results of the metallurgist study, demonstrate a 90 %

goldextraction,withaconsumptionof0.98Kg/TMofsodium

cyanideand0.33Kg/TMoflime.

The results pilot obtained high column, will be good to evalua-

te, in reliable form, the effect of the important variables of ope-

ration, with that which will be able to be considered the profile

of economic feasibility of the process.

Palabras claves

Lixiviación en pilas, adsorción, solución enriquecida, solución

pobre

Key words

heap leaching, adsortion, pregnant solution, barren solution

INTRODUCCIÓN

La lixiviación en pila (heap leaching) es una técnica de extrac-

ción del oro que consiste en la construcción de pilas del mine-

ral previamente triturado al tamaño de algunas pulgadas. Cada

pila puede tener decenas de metros de longitud y tiene una

base rectangular, con altura de hasta cien metros.

22


Este mineral se dispone sobre una base impermeable con

cierta inclinación hacia una esquina. El mineral es regado,

mediante aspersores, con una solución cianurada con la cual

se recupera una solución aurífera, que es llevada a un tanque

de almacenamiento (tipo piscina), desde ahí se bombea a co-

lumnas rellenas con carbón activado en donde queda reteni-

do el oro. Tanto en el laboratorio como en la ejecución piloto,

la simulación del comportamiento del mineral del proceso

se realiza en columnas altas y con las condiciones de trabajo

similares al proceso industrial.

La tecnología de la lixiviación en pilas para el tratamiento de

menas auríferas, representa en la actualidad una alternativa

probada para la recuperación de minerales de oro y plata de

baja ley. La lixiviación en pilas tiene ventajas muy significa-

tivas respecto a la lixiviación por agitación, la cual deman-

da molienda del mineral. recordemos que la molienda es

la etapa que demanda el mayor consumo energético en el

procesamiento de minerales, por tanto la tecnología del heap

leaching implica bajos costos de capital y operación.

A pesar de que esta tecnología produce grados de extracción

relativamente bajos y la cinética de operación es más lenta,

sus ventajas operativas son las de posibilitar la extracción de

yacimientos auríferos marginales con bajos contenidos de

oro.

sin embargo, la posibilidad de aplicar las técnicas de extrac-

ción adecuadas se deberá sostener, en gran parte, en pruebas

de laboratorio y de planta piloto que demuestren la factibili-

dad del Proyecto.

EI estudio metalúrgico realizado comprende ensayo de cia-

nuración en columna alta para un mineral aurífero de baja ley

con el objetivo de evaluar el grado de extracción de oro y su

recuperación desde las soluciones lixiviadas con carbón acti-

vado. También se evaluó parámetros importantes en el proce-

so y se presenta el balance metalúrgico general.

De esta manera, Tecsup participa en los proyectos más rele-

vantes del sector minero, realizando trabajos de investigación

metalúrgica, que permitirán proporcionar información en la

toma de decisiones para las empresas mineras

FUNDAMENTOS

La cianuración de minerales es una técnica de lixiviación ac-

tual por la cual una solución diluida de cianuro en medio al-

calino logra disolver el oro y la plata presente en un mineral

mediante una reacción química que demanda oxigeno.

La forma de cianurar los minerales depende, entre otros

aspecto,s de su contenido de oro y puede distinguirse entre

cianuración por agitación, que incluye la molienda fina para

materiales con leyes altas y la cianuración en pilas o heap lea-

ching para materiales de granulometría gruesa y de bajo con-

tenido de oro.

En el ámbito de pilotaje, la cianuración en pilas se lleva a cabo

en columnas de gran dimensión que se llenan de mineral a la

granulometría de trabajo y se hace pasar una solución diluida

de cianuro, de esta manera el cianuro puede humectar las par-

tículas de oro y plata y disolverlas. La solución cargada de oro

que fluye hacia la base de la columna es puesta en contacto

con una cantidad determinada de carbón activado que adsor-

be los metales valiosos, y la solución descargada previamente,

reajustada con cal y cianuro, retorna a la columna con mineral.

Después de sucesivas pasadas logrará extraer la máxima canti-

dad de oro y plata, y se dejará un residuo sólido.

La reacción química que se manifiesta es la siguiente:

4Au + 8naCn + o2 + 2 h

2O=4AuNa(CN)

2 + 4naoh

Preliminarmente, es necesario efectuar pruebas de cianuración

por agitación, a fin de determinar en condiciones muy contro-

ladas el grado de extracción máxima del oro y el consumo de

reactivos (naCn, Cal).

La cianuración en columna alta se vera complementada con un

circuito de adsorción con carbón activado, con lo que se conse-

guirá extraer gradualmente el oro de las soluciones ricas.

EI trabajo de investigación permitirá obtener información valio-

sa como: grado de extracción, cinética de lixiviación, consumo

de reactivos, concentración de soluciones ricas y barren, ph de

operación, grado de adsorción, permeabilidad del mineral, etc.,

todo lo cual contribuirá al diseño y los estudios de factibilidad

del Proyecto.

PROCEDIMIENTO

Análisis químico de la porción repre-sentativa

En vista de la dificultad que ofrece el oro a ser muestreado con

certeza, por el tamaño tan heterogéneo del mineral, y con el fin

de determinar la ley de cabeza de ambas muestras

CAsTILLo, Jorge. “ simulación a nivel piloto del proceso de cianuración en pilas de un mineral aurífero oxidado”

23



litológicas, se ejecutó el análisis de malla valorado del mate-

rial representativo que supone el análisis químico de cada

fracción retenida y calculo de la ley mediante un promedio

ponderado. Los resultados demuestran que la ley de oro es

de2.56g/TMydeplata3.51g/TM.VerCuadroNo1.

Cianuración en columna alta:

EI objetivo de la prueba de cianuración en columna alta es

evaluar los parámetros de la cianuración en pilas, en condi-

ciones que se acercan al de una prospectiva pila industrial, en

cuanto a altura y granulometría de mineral.

Es por ello que se procesará el mineral proveniente del ya-

cimiento durante un tiempo de lixiviación determinado, y al

término de la experimentación se obtendrá valiosa informa-

ción que servirá de base en el balance de materia del proce-

so.

Instalación de columnas y equipos

EI esquema de la instalación aparece en la Figura no.1, y cons-

ta de una columna con sus respectivos circuitos. Las partes

son las siguientes:

a. Una columna vertical formada por tres sectores de tu-

bería de concreto armado 48” (1.22 metros) de diámetro,

con una altura de 8.17 pies (2.49m) por sector.

b. La columna consta de una tubería plástica de drenaje,

con su respectiva bomba peristáltica de velocidad varia-

ble, que conecta el fondo de la columna” con el grupo de

estanques sr (solución rica) o pregnant.

c) Un sistema de tubería plástica, que conecta los estanques

sr-2 (mezcla y bombeo) con una columna pequeña de car-

bón activado, y, desde allí, a los estanques sB-1 (solución

barren).

d) Tres estanques plásticos sB-1 y tres estanques sB-2, respec-

tivamente conectadas en paralelo, en donde se efectúa

el muestreo de la solución agotada barren, y se ajusta su

contenido de reactivos (naCn y Cal). De estos últimos, la

solución con sus reactivos ya reajustados, se bombea nue-

vamente a la parte superior de la columna de lixiviación,

mediante bomba peristáltica de velocidad variable.

Desarrollo de pruebas de cianuración

La metodología de la cianuración fue la siguiente:

a. Diariamente se riega la columna con un volumen de solu-

ción barren de aproximadamente 300-320 litros, correspon-

dienteauncaudaldeirrigaciónde12lt/h/m2 de superficie

de columna.

b. Una vez medido el volumen y muestreada la solución sa-

liente pregnant, se bombea dicha solución a través de las

columnas con carbón activado que adsorbe gran parte del

contenido de oro disuelto en la solución.

Dicha solución, después de la adsorción, es recibida en es-

tanques, donde se mide su volumen, se muestrea para en-

sayar su ley de oro y plata, ph y contenido de naCn, y se

reajusta volumen y contenido de naCn y cal, por adición de

agua y de los compuestos respectivos.

MallaAbertura (micras)

(%) PesoLeyes (g/Tm) Distribución (%)

Oro Plata Oro Plata

+6” 152,400 9.38 2,58 6,38 9,46 17,05

+4” 101,600 18.65 2,05 2,70 15,19 14,58

+3” 76,200 12.72 2,81 4,40 13,97 15,95

+2” 50,800 11.84 1,99 2,48 9,21 8,37

+1” 25,400 19.27 1,83 2,35 13,78 12,93

+1/2” 12,700 10.84 2,54 3,00 10,76 9,27

+1/4” 6350 5.54 2,27 3,28 4.92 5,18

+10m 1700 4.16 2,90 3,20 4.71 3,79

-10m 7.30 6,31 6,20 18.0 12,90

100,0 2,56 3,51 100.0 100.00

Tabla 1. Análisis de malla valorado con muestra de mineral representativo

24


c. Mientras dura la circulación de la solución anterior por

carbón activado y su reajuste de volumen y composición,

se pasa a través del mineral un nuevo volumen de solu-

ción.

d. Cuando los ensayes de las soluciones pregnant y barren,

indican que las columnas con carbón activado están sa-

turadas, y que la adsorción de oro en ellas se ha reducido,

se procede al cambio de carbón. EI carbón saturado es

pesado, secado y muestreado, para controlar la extrac-

ción de oro del mineral.

e. Diariamenteseregistran losensayesdeoro/plataype-

riódicamentelosensayescobre/fierrodelassoluciones.

Figura 2.- Pruebas preliminares de cianuración por agitación

se suspendió la lixiviación cuando el control de la extracción

de oro del mineral, por soluciones entrantes (barren) y salientes

(pregnant) indicaba un aumento de extracci6n menor que 0.01

g/TMdurantedossemanasseguidas.

Después de suspender la adición de solución de cianuro y de

drenar el remanente de solución saliente, se pasó los volúmenes

respectivos de saliente por las columnas de carbón, de manera

que el contenido de oro del último carbón activado saturado

refleje el total del oro extraído del mineral, a excepción de las

siguientes cantidades: oro en la ultima solución barren más oro

en soluciones salientes de lavado y estruje final. Ver Tabla 2.

Manejo de soluciones

Los contenidos de oro y plata de la ultima solución barren (ob-

tenidos durante el ultimo ciclo de lixiviación y estruje solución

pregnant, después de su adsorción por carbón activado), forma

parte del balance metalúrgico.

Asimismo, losvaloresdisueltosdeoro/platadelassoluciones

de lavado mas estruje final, serán sumados a los valores de la

ultima solución barren, y, ambos, representen el item de “conte-

nidosdeoro/plataensoluciones”delbalance.

Figura 1. Esquema de operación de las columnas de cianuración


25


Tratamiento de ripios finales

Descargado el ripio, fue ensacado y pesado “húmedo” en una

balanza de plataforma, luego fue vaciado y extendido en el

suelo, para secado al aire.

Después de este secado, el total del ripio fue tamizado sobre

mallas de 6”, 4”, 3”, 2”, 1”, ½” y ¼”, con lo que se obtuvo su com-

posición granulométrica. El Cuadro no.3, presenta los ensayes

del ripio, por mallas valoradas, y su promedio calculado.

Carbón activado saturado

La columna de lixiviación usó 10 lotes de carbón activado

(denominados del C-1 al C-10) a fin de adsorber los metales

nobles contenidos en las soluciones pregnant.

EI criterio para cambiar de lote de carbón consistió en determi-

nar el momento en el que la eficiencia de adsorción disminuyó

hasta menos del 50%. Ver Tabla 3.

EI peso de los 10 lotes de carbón varió a lo largo del ciclo de

cianuración, en función de las observaciones que se hacía refe-

rente a la eficiencia de adsorción. Cada lote de carbón activado

saturado, después de ser sacado del circuito y reemplazado por

uno nuevo, fue “oreado” (secado al aire), pesado en estado orea-

do, muestreado cuidadosamente sacando muestras para deter-

minacióndehumedadycontenidodeoro/plata.

RESULTADOS

EI procedimiento para la elaboración del balance metalúrgico

se explica a continuación:

Muestras: MINERAL AURIFERO

Condiciones de la prueba\Inicio: 21.09Final: 30.12Columna: 24.5” pies x 48” ¢Chancado: -8”Lixiviante:600 ppm NaCN

objetivo: Lixiviación en columnaFlujodeirrigación(lt/h/m2)Etapa de curado (días)Diámetro de columna (Pulg.)Leydecabezaoro(g/TM)Peso de mineral húmedo inicial (Kg)Porcentaje de humedad Inicial (%)Peso de mineral seco inicial (Kg)Altura de mineral inicial (Pulg.)Densidadaparenteinicial(gr/cc)Altura de mineral final (Pulg.)Peso de residuo seco (Kg)Volumen drenado (lt) (solución barren)Perdida de altura (%)

12--482.56 (Promedio)10512.760.37110473.76262.81.39262.6810913.67(neto)608.000.05%

Tabla 2. Condiciones de operación de mineral

MallaAbertura

(micras)(%) Peso

Leyes (g/TM) Distribución (%)

Oro Plata Oro Plata

+6” 152,400 4,60 0,18 3,0 2,83 8,43

+4” 101,600 22,30 0,31 1,1 23,63 14,98

+3” 76,200 10,58 0,29 2,8 10,49 18,09

+2” 50,800 14,94 0,27 1,8 13,79 16,43

+1” 25,400 19,64 0,28 1,6 18,80 19,19

+1/4” 6350 14,54 0,32 1,6 15,91 14,21

-1/4” 7,88 0,54 1,8 14,55 8,67

Residuo

Calculado

100,0 0,31 1,637 100.0 100.00

Tabla 3. Análisis de malla valorado con ripios de mineral después de la cianuración


26


a) Considerando la difi cultad de obtener una ley de cabe-

za fi able, se optó por recalcular de acuerdo a la siguiente

fórmula:

Oroenlacabeza=Oroenresiduo+oroencarbóncar-

gado + oro en solución barren y solución de lavado.

b) El oro extraído es igual al contenido de oro de los lotes

de carbón cargado más el oro contenido en la solución

barren y de lavado.

Los detalles de estos resultados se presentan en el Tabla 4 .

El grado de extracción de oro al fi nal del proceso permite so-

lubilizar el 90 % del oro total en el mineral, lo que deja un ripio

con0.31g/TMdeoroquerepresentaun10%deoro.Elbalance

metalúrgico por sólidos (cabeza mineral y ripios) permitió ob-

tener una extracción muy similar al balance de soluciones lo

que refl eja la confi abilidad de los resultados.

Tabla 4. Balance metalúrgico por oro

ProductoPeso carbon

seco (g)

Ley Au

carbon

g./kg

Recuper. parcial

giTm

Recuper. acumu-

lado giTm% Recuper. oro

C-1 643.12 11.16 0.66 0.66 22.68

C-2 632.26 11.75 0.68 1.34 46.05

C-3 1189.91 4.23 0.46 1.80 61.86

C-4 2031.28 2.10 0.39 2.19 75.26

C-5 1289.94 1.43 0.17 2.36 81.10

C-6 1866.68 0.56 0.10 2.46 84.54

C-7 1932.89 0.26 0.05 2.51 86.25

C-8 1948.58 0.19 0.03 2.54 87.28

C-9 2258.17 0.05 0.01 2.55 87.63

C-10 2925.31 0.12 0.03 2.58 88.66

sol. Barren 0.01 2.59 89.00

sol. Lavado 0.03 2.62 90.03

residuo 0.31

Cab. Calculada 2.93

% Recuper. 90.03

Figura 3. Grafi co de extracción de oro respecto al tiempo de cianuración


27



CONCLUSIONES

En proyectos de cianuración en pilas, es recomendable eje-

cutar previamente escalamientos piloto, como es el caso de

la cianuración en columnas alta. La información a obtener en

esta operación piloto servirá de base para el procesamiento

de los minerales en el ámbito industrial.

Los resultados del trabajo experimental en laboratorio (agi-

tación y columna) inicialmente han demostrado que la cianu-

ración en pilas es la metodología adecuada para la extracción

de oro de los minerales del yacimiento. Al ser necesario un

escalamiento en los parámetros de operación, se ejecutó la

prueba de cianuración en columna alta, en la que se evaluó

el efecto simultaneo de la altura de la pila y el tamaño de mi-

neral.

De esta manera, el balance metalúrgico indica que trabajan-

do a una altura de columna de 6.7m, con mineral chancado

conunaleydecabezade2.56g/TMdeoro,amenos8pul-

gadas, con un ciclo de irrigación de 91 días, se obtuvo una

extracciones de 90.03 % del oro total, lo que demuestra que

se trata de un mineral con buena porosidad y apto para ser

tratado por cianuración en pilas.

REFERENCIAS

[1] FLEMInG, C.A. y wYsLoUZIL B.M. (1997)

Procesamiento de Minerales Auríferos.

Gold workshop. Las Vegas, UsA

[2] Kappes, Cassiday & Associates (1996)

“Final Metallurgical Testwork Bulk Addit sample”

Lima, Perú. (Informe Privado)

[3] “Informes de Investigación Metalúrgica realizados en el

departamento de Química - Metalúrgica Tecsup”. (2000-

2008)

Lima, Perú. (Informes Privados).

ACERCA DEL AUTOR

Jorge Castillo Migone es ingeniero

metalúrgico. Investigador en el área

del procesamiento de los minerales.

Con experiencia laboral en investiga-

ción metalúrgica y en plantas de be-

neficio de minerales. Estudios de es-

pecialización en Gestión Ambiental y

recursos naturales. ha participado en

programas de capacitación y pasan-

tías en diversas Unidades Mineras en el Perú. Docente del curso

Procesamiento de Minerales, consultor en el área de servicios a

la Industria, Capacitación Continua y Campus virtual en Tecsup.

Expositor en eventos organizados por Instituciones del sector

minero–metalúrgico nacionales e internacionales..

28


Rafael Vilca, Manuel Manyari

Ahorro de energía por control automático de máxima demanda

Energy saving by maximum demand automatic control

Resumen

El uso eficiente de la energía eléctrica y la auditoría energé-

tica ha tomado gran importancia en los últimos años, gracias

al ahorro en costos de producción que estas representan.

Auditoria energética consiste en la recolección de datos so-

bre el suministro y consumo de todas las formas de energía,

con el propósito de evaluar y cuantificar las posibilidades de

ahorro de esta. Un parámetro de medición importante es la

máxima demanda que representa la potencia máxima con-

sumida en un mes, la cual afecta de forma directa en el costo

de operación de un potencial cliente. Por lo antes expuesto,

es importante un control de la máxima demanda y energía

consumida para reducir los costos asociados al consumo de

energía eléctrica. En este trabajo se analizará las posibilida-

des de ahorro de energía logrado con el control de la máxima

demanda, donde se implementa un sistema automático de

control que adquiere datos mediante un medidor de energía,

procesa los datos asociados empleando Excel - oPC y toma

una acción de conexión o desconexión de cargas predeter-

minadas mediante PLCs, según las variaciones de consumo

durante periodos de observación.

Abstract

The efficient use of both electrical energy and the audit ener-

getic has taken great importance in the last years, thanks to

the saving in production costs that these represent. Audit

energetic consists in the data collecting about the provision

and consumption of all energy way, in order to evaluate and

to quantify the possibilities of saving this one. An important

measurement parameter is the maximum demand that re-

presents the maximum power consumed in a month, which

affects directly in the operation cost of a client. Due to expo-

sed, a control of both the maximum demand and consumed

energy is important to reduce the associated costs to the

electrical power consumption. In this paper, we will analyze

possibilities of energy saving with control of maximum de-

mand, where an automatic control system is implemented

and collects data by a power meter, that processes the asso-

ciated data using Excel - oPC and takes action for connecting

or disconnecting predetermined loads by means of PLCs, ac-

cording to the consumption variations during the observation

periods.

Palabras claves

Ahorro de energía, máxima demanda, oPC, Automatización.

Key words

Energy saving, maximum demand, oPC, automation.

INTRODUCCIÓN

Debido al crecimiento industrial que ha experimentado nues-

tro país, el uso eficiente de la energía eléctrica ha tomado gran

importancia por el ahorro en costos de producción que éstas

representan en las empresas. Durante el período 2001-2008 la

demanda local aumentó en 32.2%, mientras que la oferta en

nueva generación solo creció en 11.3%, reduciéndose la reser-

va de manera significativa (aprox. 500 Mw). La pérdida de la

reserva eléctrica durante el mismo período de 50% a 30%, llega

a menos de 10% en las horas punta, que se suman a las restric-

ciones en el suministro de gas natural a las centrales térmicas

en horas punta (18 a 23 horas) por la congestión en el gaseo-

ducto de humay (Ica) a Lima, que tiene una capacidad máxima

de transporte de 290 millones de pies cúbicos. Esto representa

un equivalente de 200 Mw de menor generación a gas natu-

ral que se sustituye con los precios del diesel que cuesta entre

20% a 25% más caro que el precio internacional del petróleo.

Por tanto, nos encontramos ante un leve problema energético,

lo cual repercute en el consumo de los usuarios finales, hablan-

do específicamente del área industrial.

Toda industria tiene un contrato energético con las empresas

distribuidoras o generadoras de energía. Para ello cuentan con

un contrato de máxima demanda estimada. normalmente las

29


VILCA, rafael, MAnYArI, Manuel. “Ahorro de energía por control automático de máxima demanda”

empresas no llevan un control de su máxima demanda y casi

siempre sobrepasan este límite establecido, por lo que se ven

obligados de añadir un costo por exceso de consumo.

El tiempo en que mayormente se dan estos casos de exceso

son en la horas punta, pues es el momento en que la mayoría

de cargas ingresan en el sistema y el consumo es mayor, ade-

más es el momento en que la energía es más costosa, debido

a que se insertan en el sistema interconectado, otras fuen-

tes de generación de menor eficiencia. Todo esto hace que

la energía tenga mayor precio y también que las empresas

se vean obligadas a optimizar sus sistemas para el consumo

de energía.

Auditoría Energética puede definirse como una actividad de

evaluación independiente y de asesoramiento de la adminis-

tración y de la técnica, centrada en el examen y evaluación

de la adecuación, eficiencia y eficacia del consumo de todas

las formas de energía, así como de la calidad del desempe-

ño de las unidades en relación con la eficiencia energética y

planes, metas, objetivos y políticas definidos para ésas. Uno

de la parámetros de medición de gran importancia en el aná-

lisis de consumos energéticos es la máxima demanda, que

representa la potencia máxima consumida durante un mes,

la cual hará variar el promedio mensual de consumo y, como

consecuencia, el cliente pagará un valor mayor si dicho pro-

medio es elevado.

Por lo antes expuesto, es importante un control de la máxima

demanda y de la energía consumida para reducir los costos

asociados al consumo de energía eléctrica. Por otro lado, las

tendencias actuales de automatización pueden servir como

herramienta de apoyo al control de máxima demanda en

forma automática, a través del uso de PLCs y herramientas

de intercambio de datos en entorno windows como oPC.

En este trabajo se analizarán las posibilidades de ahorro de

energía y se aplicará el control de máxima demanda, imple-

mentándose un sistema automático de control que adquiera

datos mediante un medidor de energía; procesa los datos a

observar empleando una hoja de Excel y comunicación oPC

para tomar una acción de conexión o desconexión de cargas

predeterminadas mediante PLCs, según las variaciones de

consumo durante periodos de observación y parámetros de

configuración pre-establecidos.

FUNDAMENTOS

El control de la máxima demanda para un ahorro de energía

es principalmente importante en los sectores industriales y

de servicios, que muestran un consumo intensivo de energía e

inquietud de minimización de gastos en operación.

Existen metodologías para el monitoreo y control de la máxi-

ma demanda en cumplimiento a la norma “opciones tarifarías

y condiciones de Aplicación de las tarifas a usuarios final” (osi-

nerg no 236-2005 del 23-08-2005). Por lo que excederse en el

consumo de la máxima demanda por un periodo mayor de 15

minutos, implica un incremento de costo de facturación men-

sual y que se mantendrá por un periodo de 6 meses.

Es de suma importancia el control de la máxima demanda y

rechazo de carga automático a través de la implementación de

un medidor de energía y enlazado a un PLC que opere la desco-

nexión de cargas preseleccionadas para que no sobrepasemos

la potencia máxima preajustada.

¿Por qué controlar la demanda?

La factura mensual de energía eléctrica tiene los siguientes cobros,

según la opción tarifaria: por energía consumida (común para

todas las tarifas) por potencia consumida en su empalme (BT2 y

MT2), por la máxima demanda registrada (BT3, BT4, MT3, MT4).

¿Cómo se cobra la energía?

A continuación se realiza un ejemplo comparativo para un

cliente BT3. se ha tomado como supuesto que el perfil de con-

sumo de este cliente es el mismo durante todos los días del mes,

según lo muestra la Tabla 1. La tarifa BT3 considera 3 cobros:

Cargo fijo ($/mes), que es independiente del consumo; ener-

gíaconsumida($/kWh),quecorrespondegráficamentealárea

bajolacurvadedemanda,osea,E[kWh]=P[kW]*T[h];demanda

máximaregistradadurantetodoelmes($/kW/mes).

Sin SCD Con SCD

Energía (kwh) 7,650 7,650

Dda. Máxima (kw) 22 12

Tabla 1. Ejemplo de perfil de consumo en un cliente.

Al implementar el sistema de Control de Demanda “sDC”, la

energía consumida no varía, debido a que el consumo se pue-

de redistribuir en el tiempo aplanando la curva de demanda. La

potencia máxima demandada disminuye, ya que se limita a un

valor predefinido por el usuario. En el caso del ejemplo se utilizó

un valor máximo de 12 (Kw).

30



Los montos que la compañía de distribución eléctrica factu-

rará, para el caso del ejemplo, por los conceptos antes men-

cionados son los siguientes, (Tabla 2):

Precio total ($) Ahorro (%)Sin SCD Con SCD

Cargofijo($/mes) 689 689 0%

Energía($/kwh) 166,036 166,036 0%

Cargo demanda máxima($/kw/mes)

169,958 94,421 44%

TOTAL 336,682 261,145 22%

Tabla 2. Montos de facturación del ejemplo presentado.

La ley establece que el “horario punta” del sistema se extien-

de desde las 18h00 hasta las 23h00 todos los días hábiles.

En este horario se aprecia un aumento de demanda debido

principalmente a los consumos de energía para calefacción

e iluminación.

En cumplimiento a la norma “opciones tarifarías y condi-

ciones de Aplicación de las tarifas a usuarios final” (osinerg

no 236-2005 del 23-08-2005), se indica: para las opciones

tarifarías MT3-MT4-BT3-BT4 el medidor registra la máxima

demanda en “hora punta” y en “hora fuera de punta” por un

periodo de 15 minutos y determina:

Potencia Activa de Generación (PAG). Es la máxima poten-

cia consumida durante el mes de facturación en Kw. en hora

punta o fuera de punta.

PAG=Máx.Demanda

Potencia de Distribución (PD). La facturación de potencia

por uso de las redes de Distribución será determinada por el

promedio de los dos valores más altos de la máxima deman-

da en los últimos seis meses incluido el mes actual que se

factura.

PD=(Máx.Dem.1+Máx.Dem.2)/2

en un período de 6 meses.

Es decir, a máxima demanda mayor será la facturación por

potencia de generación y distribución y esta será facturada

por un periodo de 6 meses.

se podrá disminuir la facturación de las siguientes formas:

• Disminuyendo la máxima demanda en “horas fuera de punta”.

• Disminuyendolamáximademandadaen“horasdepunta”.

• Supliendolademandacongrupogeneradoroenergíaal-

ternativa.

De las opciones presentadas, se considera factible para el usua-

rio la reducción de la demanda máxima dentro y fuera de “horas

punta” mediante un sistema automático que permita registrar

los datos en línea sobre el consumo instantáneo de potencia y

proyectar la demanda máxima para poder controlar antes de

los 15 minutos.

PROCEDIMIENTO

Las tendencias actuales de automatización, tales como contro-

ladores e interfases de comunicación, fueron elegidas como

herramienta de apoyo al control de máxima demanda de un

circuito de motores en forma automática, a través del uso de

un PLC CompactLogix L32E de Allen Bradley, el cual posee un

puerto de comunicación Ethernet.

También se aplicaron herramientas de intercambio de datos en

entorno windows como ole for Process Control, oPC, el cual

permite el intercambio de datos en tiempo crítico entre aplica-

ciones windows. La Figura 1 muestra un diagrama del sistema

de control automático de máxima demanda implementado en

el presente trabajo.

Figura 1. Diagrama del sistema de control de máxima demanda.

31



Fue tomado como circuito experimental de monitoreo un

conjunto de motores trifásicos, los cuales representan una

carga de 0 a 3.1 Kw. El circuito de alimentación a los motores

depende de un sistema de mando por contactores de 220VAC

y 24VDC para el mando local y remoto (vía PLC), respectiva-

mente. El circuito de alimentación trifásica es monitoreado

por un medidor de energía ELsTEr, modelo A1500. Los datos

del medidor son accesibles automáticamente a una plantilla

de cálculo en Excel mediante la interfase de comunicación del

medidor. En el medidor se realiza la proyección de demanda

en “horas punta” y “horas fuera de punta” tomando el reloj de

la PC durante periodos de observación establecidos. En dicha

plantilla se pueden visualizar los principales parámetros de

medida del medidor de energía, según Figura 2.

Figura 2. Aplicación en EXCEL de los parámetros del Medidor de Energía

La plataforma de comunicación de la familia de PLCs Com-

pactLogix de Allen Bradley se encuentra en el software rs-

Linx, el cual permite la comunicación de PLCs su servidor

remoto oPC. Mediante el software oPC Datahub se confi-

guró un Bridge oPC entre Excel y rsLinx, (según Figura 3),

que permite el intercambio de datos bidireccional entre el

PLC CompactLogix y la plantilla de monitoreo del medidor

radicada en Excel.

Figura 3. Configuración del Bridge OPC entre RsLinx y Excel implemen-

tado en OPC Data Hub

En las tareas del PLC se llevó a cabo la implementación de una

lógica con señales comando al circuito de control de motores,

específicamente a los contactores de 24VDC y 220VAC, lo que

permite la conexión o desconexión de cargas progresivamen-

te, según el consumo de potencia instantáneo y proyección de

máxima demanda en intervalos de tiempo, según Figura 4.

Figura 4. Gráfico de tendencias en RsView del diagrama instantáneo de cargas

RESULTADOS

Empleando el sistema de control automático se consigue regis-

trar los datos de la energía instantánea consumida, así como

programar un sistema de supervisión sobre una red Ethernet,

teniendo acceso a los datos del medidor en un nivel superior de

automatización. se consideró la implementación, en el software

de supervisión, de un gráfico de tendencias de las cargas ins-

tantáneas, así como la programación de los límites de demanda

permitidos (ver Figura 5), y los “horarios punta”. De tal forma se

implementa un sistema de control de máxima demanda con

flexibilidad de configuración hacia el operador del circuito, me-

diante el software de supervisión rsView.

Figura 5: Pantalla de supervisión en RsView del sistema de control de

máxima demanda

En el sistema de mando fueron realizadas diversas pruebas con

distintas cargas, respondiendo de forma eficaz a los paráme-

32


de confi guración dados, donde el sistema desconecta cargas

gradualmente en dependencia del circuito asociado con el

fi n de no interferir en la operación del proceso. El tiempo de

respuesta del sistema de control de demanda es desprecia-

ble, luego del cálculo de la demanda proyectada según los

datos adquiridos, (ver Tabla 3). Cabe destacar que la actuali-

zación de datos enviados desde el medidor hacia el sistema

de control fue establecida a un tiempo de refresco de 1 min,

tiempo sufi ciente para el procesamiento de datos de acuer-

do a los intervalos de observación de 15 min para la máxima

demanda.

Parámetro Valor Unidad

Voltaje Fase - neutro r 224.1 V

Voltaje Fase - neutro s 225.0 V

Voltaje Fase - neutro T 225.5 V

Corriente Fase - neutro r 0.487 A

Corriente Fase - neutro s 0.501 A

Corriente Fase - neutro T 0.490 A

Frecuencia 59.91 hz

Potencia Aparente 0.034 KVA

Potencia Activa 0.068 Kw

Potencia reactiva 0.203 KVAr

Tabla 3. Valores instantáneos adquiridos del Medidor de energía,

necesarios para la proyección de la demanda del circuito en un periodo

de observación.

CONCLUSIONES

• Esposibleimplementarsistemasautomáticosdecontrol

de máxima demanda usando las tecnologías existentes

en plantas industriales, tales como PLCs, medidores de

energía y software compatible.

• Medianteestrategiasdeahorroenergéticoesposibledis-

minuir costos de producción industrial de forma sencilla

y sin sustancial inversión adicional.

• Laimplementaciónyexplotacióndelascomunicaciones

industriales es un punto importante en la integración

de sistemas de control de un proceso industrial pues, en

ellas radica su fl exibilidad y expansibilidad.

Agradecemos el apoyo brindado a los estudiantes de Elec-

trotecnia Industrial: sadin Valdivia, oskar Basurco, Miguel

Yáñez y Guillermo Vivanco, ya que sin ellos no hubiera sido

posible el desarrollo del presente trabajo.

REFERENCIAS

[1] “opciones tarifarías y condiciones de Aplicación de las

tarifas a usuarios fi nal”. norma osinerg no 236-2005. Minis-

terio de Energía y Minas.

[2] GÓMEZ, A. (2002) sistemas Eléctricos de Potencia, Pearson

Prentice hall.

[3] MAnYArI, M. h. (2008). “Implementación de Controladores

en Matlab y PLC con Comunicación oPC Aplicado a Plantas

Industriales”, Investigación Aplicada e Innovación I+i, TEC-

sUP, Vol 2 no 2.

ACERCA DE LOS AUTORES

rafael Vilca es Master en Economía

con mención en Gestión Financiera

Empresarial e Ingeniero Mecánico

Electricista. ha desarrollado diseño de

máquinas eléctricas, mantenimiento

electromecánico en generadoras, lí-

neas de distribución y subestaciones

en Elecsur Industrial; fue residente

electromecánico para el montaje de

la planta evaporadora de leche El Alto de propiedad de GLo-

rIA s.A., cuatro años como responsable de la elaboración y

ejecución de los planes de mantenimiento de la maquinaria

del Ministerio de Agricultura; expositor en el área de diseño y

mantenimiento de sistemas de potencia en media y alta ten-

sión. Actualmente es docente del departamento de Electrotec-

nia en Tecsup Arequipa.

Manuel Manyari es Ingeniero Electró-

nico y Master en Ciencias en Ingenie-

ría Eléctrica. ha presentado y revisado

artículos técnicos en eventos como:

Conference on Control Applications

2007, American Control Conference

2008, InTErCon, entre otros. Desa-

rrolló proyectos integradores para la

Marina de Brasil, Petrobras y empre-

sas mineras locales. Desde 2007, labora en TECsUP – Arequipa,

está a cargo de cursos del Programa de Formación regular,

Programas de Especialización y cursos a empresas industriales

nacionales y extranjeras.


33


Walter Montoya, Luis Sánchez

Innovación tecnológica en la fabricación de oxicloruro de cobre a partir de soluciones de lixiviación de

minerales de cobre

Technological innovation in the production of copper oxyclorure from leaching acid solutions

Resumen

El objetivo de la investigación aplicada es determinar las con-

diciones de fabricación de oxicloruro de cobre, producto que

se aplica en la agricultura como fungicida. Existen diversas

formas de su fabricación, tradicionalmente a partir de cha-

tarra de cobre; el alcance del proceso de fabricación que se

propone es a partir de soluciones provenientes de lixiviación

de minerales oxidados de cobre.

La metodología de trabajo se desarrolló mediante un proce-

so experimental de laboratorio simulado en tres etapas, uti-

lizando como insumos cloruro de sodio, chatarra de fierro y

aire. El trabajo experimental incluyó la determinación de los

efectos de la acidez, tiempo, concentración de naCl y dosifi-

cación de cemento sobre la cinética y rendimiento de con-

versión de Cuso4 a CuCl, para la primera etapa del proceso.

En una segunda etapa se disuelve el CuCl en solución calien-

te de naCl, evaluándose el tiempo, la temperatura y la con-

centración de la salmuera. El proceso concluye en una etapa

de oxidación del CuCl para formar el precipitado de oxiclo-

ruro que es evaluado mediante pruebas de ciclo cerrado. se

determinan los efectos del circulante de CuCl y cemento,

permitiendo comprobar la viabilidad técnica del proceso y

las ventajas con respecto de otros procesos en cuanto a los

principales insumos necesarios.

Los resultados obtenidos en la investigación aplicada sirven

de base para la implementación del proceso propuesto en

el ámbito industrial. La calidad del oxicloruro a producirse

está en el orden del 55 – 58% Cu, 16 – 18% Cl, con granulo-

metría menor a 10 micrones, cumpliendo en este punto con

las especificaciones del producto. Además, se estima que por

1 kg de cobre en solución tratado se producirán 1.8 kg de

oxicloruro, por lo que se requiere 0.83 kg de fierro y 1.3 Kg

de naCl.

Abstract

The objective of the applied research is to determine the

production conditions of copper oxychloride, product

that is applied in agriculture as fungicide. There are di-

fferent ways to produce it from copper scraps materials;

the production process proposed is from solutions of lea-

ching acid of copper.

The method was developed through an experimental

process in laboratory in three stages, using sodium chlori-

de, iron scrap and air the experimental work included the

determination of effects of acidity, time of reaction, naCl

concentration and dosage of cement over the kinetic and

performance of Cuso4 conversion to CuCl, for the first sta-

ge of the process.

In the second stage, CuCl is dissolved into a hot solution of

naCl. we evaluated the time of reaction, temperature and

concentration of sodium chloride. The process concluded

with a stage of oxidation of CuCl in order to form the oxy-

cloride that is evaluated in a locked cycle test. The effects

of CuCl charge and cement are determined, allowing to

probe the technical feasibility of the process and its ad-

vantages.

The results obtained in the applied research are impor-

tant to implement the process at an industrial level. The

quality of the oxychloride is in average 55 to 58% Cu and

16 to 18% Cl, with a size of minus 10 microns, complying

with the specifications of the commercial product. Also, it

has been calculated that 1 kilo of copper in solution gives

1.8 kilos of oxychloride, demanding 0.83 kilos of iron and

1.3 kilos of naCl.

Palabras claves

Cimentación, lixiviación, conversión, pruebas de ciclo ce-

rrado, pruebas discontinuas, precipitación, cinética.

34


sánChEZ Luis, MonToYA walter. “Innovación tecnologica en la fabricación de oxicloruro de cobre a partir de soluciones de lixiviación de minerales de cobre”

Key words

Cementation, leaching, conversion, locked cycle test, batch

test, precipitation, kinetic.

INTRODUCCIÓN

La alternativa de producir sales de cobre a partir de la lixivia-

ción de minerales oxidados ha sido planteada a los produc-

tores mineros en los últimos años a fin de aumentar el valor

agregado del mineral. En el orbe nacional las menas oxidadas

de cobre son lixiviadas para luego producir cátodos, cemento

o sulfato de cobre.

Con respecto a los yacimientos próximos a la costa, con re-

lativa facilidad para conseguir cloruro de sodio y chatarra de

fierro, se plantea un proceso no convencional con el fin de

producir oxicloruro, del cual se tiene antecedentes de estudio

en el norte de Chile.

El oxicloruro tiene aplicaciones en los cultivos de hortalizas,

papas, frutales, café y otros para combatir plagas de hongos.

La aplicación de este producto es fundamentalmente como

fungicida criptogámico para eliminar algunos microorganis-

mos que atacan a los frutales, cafetales, semillas y cultivos

de pan llevar, otro uso es como pigmento. El uso actual en el

orbe nacional es reducido, aunque existe, principalmente, un

mercado potencial de exportación al grupo andino.

El presente artículo constituye un estudio para determinar la

viabilidad técnica del proceso, evaluándose las variables y el

diagrama de flujo que nos permiten estimar los resultados en

un circuito continuo.

FUNDAMENTOS

El oxicloruro de cobre es un compuesto cristalizado confor-

mado por: aCuo, bCuCl2, ch

2o, en el que varía el valor de los

coeficientes a, b y c de acuerdo al procedimiento de fabrica-

ción.

Los métodos de fabricación dependen fundamentalmente

de los insumos elegidos o disponibles. Los procesos conven-

cionales que se trabajan en las plantas instaladas en Lima

parten de virutas de cobre y emplean ácido clorhídrico. A

continuación resumimos brevemente los métodos disponi-

bles y conocidos en el país.

a) Metodología del sulfato de Cobre

Este método consiste en diluir en agua caliente, a 82ºC, cris-

tales de sulfato de cobre; luego se disuelve en cloruro de

sodio para formar el cloruro cúprico (CuCl2). A esta solu-

ción caliente se le añade roca calcárea (CaCo3) finamente

pulverizada para neutralizar la acidez proveniente del sul-

fato de cobre y del cloruro de sodio, con lo que se alcanza

un ph entre 3.5 a 4.0. Después, se inyecta aire a la pulpa,

para producir la precipitación de cristales de oxicloruro de

cobre. La pulpa se filtra a presión, luego se lava con agua

caliente a 70ºC en el mismo filtro, finalmente se seca y se

desmenuza para luego envasar con el fin de su comerciali-

zación.

La fabricación del oxicloruro de cobre se basa en las si-

guientes reacciones:

Cuso4 + 2 naCl ➜ na2so4 + CuCl2

2 na2so

4 + 3 CuCl

2 + 2 CaCo

3 ➜ 4 naCl + 2 Cuo . CuCl

2 + 2

Caso4 + 2Co

2

El sulfato de calcio que aún acompaña al oxicloruro en el

filtro por ser soluble en agua, se elimina durante la opera-

ción de lavado. El cloruro de sodio, que también está pre-

sente como impureza por ser soluble, del mismo modo se

elimina en la operación de lavado.

Con esta metodología se obtiene un producto de oxicloru-

ro de cobre que contiene entre 17 a 19% cobre, porcentaje

bajo, debido principalmente a las reacciones químicas que

intervienen, calidad de la caliza y restos de sulfatos y clo-

ruros insolubles que quedan con el oxicloruro después del

filtrado.

b) Metodología del ácido clorhídrico

Este método consiste en hacer reaccionar retazos de cobre

metálicoconácidoclorhídricodiluidoa60g/L,mediante

la inyección de aire comprimido para agitar la solución, lo

que permite acelerar la reacción. Cuando la solución alcan-

zaunpH=3.0,seproducelaprecipitacióndefinoscristales

de oxicloruro de cobre por la presencia de oxígeno sumi-

nistrado por el aire. La pulpa obtenida se filtra, el queque se

somete a secado, se desmenuza, y luego se envasa para su

comercialización.

El método permite utilizar cobre electrolítico (chatarra lim-

pia) y ácido clorhídrico, de acuerdo con las siguientes reac-

ciones:

4 Cu + 2 hCl + 2 o2 ➜ CuCl

2 + 3 Cuo + h

2o

35



Esta reacción procede en medio ácido con ph menor a

3, y si este ph mayor a 3, se produce la precipitación de

cristales.

2 [CuCl2 + 3Cuo] + 7 h

2o ➜ 6 Cuo . 2CuCl

2 .7 h

2o

El oxicloruro de cobre que es insoluble en agua, al ser so-

metido a filtración queda en la tela del filtro. El ácido clor-

hídrico remanente queda en la solución y es eliminado

durante el filtrado.

Con esta metodología se obtiene oxicloruro de cobre

conteniendo entre 57 - 59% de cobre, porcentaje alto y

de gran pureza.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El procedimiento que presentamos es innovador respecto a

los métodos tradicionales antes descritos, pues utiliza como

materia prima las soluciones obtenidas en los procesos de

lixiviación y fue desarrollado experimentalmente.

En la Figura 1 se presenta un diagrama de bloques del proce-

so al que denominamos de “tres etapas”; una primera etapa,

el cobre presente como sulfato en la solución de lixiviación

se convierte parcialmente a cloruro cuproso en presencia de

naCl y cemento de cobre, con quien comparte en 50% la con-

versión. El CuCl queda como un precipitado mezclado con el

exceso de cemento de cobre.

Cuso4 + 2 naCl + Cu ➜ 2 CuCl + na

2so

4 (1)

El cemento requerido para el proceso se produce de la reduc-

ción del Cuso4, remanente de (1) con chatarra de fierro que

complementa la primera etapa. se filtra y se lava el cake de

CuCl.

b) La segunda etapa trabaja con el cake “CuCl - Cemento Co-

bre”. Consiste en una disolución caliente del CuCl con sal-

muera de naCl después del cual queda como residuo el

exceso de cemento.

CuCl + naCl ➜ CuCl. naCl (2)

Luego de disolver, se filtra para obtener una solución rica

de CuCl, a fin de separar el cemento de cobre que continua-

rá utilizándose en el proceso.

c) La tercera etapa consiste en la oxidación de la solución que

contiene CuCl, empleando oxígeno del aire insuflado para

formar el oxicloruro, que se separa por filtración.

6 CuCl + 3 h2O + 3/2O

2 ➜ 3

Cu(oh)2 CuC + 2 CuCl

2

La solución que contiene el cloruro cúprico y cloruro de so-

dio se utiliza para cerrar el circuito en la disolución, con lo

cual ocurre una reconversión del CuCl2.

CuCl2 + Cu(cemento) ➜ CuCl

d) La etapa concluye con el filtrado y secado del oxicloruro al

que se le debe añadir reactivos para mejorar su adhesivi-

dad a las plantas.

La reacción general del proceso es:

Cuso4 + 2 naCl + 3 Cu + 3 h

2O + 3/2O

2 ➜

3 Cu(oh)2 . CuCl + naso

4

RESULTADOS

Pruebas batch

En el trabajo experimental se efectuó inicialmente la lixiviación

en columnas, con solución de acido sulfúrico de un mineral oxi-

dado que contiene 2% de cobre, del que se obtuvo soluciones

cosechascon43y20g/Ldecobre,quecontienenimpurezasde

aluminio, zinc y fierro, principalmente.

Figura 1. Diagrama del proceso de producción de oxicloruro

36



El equipo utilizado para la preparación del oxicloruro está

constituido por planchas de calentamiento y agitación

magnética, agitador orbital de frascos, línea de aire compri-

mido y burbujeador, filtros a vacío y accesorios de vidrio.

se efectuó una serie de pruebas discontinuas comparati-

vas y secuenciales, para delinear las principales variables

del proceso. Los detalles se presentan en la Tabla 1.

Los resultados obtenidos permiten apreciar que el proce-

dimiento funciona igual para soluciones con 43 ó 20 g/L

de Cu, con lo que se obtiene oxicloruro de composición

promedio de 58% Cu y 18% Cl y que corresponde, aproxi-

madamente, a dos fórmulas del producto final:

• 3Cu(OH)2 . CuCl

2 con 59.5% Cu y 16.6% Cl

• CuCl2 . 3Cuo . 2h

2o con 55.1% Cu y 20.6% Cl

observamos, en el desarrollo de las pruebas, que la acidez

inicial de la solución, la dosificación del cemento, tiempo

de agitación, la temperatura, el ph, la granulometría del ce-

mento, son algunas variables de consideración en la preci-

pitación de CuCl de la primera etapa.

La concentración del naCl, tiempo de disolución y proporción

de cemento, influyen en la segunda etapa, con lo que debe

mantenerse a un ph menor a 4.

Evaluación de Variables

se seleccionan algunas variables que son de importancia para

el proceso planteado.

Primera etapa

a) Influencia de la acidez en la conversión:

Las soluciones ricas de lixiviación contienen ácido rema-

nente en cantidades controlables en el desarrollo de la lixi-

viación. se efectuaron pruebas comparativas de conversión

concontenidosdeácidosulfúricode3hasta50g/L.

En la Figura 2 se muestra la variación del rendimiento de

CuCl, a partir del Cu+2 inicial y la variación porcentual de la

disolución adicional del cemento con respecto al Cu+2 ini-

cial. se observa que, con bajos contenidos de ácido libre,

es mejor la conversión de CuCl, siendo menor la disolución

adicional de Cu+2.

Tabla 1. Resultados de pruebas batch de producción de oxicloruro

MUESTRAPRUEBA BATCH

No 1 No 2 No 3 No 4 No 5

SoluciónLixiv.Cu(g/L) 43.00 43.00 20.10 20.0 20.10

SoluciónacementacionCu(g/L) 19.60 12.20 10.00 8.10 15.00

SolucióndeoxidaciónCu(g/L) 8.70 9.40 12.50 19.90 5.00

oxicloruro

Cu % 59.60 55.20 58.40 58.60 58.10

Cl % 23.00 17.70 16.50 16.80 16.90

CONDICIONES DE OPERACIÓN

Etapa de Conversión

% naCl 6.0 5.4 7.5 2.5 2.5

Relación(Cuº/Cu+2inicial) 1.2 1.1 1.0 1.2 1.5

Tiempo de Agitación (horas) 2.0 2.0 2.0 2.0 0.4

Temperatura (ºC) 20.0 40.0 20.0 20.0 20.0

ph final 4.0 4.0 4.5 3.0 3.0

Etapa de Disolución

% naCl 1.0 10.0 20.0 15.0 15.0

Tiempo de Agitación 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

Temperatura (ºC) 60.0 70.0 70.0 60.0 60.0

Etapa de Oxidación

Tiempo aireación 1.0 2.0 2.0 1.5 1.5

37


se observa en las soluciones con un ph de 3, la formación

de otros compuestos de metales no deseados, en este

caso de aluminio y fi erro. En estas condiciones, se sugiere

trabajarcon5a8g/Ldeacidez.

b) Infl uencia del cemento de cobre

En la fi gura 3 se presenta el rendimiento de conversión

de Cuso4 o CuCl, variando el tiempo de agitación de 0.5

a 2 horas, para tres diferentes proporciones (r) de Cuº

como cemento respecto del Cu+2 inicial.

se puede apreciar que la cinética de conversión se incre-

menta notablemente con los mayores valores de r.

Por estequiometría del proceso se requiere convertir no

más del 30% Cu+2 (inicial) en la primera etapa, siendo el

porcentaje restante cementado a Cuº. Esta condición nos

permiteseleccionarlosparámetrosdeR=1.5yeltiempo

de agitación de 30 minutos.

c) Infl uencia de la concentración de naCl

En la Figura no 4 se aprecia la variación del rendimiento de

conversión total con respecto al % naCl de la solución, para

tres diferentes valores de r.

La disminución del rendimiento, a partir del 3% de naCl,

ocurre por la disolución del CuCl formado en el exceso de

naCl. El valor de 2% naCl nos asegura la conversión con una

mínima disolución en la primera etapa.

Figura 2. Infl uencia de la acidez en el rendimiento de conversión y en la disolución adicional del cemento.

Figura 3. Infl uencia de la relación Cuª/Cu+2 en el rendimiento y cinética de la conversión CuSO4 a CuCI

100%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Tiempo de Agitación (min)


Cu ad. Dis/Cuº inicial

Cu=1/Cu=2 inicial10

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

20 30 40 50

H2SO4 (gr/lt)

38



Segunda Etapa

a) solubilidad del CuCl en salmuera

se efectuaron pruebas para determinar la curva de solu-

bilidad del CuCl por solución de naCl a temperaturas de

20 – 80ºC, con y sin presencia de iones Cu+2 . Los resulta-

dos se presentan en las Figuras 5a y 5b.

• Seobservaquetemperaturasentre45a55ºCsonsufi-

cientes para disolver el cloruro cuproso que se estima

formar en la primera etapa, manteniendo la concen-

tración de 12 a 15% naCl.

b) Tiempo de disolución:

• Enlaspruebasbatchseobservaqueeltiempodedi-

solución es rápido y no tiene mucha importancia a

temperaturas entre 50 y 70ºC, pues ocurre en menos

de dos minutos.

• Enlaprimerapruebacíclicaseobservaqueeltiempo

de disolución se tiene que ampliar unos minutos más

para la reconversión de CuCl2 y disolución del CuCl

formado se estima que 5 minutos son sufi cientes.

Pruebas de Ciclo Cerrado

Prueba No 1

Luego de las pruebas batch, se efectuó una primera prueba

cíclica, método comúnmente aplicado en la evaluación de

circuitos de concentración de minerales. se aplicó esta técnica

en el plano de frascos, para determinar el efecto de los circulan-

tes de Cu(cemento) y de la solución de salmuera con cloruro

cúprico, en la calidad del producto fi nal, por la formación de

algún compuesto no detectado en las pruebas discontinuas.

Los resultados y el diagrama se presentan en la Tabla 2 y en la

Figura 6.

• Observamosquelasoluciónderecirculaciónenelquinto

ciclo presenta una elevada concentración de cobre, lo que

manifi esta un desbalance del circuito y que es ocasionado

por un tiempo insufi ciente de agitación para la reconver-

sión de CuCl2 a CuCl en la segunda etapa.

• Eneltercercicloysiguientesseobservalatendenciaafor-

mar un compuesto del tipo hidróxido en la superfi cie del

cemento remanente durante el lavado, que se arrastra a la

etapa de oxidación, impurifi cando al oxicloruro.

Prueba No 2

• Luegodeevaluartodaslosvariablesdelaprimeraprueba

cíclica, defi nimos las condiciones óptimas de operación,

efectuando una segunda prueba de ciclo sin mayor modifi -

cación en el diagrama de fl ujos. Ver Tabla 3.

• Seobservaqueelsistematiendealograrelequilibrobus-

cado en el quinto ciclo, manteniéndose la solución de recir-

culación con contenidos de cobre no mayores del 50% de

la carga al circuito, de acuerdo a lo esperado.

Figura 4. Infl uencia de la concentración de NaCI en obtención de CuCI para diferentes relaciones (R)

R = 0.5

R = 1

R = 1.51 2 3 4

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

39



Figura 5b. Curvas de solucibilidad CuCI en Salmuera, con iones Cu+2

Figura 5a. Curvas de solucibilidad CuCI en Salmuera, sin iones Cu+2

15.0% NaCl

12.5% NaCl

10.0% NaCl

7.5% NaCl

Temperatura ºC

100

1

2

3

4

5

6

7

20 30 40 50 60 70

15.0% NaCl

12.5% NaCl

10.0% NaCl

7.5% NaCl

Temperatura ºC

100

1

2

3

4

5

6

20 30 40 50 60 70

CONCLUSIONES

• Sehaprobadotécnicamente,enoperaciónexperimental,

el proceso de fabricación de oxicloruro de cobre a partir

de soluciones de lixiviación ácida de minerales oxidados,

empleando como materiales principales la chatarra de

fi erro, cloruro de sodio y aire comprimido.

• Lasprincipalesdificultadesobservadasestánrelaciona-

das con la inestabilidad química del cemento de cobre

de recirculación, después de haber sido sometido a la ac-

ción del naCl. Esto exige un control del ph de la solución

del lavado.

• Lacalidaddeloxicloruroaproducirestáenelordendel55–

58% de cobre, 16–18% de cloro, con granulometría menor

a 10 micrones, cumpliendo en este punto con las especifi -

caciones comerciales del producto.

• Seestimaquepor1kgdecobreensolucióntratadosepro-

ducirán 1.8 kg de oxicloruro, requiriéndose 0.83 Kg de Fe y

1.3 Kg de naCl.

• Hasidoprobada laventajade la técnicaexperimentalde

evaluación por ciclos (locked test), de común aplicación en

Mineralurgia para suplir a los requerimientos de un equipo

de operación continua, permitiendo delinear mejor el cir-

cuito del proceso planteado.

40



Tabla 2. Resultados de prueba ciclica No 1

Tabla 3. Resultados de prueba ciclica No 2

MUESTRA PESO (g) VOLUMEN (L) LEY Cu CONT. Cu (g) % Rendimiento

oxicloruro 1 8.53 56.40% 4.81 47.90

oxicloruro 2 9.97 58.20% 5.80 58.30

oxicloruro 3 13.10 55.20% 7.23 71.90

oxicloruro 4 15.30 43.00% 6.58 65.50

oxicloruro 5 13.17 54.00% 7.11 70.70

60.07 52.49% 31.53

soluc. recirc. (Quinto Ciclo) 0.53 37.50g/L 19.88

Cemento 17.20 79.20% 13.62 1.8

relave 1 0.91 0.20g/L 0.18 1.39

relave 2 0.98 0.14g/L 0.14 2.29

relave 3 1.01 0.23g/L 0.23 1.99

relave 4 0.92 0.22g/L 0.20 1.59

relave 5 1.02 0.16g/L 0.16

4.84 0.19 0.91

ALIMENTACIÓN

SoluciónLixiv./Ciclo 555.00 0.50 20.10g/L 10.05

Cemento Inicial 12.50 96.00% 12.00

4to Ciclo 5.20 96.00% 3.00

ConDICIonEs DE oPErACIÓnPrimera Etapa: 2.5% naCl, 1.2 r, 2horas agitación., 20ºCsegunda Etapa: 15% naCl, 2 minutos disolución, 60ºCTercera Etapa: 2 horas aireación

MUESTRA PESO (g) VOLUMEN (L) LEY Cu CONT. Cu (g) % Rendimiento

oxicloruro 1 6.50 56.50% 3.67 36.50

oxicloruro 2 11.20 57.10% 6.40 63.70

oxicloruro 3 14.30 55.40% 7.92 78.80

oxicloruro 4 16.00 56.40% 9.00 89.60

oxicloruro 5 17.20 55.80% 9.60 95.50

65.20 56.12% 36.59

soluc. recirc. (quinto ciclo) 0.39 12.90g/L 5.03

Cemento 18.98 90.00% 17.08

remanente 75.20% 5.26

relave 1 0.85 0.20g/L 0.17 1.69

relave 2 0.93 0.12g/L 0.11 1.09

relave 3 0.89 0.15g/L 0.13 1.29

relave 4 0.91 0.11g/L 0.10 0.99

relave 5 0.94 0.15g/L 0.14 1.39

4.52 0.14 0.65

ALIMENTACIÓN

SoluciónLixiv./Ciclo 555.00 0.50 20.10g/L 10.05

Cemento Inicial 15.63 96.00% 15.00

ConDICIonEs DE oPErACIÓnPrimera Etapa: 2.0% naCl, 1.5 r, 30 minutos agitación, 20ºCsegunda Etapa: 15% naCl, 5 minutos disolución, 55ºCTercera Etapa: 2 horas aireación

41



Figura 6. Diagrama de pruebas cíclicas

42



REFERENCIAS

[1] MUñIZ DELGADo, Juan. (1987). “Alternativas de solución

para Cerro Verde. Proyecto oxicloruro de Cobre en Mine-

ro Perú”. resúmenes del IV simposium nacional de Inge-

niería Metalúrgica. Arequipa.

[2] roDríGUEZ VELArDE, Jorge. (1988). “Producción de sales

de cobre: Una alternativa en el beneficio de los minerales

de cobre”. Convención de Ingenieros de Minas. Tacna.

[3] MonToYA, walter y wErnEr, Joseph. (1989). “Fabricación

de oxicloruro de cobre a partir de soluciones de lixivia-

ción de minerales oxidados”. (Informe privado). Lima.

[4] MArChEsE, Adolfo. (2002). “Tecnología de la producción

de sales de cobre”. Revista Minería (Ecuador). Cámara de

Minería de Ecuador. Quito.

ACERCA DE LOS AUTORES

Luis sánchez Zúñiga es ingeniero me-

talúrgico. Es investigador en el área

de procesamiento de los minerales.

Tiene experiencia laboral en empre-

sas mineras, focalizando su desarrollo

profesional en la implementación de

procesos metalúrgicos y supervisión

de plantas concentradoras, plantas de

cianuración y plantas de lixiviación de

minerales. ha escrito artículos de su especialidad en la revista

I+i. sus áreas de interés son: hidrometalurgia del oro y diseño

de plantas metalúrgicas. Es consultor en Investigación Aplicada

de los servicios de la Industria Minera en Tecsup.

walter Montoya es ingeniero meta-

lúrgico. Tiene una muy amplia expe-

riencia en la conducción, dirección y

diseño de plantas concentradoras de

minerales polimetalicos y en plantas

de cianuración. Tiene amplia expe-

riencia en el desarrollo de proyectos

de implementación de las plantas

metalúrgicas. Actualmente se des-

empeña como gerente corporativo en hochschild Mining, te-

niendo a su cargo el proyecto de acreditación Iso 17025 de los

laboratorios de las unidades mineras.

43


Hugo Chirinos

Mejora del proceso de transesterificación usando blendas: aceite de ricino y aceites residuales

Improvement of the transesterification process using oils blend: castor oil and frying oil

Resumen

El presente artículo presenta un método para mejorar los

parámetros del proceso de transesterificación para la fabri-

cación de biodiesel usando blendas del aceite de ricino y

los aceites residuales. La alta viscosidad del aceite de ricino

dificulta su transporte, ya que necesita de bombas de gran

potencia, y los biodiesel fabricados a partir de él son de alta

calidad, pero, presentan altas viscosidades que sobrepasan

los valores recomendados por las normas de calidad. Por

otro lado, los altos índices de acidez de los aceites residuales

conducen a bajos rendimientos de los biodiesel producidos.

Con la finalidad de encontrar un sinergismo entre estas dos

materias primas, se realizó el presente estudio.

se utilizan técnicas de mezclado en ciertos porcentajes de

aceites residuales al aceite de ricino, con el fin de obtener

blendas. Para la fabricación del biodiesel, a partir de las blen-

das, se utiliza el proceso de transesterificación con metanol,

usando Koh como catalizador. se analiza el índice de esteres

metílicos obtenidos de las blendas y de los aceites originales.

El cálculo del rendimiento de cada reacción se realiza en fun-

ción de los esteres producidos. se complementa el análisis

midiendo la viscosidad cinemática de las blendas y de los

aceites puros, así como de los biodiesel producidos.

Los resultados mostraron rendimientos superiores a 90%

cuando se utiliza el proceso de transesterificación de las

blendas. La padronización de las blendas mediante su índice

de acidez es de gran importancia y llega a un valor máximo

de3.5mgrKOH/gr. Asíseconsiguedisminuir laviscosidad

de los esteres producidos, a partir de las blendas, con una

mínima proporción del aceite residual; además, se mejoran

las condiciones de proceso.

Abstract

This article reports a method to improve the parameters of the

transesterification process for the fabrication of biodiesel from

using waste frying oil and castor oil blends. The high viscosi-

ty of castor oil difficults its transport because it needs very hi

powered pumps, and the yield of metil ester from castor oil are

o better quality, but its high viscosity exceeds the standard va-

lue of quality biodiesel norm. on the other hand, the high acid

index of frying oil produces low biodiesel quality. This study

was aimed to find a synergy between castor oil and frying oil.

The blends methodology uses the mixture to raw materials.

The fatty acids free and the fatty acids methyl ester from

blends and original oils was analyzed. The blend and pure oils

kinematics viscosity and the biodiesel from the transesterifica-

tion process were measured. This process which uses blends,

provides 90% yield of methyl ester. The fatty acids free tolera-

ble index regulated value was 3.5 mgKOH/g from raw mate-

rials. The biodiesel of castor oil viscosity decreases using blends

with very low percentage of waste frying oil and improved the

parameters process.

Palabras claves

Blendas, aceite de ricino, aceites residuales, biodiesel, transes-

terificación, mejoras de proceso, metanólisis, viscosidad cine-

mática.

Key words

Blends, castor oil, frying oil, biodiesel, transesterification, pro-

cess improvement, metanolysis, kinematic viscosity.

44



INTRODUCCIÓN

Los aceites vegetales y aceites residuales (Ar) son sustan-

cias grasas, de compuestos triglicéridos o no, presentes en

organelas celulares de frutas o granos oleaginosos, que son

llamados cuerpos lípidos o esferosomos [1]. Además del uso

alimenticio, los aceites vegetales son utilizados en la indus-

tria farmacéutica, química, cosmética o como materia prima

de compuestos químicos de interés. Varios aceites sirven

como materia prima para la producción de esteres metílicos

de ácidos grasos (biodiesel).

A pesar de los posibles beneficios ambientales en el empleo

de los aceites vegetales como sustituto al diesel, existen

barreras del punto de vista económico que motivan la bús-

queda de materias primas alternativas para la producción de

bio-combustibles [2].

Dentro de las alternativas estudiadas, la reutilización de los

aceites residuales (Ar) de procesos de fritura de alimentos es

atractiva, pues se aprovecha el aceite vegetal como combus-

tible después de haberse usado en la cadena de alimentos.

Así, se obtiene un segundo uso o, también, en una utilización

alternativa a un residuo de la producción de alimentos [3].

se observa además que solamente un pequeño porcentaje

de los Ar son colectados para la fabricación de jabón o como

ración para animales, dado que la mayoría todavía se elimina

a través del sistema de desagües o en basurales [4].

En general, toda sustancia que contiene triglicéridos en su

composición se puede usar para la producción de esteres.

Pero, algunos factores pueden limitar la utilización de los Ar

como materia prima. Estos son:

• Suscaracterísticasfísicayquímicas.

• Lacompetitividadconotrosusos(racionesparaanima-

les, lubricantes, producción de derivados grasos, etc.).

• Sucostoydisponibilidad.

Además de lo mencionado, hay impurezas que no pueden

ser eliminadas a través de la decantación o filtrado, como

son los ácidos libres, polímeros y fosfolípidos, que pueden

dificultar o, incluso, inviabilizar su aprovechamiento como

combustible.

La higuerilla (ricinus communis L.) es una planta especial,

originaria de clima tropical, posiblemente de Etiopía, áfrica,

con elevada capacidad de resistencia a la sequía. Posee 47%

de aceite en algunas especies y es, actualmente, recomen-

dada su plantación en las regiones áridas del Perú. El aceite

de ricino es el único aceite natural soluble en alcohol; además,

es el mas denso y viscoso de todos los aceites vegetales y ani-

males y tiene el mayor porcentaje de oxigeno en su molécula,

cerca de 5% más que los otros aceites. Al ser transformado en

biodiesel, se comporta como combustible y comburente, y la

polución atmosférica es mucho menor [5].

Con relación a los Ar provenientes de los restaurantes y de las

cocinas populares, industriales y domesticas, en las que son

procesadas las frituras de alimentos como papas fritas y otros

tipos de frituras, estos representan un potencial de oferta sor-

prendente, que supera las más optimistas expectativas.

Los Ar están constituidos, mayoritariamente, de aceite de soya,

el cual contiene un alto porcentaje del ácido graso linoleico,

y es considerado una buena fuente en la producción de bio-

diesel.

Para que el proceso de transesterificación resulte satisfactorio,

los aceites deben poseer una mínima cantidad de ácidos gra-

sos libres, ya que pueden reaccionar con el catalizador alca-

lino y formar productos saponificados, lo que hace disminuir

el rendimiento en la reacción de conversión. Los aceites pu-

ros encontrados en el comercio poseen bajo índice de acidez

entre 0.5 – 3%. Para que la reacción sea completa, en la pro-

ducción de biodiesel se recomienda que la concentración de

ácidos grasos libres sea inferior a 3%.

El objetivo del presente trabajo es evaluar el rendimiento de

esteres metílicos (biodiesel) después de la reacción de transes-

terificación en los aceites de ricino y Ar, así como también en

las mezclas de estos (blendas) en varios porcentajes, con el fin

de hacer una comparación del mejor rendimiento del produc-

to final.

PROCEDIMIENTO

Aceite de ricino puro se obtuvo de la empresa Bom-Brasil Acei-

te de ricino Ltda. El índice de acidez (IA) del aceite de ricino

seanalizóporelmétodocuantitativoy fuede0.76mgKOH/

gr. Los Ar se obtuvieron de las industrias alimenticias locales,

los cuales fueron filtrados con la finalidad de disminuir las im-

purezas sólidas. El índice de acidez fue de 3.5 mgKOH/gr. se

midieron los índices de acidez de las blendas. se utilizó alcohol

etílico P.A. (99%), naoh, agua des-ionizada y fenolftaleina para

el análisis. El Koh P.A. (85%), en la forma de pellets, y el alcohol

metílico se utilizó para la reacción de alcoholisis.

Los aceites de ricino y Ar se mezclaron en una proporción de

25/75,30/70,40/60,50/50,60/40,70/30,produciendolasblen-

das que serían analizadas. En seguida, se realiza la reacción de

45


ChIrInos, hugo. “Mejora del proceso de transesterifi cación usando blendas: aceite de ricino y aceites residuales”

transesterifi cación, tanto con los aceites originales como en

las blendas. Las muestras de biodiesel obtenidos de los acei-

tes y de las blendas se analizaron con relación al IA y al rendi-

miento de esteres metílicos producidos, juntamente con su

respectivas viscosidades.

Reacción de metanólisis

La reacción de metanólisis se realizó en un reactor de 500mL,

en constante agitación y con sistema de calentamiento. se

colocaron 200gr de aceite y se calentó hasta 75°C. La solu-

ción alcohólica se preparó en otro sistema, adicionando 20%

en peso del metanol y en constante agitación se disolvió 1%

(p/p)deKOH.

La solución alcohólica se colocó en un embudo de adición.

Cuando el sistema llega a la temperatura deseada, la solu-

ción alcohólica se adiciona al reactor, manteniendo el siste-

ma en constante agitación durante 30 minutos.

El resultado de la reacción se transfi ere a una pera de de-

cantación. Después de un cierto tiempo, se observa la for-

mación de dos fases. La fase superior que corresponde a los

esteres metílicos formados y la fase inferior que contiene

la glicerina.

Determinación del índice de acidez, IA

El IA es la cantidad de hidróxido de potasio, en miligramos,

que se gasta en la neutralización de los ácidos grasos libres

presentes en un gramo de muestra [1].

Determinación del IA en los aceites originales y en el biodiesel

se pesa cerca de 2g de muestra en un herlenmeyer de 125mL

y luego se adicionan 25mL de la mezcla éter etílico, alcohol

etílico (2:1) en constante agitación. se adicionan 2 gotas de

fenolftaleína y se titula con solución 0.1n de hidróxido de

sodio hasta la viraje de color.

El IA se calcula mediante la ecuación 1:

IA= V n 56.1 (1)

m

donde V es el volumen de solución de naoh que se gasta en

la titulación en mililitros, n es la normalidad de la solución y

m es la masa de la muestra en gramos.

Determinación del IA en las Blendas

La ecuación 2 relaciona el IA de las mezclas aceite de ricino – Ar.

IA=

IAm

+ ( IAo - IA

m) (% M) (2)

100

donde IA, representa el IA de una cierta mezcla de aceite de

ricino: ar; %M representa el porcentaje de aceite de ricino en la

mezcla, IAm

e IAo representan los IA del aceite de ricino y del Ar

“puros”, respectivamente.

Determinación del índice de éster, IE

El IE se defi ne como la masa de hidróxido de potasio, en mi-

ligramos, que se gasta en la saponifi cación de un gramo de

muestra. En esta defi nición no se incluye la masa de potasio

que se gasta en la neutralización de los ácidos libres presentes

en la muestra del biodiesel. El análisis se realizó determinando

primeramente el IE de los aceites originales y, enseguida, del

biodiesel [1].

se pesa 2gr de la muestra en un herlenmeyer de 60mL, se adi-

ciona 5mL de alcohol etílico en constante agitación y, luego,

2 gotas de fenolftaleína y se titula con una solución 0.1n de

hidróxido de sodio hasta viraje de color de la solución. En la so-

lución resultante de la titulación se adiciona 20mL de solución

de hidróxido de potasio 4% y se calienta hasta ebullición en

baño maria durante 30 minutos. Después, se adicionan 2 go-

tas de fenolftaleina, y se titula con solución 0.5n de hCl hasta

que ocurra el viraje de color. se realiza una titulación en blanco

donde estaban presentes todos los reactivos con excepción de

la muestra. La diferencia entre el volumen de hCl que se gastó

del blanco (Vb) y de la muestra (Va), se relaciona con la canti-

dad de hidróxido de potasio que se gasta en la saponifi cación

de los ésteres presentes [1].

Determinación del IE en los aceites ori-ginales (ricino/AR) y en el biodiesel

El IE se calcula mediante la ecuación 3:

IE= (Vb -Va) n 56.1 (3)

m

donde n es la normalidad de la solución de hCl y m es la masa

de la muestra dada en gr. Los IE de los biodiesel provenientes

de las blendas también se calculan de acuerdo con la ecuación

3. El rendimiento se determinó por la diferencia del IE del bio-

diesel con los respectivos IE del aceite correspondiente, dividi-

do por el IE del biodiesel.

46



Determinación del IE en las blendas

se puede demostrar que la relación entre los valores del IE

de las mezclas del aceite de ricino y del Ar se encuentra en

la ecuación 4:

IE=IE

m +

( IEo - IE

m) (% M) (4)

100

donde IE es el índice de éster de la blenda de los aceites de

ricino y Ar, y %M es el porcentaje de aceite de ricino en la

mezcla; IEm

y IEo representan los valores del IE de los aceites

de ricino y de Ar, respectivamente.

RESULTADOS

Análisis del IA

Con la determinación del IA en los aceites es posible verifi car

si la reacción de transesterifi cación será satisfactoria, en el

sentido de no ocurrir la reacción de saponifi cación durante

el proceso. La ecuación 2 calcula la acidez en las blendas y

muestra que hay una relación linear entre el IA de la mez-

cla y el porcentaje de aceite de ricino en la misma. En este

caso, IAm

representa el coefi ciente linear y la expresión (IAm

- IEo)/100representaelcoeficienteangulardelarecta.

se observa, a partir de la Figura 1, que el Ar presenta IA, aproxi-

madamente, 4 veces mayor que el aceite de ricino, con la cual

se muestra que una mezcla entre esos aceites puede favorecer

en el rendimiento del proceso de transesterifi cación.

Al analizar la Figura 2 se observa que los IA de los biodiesel

formados en la transesterifi cación son menores a los IA de

los aceites y blendas. Esto sugiere que la mayor parte de los

ácidos grasos presentes en el aceite bruto participaron de la

reacción en la producción de ésteres metílicos. En las blendas

hay presencia de otros tipos de ácidos grasos procedente del

Ar, con cadenas menores a los de los ácidos recinoleicos, pre-

dominantes de la higuerilla. Por lo tanto, independiente de la

concentración de las blendas, los IA de los biodiesel obtenidos

son prácticamente constantes.

Análisis del IE

Mediante la ecuación 4, se nota que habrá una relación linear

entre el IE de la mezcla y el contenido de aceite de ricino en la

misma. En esta ecuación IEm

representa la intersección de la

recta con la línea de las ordenadas y la expresión (IEm

- IEo)/100

representa el coefi ciente angular de la recta.

La Figura 3 muestra que el rendimiento de éster metílico pro-

ducido varía proporcionalmente en las blendas con valores

mayores de 90%. Por lo tanto, al usarse las blendas se obtuvie-

ron buenos rendimientos. De esta forma se obtuvieron mejo-

res condiciones de procesamiento en la planta piloto con el

uso de el aceite de ricino. Cuando el aceite sea de Ar, se debe

tener cuidado en el control del IA, fi jando tolerancias, que en

estecasoseaelvalormáximode3.5mgKOH/g.

Figura 1. Valores del IA de los aceites bruto (ricino y AR) y sus blendas (ricino/AR)

Aceites y blendas

Ind

ice

de

acid

ez, m

g K

OH

/g

ricino 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 AR

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

47



Figura 2. Valores del IA de los biodiesel obtenidos a partir de los aceites puros y de las blendas e IA de los aceites bruto.

Figura 3. Rendimiento con relación a los ésteres metílicos formados.

Aceites y blendas

Ind

ice

de

acid

ez, m

g K

OH

/g

aceite brutobiodiesel

ricino 70/30 60/40 50/50 40/60 30/7025/75 AR0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Ren

dim

ient

o d

e es

tere

s m

etili

cos,

(%)

Biodiesel

ricino 70/30 60/40 50/50 40/60 30/7025/75 AR0

20

40

60

80

100

120

Así, se concluye que es posible reutilizar los aceites degrada-

dos juntamente con aceites puros para obtener buen rendi-

miento y aumentar el valor agregado de la materia prima.

Viscosidad de los aceites puros y blendas

Para determinar la viscosidad de las muestras se utiliza el

viscosímetro otswald con diámetro del capilar de 150 y 300

mm, variando la temperatura en el intervalo de 45°C hasta

75°C. Los resultados se presentan en la Figura 4.

se observa una disminución de la viscosidad del aceite de rici-

no, en tanto se mezcla con el Ar; de tal forma que para la blen-

da70/30esadisminuciónllegahasta50%dediferencia.Esto

signifi ca que, por mínimo que sea el porcentaje de la mezcla,

ocurrirán resultados signifi cativos en la viscosidad con relación

al aceite de ricino. Además, la tasa de variación de la viscosi-

48



dad, para bajas temperaturas, es dos veces mayor para las

blendasde70/30y50/50,loquepermitemayorcontrolen

el proceso.

Viscosidad del biodiesel a partir de las blendas y aceites

Las viscosidades de los biodiesel obtenidos a partir de las

blendas y aceites se determinaron en un intervalo de tempe-

ratura de 40 – 70°C. Los resultados se observan en la Figura

5.

La Figura 5 muestra que la tasa de variación de la viscosidad

del biodiesel, a partir del aceite de ricino, es alta a bajas tem-

peraturas y se torna constante para altas temperaturas. se

observa que la tasa de variación de la viscosidad del biodie-

sel,apartirdelasblendas60/40y70/30,esdosvecesmayor

abajastemperaturas.Mientrastanto,paralasblendas50/50,

40/60,25/75yARpuro,latasadevariacióndelaviscosidad

es constante en todo el intervalo de temperatura.

CONCLUSIONES

La obtención de biodiesel, a partir de blendas de aceite de

ricino y Ar, realizado en este trabajo, resulta en rendimientos

mayores de 90% de los ésteres metílicos formados en la tran-

sesterificación, mostrando simplicidad en el proceso y facili-

dad de separación de la glicerina. Es necesario mayor control

de IA de las blendas, estimando un valor máximo tolerable

delIAdelamateriaprimade3.5mgKOH/g.

Figura 4. Viscosidad cinemática, de los aceites puros y de las blendas.

La disminución significativa de la viscosidad del aceite de rici-

no, usando blendas aunque sea en mínimo porcentaje de Ar,

además de mejorar las condiciones de procesamiento, produ-

ce ésteres metílicos también de baja viscosidad.

El biodiesel obtenido a partir de los aceites degradados, consi-

gue mejorar sus propiedades con las blendas, lo cual permite

dar mayor valor agregado a la materia prima reciclada.

REFERENCIAS

[1] Vasconcelos, A. F. F., Godinho, o. E. s. (2002). “Uso de Métodos

Analíticos Conversionados no Estudo da Autencidade do

òleo de Copaíba”, Química nova, 25 (volumen) no 6b.

[2] Mittelbach, M. et. al. (1992). Production and Fuel Properties

of Fatty Acid Methyl Ester from used Frying oil. In: Liquid

Fuels from renewable sources. nashville, Tennesse.

[3] Anggraini-sÜß, A.A. (1999). wiederverwertung von ge-

brauchten speiseölenfetten im energetisch-technischen

Bereich: Ein Verfahren und dessen Bewertung. (Tesis de

doctorado). Fortschr. Ber. VDI série 15 no 219, Editora VDI.

Duesseldorf.

[4] Mittelbach, M. & P. TrITThArT. (1988). “Diesel fuel derived

from vegetable oils, III. Emission tests using methil esters of

used frying oil. JAoCs, Vol. 65, n° 7, (pp. 1185-1187).

49



[5] Ferrari, r.A.; oliveira,V.s.; scabio, A. (2002) Biodiesel de

soja – Taxa de conversão em ésteres etílicos, caracteri-

zação físico-química e consumo em gerador de energia”,

Química nova, v. 28 no 1.

[6] Peres, J.r.r.; Elias, F.J.; Gazzoni, D.L. (2005). “Biocombustí-

veis Uma oportunidade para o Agronegócio Brasileiro”.

Revista de Política Agrícola, Año XIV no 1 (pp. 31 – 41).

ACERCA DEL AUTOR

hugo Chirinos es Ingeniero Quí-

mico con estudios de maestría y

doctorado en tecnología nuclear.

ha Participado en el proyecto de

Biodiesel del gobierno brasilero

como investigador responsable

(2005-2007) coordinando los expe-

rimentos de laboratorio y la imple-

mentación y puesta en marcha de

una planta piloto multi propósito para fabricar biodiesel a

partir de diversas fuentes oleaginosas.

se desempeña como profesor del programa Procesos Quí-

micos y Metalúrgicos de Tecsup. sus áreas de interés son:

optimización de procesos químicos; reología y caracteriza-

ción de polímeros; metodología de diseño factorial en ex-

perimentos, evaluación técnica y económica de procesos

químicos, nanotecnología.

Figura 5. Viscosidad cinemática de los biodiesel a partir de las blendas y aceites puros.

50


Borsi Romero

Planeamiento operacional de transformadores de potencia: más allá de su capacidad nominal

Operational planning of power transformers: beyond their nominal capacity

Resumen

Un transformador de potencia —del tipo inmerso en aceite

mineral— puede ser sometido a una sobrecarga permanen-

te sin que se reduzca su vida útil esperada, dependiendo de

sus parámetros térmicos, el perfil del ciclo de carga y la tem-

peratura ambiente. La cuestión para el operador es, ¿hasta

qué porcentaje puede sobrecargar un transformador en un

caso particular?

El presente artículo resume un enfoque metodológico ba-

sado en normas y recomendaciones para la estimación de

niveles de sobrecarga a las que pueden ser sometidos los

transformadores de potencia sin que su expectativa de vida

se reduzca.

Abstract

Power transformer —mneral oil immersed kind— can work

with a permanent overload without reducing its expected

useful life, depending on its thermal parameters, load cycle

profile and environmental temperature. The issue for the

operator is, until which percentage can you overload a trans-

former in a particular case?

The present article summarizes a methodological focus ba-

sed on norms and recommendations for the estimation of

overload levels to which the power transformers can be sub-

jected without expectation of life decreases.

Palabras claves

Transformador de potencia, sobrecarga de transformadores,

vida útil de transformadores

Key words

Power transformer, overload of transformer, useful life of trans-

former

INTRODUCCIÓN

En la práctica operacional de sistemas eléctricos de potencia, se

observa que es usual operar los transformadores de potencia

con un régimen de carga por debajo de su capacidad nominal.

Algunos operadores tienen por política limitar la carga al 100%;

otros, aún más conservadores, limitan la carga al 86%. En este

último caso la idea es contar con un margen de reserva que ten-

ga la capacidad para asumir cargas de subestaciones colindan-

tes en caso de contingencias. El supuesto implícito en estos

casos es que un transformador, operando en sobrecarga, estaría

sacrificando su vida útil esperada (envejecimiento prematuro),

lo cual no necesariamente es cierto.

Un transformador de potencia —del tipo inmerso en aceite

mineral— puede ser sometido a una sobrecarga permanente

sin que se reduzca su vida útil esperada, dependiendo de sus

parámetros térmicos, el perfil del ciclo de carga que alimenta y

la temperatura ambiente en la que se encuentra instalada.

Un transformador de potencia no es solamente un sistema

eléctrico diseñado para transmitir potencia entre distintos nive-

les de tensión, es también un sistema térmico cuya implicancia

tiene mucho que ver con su vida útil.

51


roMEro, Borsi. “Planeamiento operacional de transformadores de potencia: mas allá de su capacidad nominal”

FUNDAMENTOS

Factores que afectan la vida útil de un transformador

En general, la vida útil de un transformador puede ser afec-

tado por:

Factores externos:

• Corrientesdecortocircuito

• Sobretensiones

• Fenómenostransitorios

Factores internos:

• Diseñodeltransformador

• Condicióndelaceite,tratándosedetransformadores in-

mersos en aceite (contenido de humedad)

• Condición del papel aislante (temperatura, humedad,

contenido de oxigeno)

• Sobreelevacióndetemperaturasenelinteriordeltrans-

formador

De los factores señalados, el elemento crítico es el papel ais-

lante. Prácticamente la vida útil de un transformador del tipo

inmerso en aceite se defi ne en función del envejecimiento

del papel aislante de la bobina. Dicho papel envejece en fun-

ción de la temperatura y es muy sensible a las variaciones de

esta. En consecuencia, conocer y predecir la temperatura del

interior del transformador es clave para estimar su expectativa

de vida.

Expectativa de vida de untransformador

¿Cuánto dura un transformador? ¿Tiene una vida útil nominal?

realmente no hay norma ni fabricante que presente un valor

nominal de cuanto dura un transformador. El envejecimiento

de un transformador es un concepto relativo. obviamente su

duración dependerá de condiciones operacionales y de man-

tenimiento.

En la experiencia norteamericana se ha observado que un

transformador de potencia dura, en promedio, 40 años. Pero

este dato por si solo no es un buen indicador. Una larga dura-

ción de transformadores, si bien subutilizados, no es sinónimo

de una buena gestión.

Una buena gestión del activo consistirá en maximizar la car-

gabilidad del transformador durante su vida útil. Este enfoque

implica dos aspectos:

• Definircuándosedaporfinalizadalavidadeuntransfor-

mador.

• Contarconunaherramientaquepermitaestimarysimular

el envejecimiento del papel aislante tomando en cuenta

sus parámetros térmicos, el perfi l del ciclo de carga que

alimenta y la temperatura ambiente en la que se encuentra

instalada.

Figura 1. ¿Hasta cuánto se puede sobrecargar un transformador?

52


Criterio de finalización de la vida de un transformador

La IEEE std C57.91-1995 (recogida también por la IEC 60076-

2), sugiere la vida normal en horas del papel aislante según

cuatro criterios. Estos valores corresponden al papel aislante

tipo termoestabilizado a 110 °C de referencia.

Criterio

Vida normal

papel aislante

Horas Años

El papel aislante retiene el 50% de

su resistencia a la tracción.

65 000 7,42

El papel aislante retiene el 25% de

su resistencia a la tracción.

135 000 15,41

El Grado de Polimerización del pa-

pel aislante ha llegado a 200.

150 000 17,12

Interpretación de pruebas de vida

útil de transformadores de distri-

bución.

180 000 20,55

se debe entender por “vida normal del papel aislante” que,

operando el transformador a una carga plana al 100% con

una temperatura ambiente de diseño constante, al cabo de

65 000 horas la resistencia a la tracción del papel aislante ha-

brá llegado al 50% de su valor como nuevo; de modo similar,

al cabo de 135 000 horas la resistencia a la tracción habrá al-

canzado el 25% de su valor inicial.

En la práctica, muchos operadores dan por finalizada la ope-

ración de un transformador cuando su papel aislante ha lle-

gado a un Grado de Polimerización de 200. Establecido este

criterio se espera que un transformador, con papel termoes-

tabilizado de 110 °C de referencia, dure 150 000 horas (17,12

años) operando con una carga plana al 100% en un ambiente

con temperatura constante de diseño (30 °C).

sin embargo, en la realidad la carga no es plana, es cíclica con

un periodo de 24 horas de duración y estacional con mayor

demanda, por ejemplo en el verano. Asimismo, la tempera-

tura ambiente es variable en el día y a lo largo del año. no

obstante, en ciertos casos estas variaciones pueden ser una

ventaja dado que se puede sobrecargar un transformador

cuidando que los límites de sus parámetros térmicos no sean

superados.

Lo anterior implica la necesidad de contar con modelos ma-

temáticos que permitan simular el comportamiento térmico

de un transformador. Este tema ha sido ampliamente desa-

rrollado y las normas y recomendaciones de la IEEE e IEC sinte-

tizan lo avanzado en este asunto.

NORMAS DE SOBRECARGA

Tanto la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

como la IEC (International Electrotechnical Commission) ofre-

cen guías de carga para transformadores sumergidos en aceite

mineral.

En general, estas guías presentan tablas que permiten estimar

el ratio de envejecimiento del papel aislante para ciclos de car-

ga equivalente y temperaturas ambiente como datos de entra-

da. Asimismo, presentan modelos matemáticos que expresan el

comportamiento térmico de los transformadores. Estos mode-

los son aún más útiles cuando se quiere estimar la velocidad de

envejecimiento con mayor precisión.

Las guías de carga son las siguientes:

• IEEEStdC57.91™-1995“IEEEGuideforLoadingMineral-Oil-

Immersed Transformers”.

• IEC60354Ed.2.0b:1991“Loadingguide foroil-immersed

power transformers”.

• IEC 60076-7 Ed. 1.0 b:2005 “Power transformers - Part 7:

Loading guide for oil-immersed power transformers”.

Cabe indicar que la IEC 60076-7 cancela y reemplaza a la IEC

60354, sin embargo esta última aún se sigue empleando, por

ejemplo hay equipos de monitoreo de temperatura en el trans-

formador que están diseñados con la IEC 60354.

FORMULACIÓN

La formulación de los modelos de cargabilidad comprende dos

aspectos:

El primero se trata de la formulación del ratio de envejecimien-

to del papel aislante; y el segundo, de la formulación para el cál-

culo de la temperatura en el punto más caliente de la bobina

del transformador.

Ratio de envejecimiento del papel ais-lante

La IEC 60076-7 presenta las siguientes fórmulas para el cálculo

de la velocidad de envejecimiento relativo,


53


Para papel aislante Kraft (no termo-estabilizado):

Para papel aislante termo-estabilizado:

Donde,

V: Velocidad de envejecimiento relativo (pu)

θh : Temperatura del punto más caliente del bobinado (°C)

¿Cómo se interpretan estas fórmulas? Veamos una de ellas.

Por ejemplo en la primera, si la temperatura del punto más

caliente (θh) es igual a 98 °C, la velocidad de envejecimien-

to relativo será igual a 1 mientras la temperatura permanece

constante. En cambio, si dicha temperatura se incrementa en

6 °C (θh = 104 °C), el ratio de envejecimiento será igual a 2,

es decir, la vida esperada del papel aislante se reducirá a la

mitad mientras el punto más caliente se encuentre en 104 °C.

Análogamente con θh

=92°C,elratiodeenvejecimientoserá

igual a 0.5, en este caso diremos que solo se ha consumido el

50% de la vida normal del papel aislante.

En la Figura 2 se muestran las curvas de relación entre la velo-

cidad de envejecimiento relativo y la temperatura del punto

más caliente para papel tipo kraft y termo-estabilizado.

Cálculo de Pérdida de Vida Acumulada

Para calcular la pérdida de vida relativa durante un periodo

largo en el normalmente ni la carga ni la temperatura am-

biente son constantes, lo que se hace es discretizar las curvas,

es decir, descomponer en tramos cortos de igual duración en

los que se puede asumir que la carga y la temperatura perma-

necen constantes. De este modo se puede aplicar la siguiente

fórmula:

Donde,

L: Pérdida de vida

n: índice correspondiente a cada intervalo de tiempo de eva-

luación

N: Cantidad de intervalos de tiempo iguales

si aplicamos este concepto a un ciclo de carga de 24 horas para

intervalos de ¼ de hora, tendremos la siguiente fórmula:

Donde,

Ld: Pérdida de vida en un día (24 horas)

Vh: Velocidad de envejecimiento para intervalos de tiempo de

0.25 h

En el caso de periodos constantes de diferente duración se apli-

ca la siguiente fórmula:

Donde,

Leqv

: Pérdida de vida relativa equivalente (acumulado)

Vn: Velocidad de envejecimiento (pérdida de vida relativa) en el

intervalo de tiempo

∆tn: Intervalo de tiempo donde la carga y temperatura ambien-

te se consideran constantes

Cálculo de temperatura del punto más caliente

La temperatura del punto más caliente del bobinado se ob-

tiene sumando a la temperatura ambiente el incremento de

temperaturas en la parte superior del aceite y en la bobina de

la parte más caliente. haciendo uso de la IEC 60354 tenemos la

siguiente fórmula:

Donde,

θh: Temperatura del punto más caliente del bobinado (°C)

θa: Temperatura del ambiente (°C)

∆θo: Elevación de la temperatura del aceite (parte superior) so-

bre la temperatura del ambiente (°C)


54


∆θg: Elevación de la temperatura del punto más caliente del

bobinado sobre la temperatura del aceite (parte superior)

(°C)

∆θoi

: Elevación de la temperatura del aceite al inicio del inter-

valo de evaluación (°C)

∆θou

: Incremento de temperatura fi nal del aceite (en estado

estable) correspondiente a la carga aplicada en el intervalo

de evaluación (°C)

τo: Constante de tiempo del aceite del transformador (hr)

∆t: Intervalo de tiempo de evaluación (hr)

∆θor

: Valor nominal de la elevación de la temperatura del acei-

te (parte superior) sobre la temperatura del ambiente (°C)

R: relación de la pérdida de carga con la pérdida en vacío

nominales del transformador de potencia

K: Factor de utilización (FU: relación entre la carga y la po-

tencia nominal)

x: Exponente de la temperatura del aceite

Hgr: Valor nominal de la diferencia de temperaturas entre el

punto más caliente del bobinado y la temperatura del aceite

(parte superior) (°C)

y: Exponente de la temperatura del bobinado

Cálculo de límite de carga

La cuestión que se ilustra en la Figura 1, en la que se quiere

saber hasta cuánto se puede cargar un transformador, bá-

sicamente requiere tomar en cuenta dos aspectos: primero,

los límites térmicos del transformador específi co; y segundo,

establecer el máximo ratio de envejecimiento para el periodo

de estudio que normalmente se fi ja en 1.

Con respecto al límite térmico, un punto a tomar en cuenta es

el de no sobrepasar la temperatura máxima del punto más

caliente que la norma recomienda para el transformador es-

pecífi co. Por ejemplo, la IEC 60354 establece como límite 140

°C para transformadores trifásicos menores a 100 MVA, en ciclo

de carga normal. Cabe anotar que en la norma IEC 60076-7 el

límite es 120 °C.

La idea básica del algoritmo es incrementar la carga mientras

que los valores calculados de ratio de envejecimiento y límites

térmicos se encuentren por debajo o igual a los límites prefi -

jados.

RESULTADOS

Cálculo de consumo de vida

A continuación aplicamos el concepto al caso de un transfor-

madordepotenciatrifásico60/10kV-25MVA,ONAFconpapel

aislante kraft (98 °C), con parámetros, según IEC 60354, siguien-

tes:

Hgr

R y x ∆θor

τo

26 6 1.6 0.9 52 2.5

Instalado en un ambiente con el siguiente perfi l diario de tem-

peratura:

Figura 3. Perfi l de temperatura

Con un ciclo de carga normal unitario de 24 horas, siguiente:

Figura 4. Ciclo de carga


55


La velocidad de envejecimiento que resulta para factores

de utilización (FU) de 90%, 100% y 110% se muestra en la si-

guiente tabla:

FUMax θo

(°C)

Max θh

(°C)

Ratio de envejeci-

miento en 24 horas

90% 64,6 84,7 0,038

100% 70,8 94,5 0,101

110% 77,6 105,2 0,300

Para estimar el consumo de vida se debe asumir un criterio

de fi nalización de vida. En este ejemplo asumimos en 150

000horas(DP=200).

Ahora supongamos que el transformador opera sus primeros

120 días con la misma temperatura ambiente cada día y que

mantiene el mismo perfi l de carga, el consumo de vida para

cada FU será el siguiente:

FUConsumo en

horas

Pérdida de

vida

Vida rema-

nente

90% 110,2 0,07% 99,93%

100% 290,4 0,19% 99,81%

110% 865,3 0,58% 99,42%

Ahora veamos con el siguiente perfi l de carga:

Figura 5. Perfi l de carga con factor de utilización

En este caso los resultados son los siguientes:

FUMax θo

(°C)

Max θh

(°C)

Ratio de envejeci-

miento en 24 horas

90% 72,7 94,3 0,225

100% 79,8 105,3 0,746

110% 87,6 117,2 2,746

FUConsumo en

horas

Pérdida de

vidaVida remanente

90% 648,1 0,43% 99,57%

100% 2147,3 1,43% 98,57%

110% 7907,4 5,27% 94,73%

Cálculo de Máxima Sobrecarga

Para un ratio de envejecimiento en 24 horas igual a 1, tenemos

los siguientes resultados:

Primer perfi l de

carga

Segundo perfi l de

carga

Max FU 119,97% 102,3%

Max θo (°C) 84,8 81,6

Max θh (°C) 116,5 108,0

observamos que el transformador del caso, con ciclo de car-

ga tal como el primer perfi l mostrado, puede ser sobrecargada

hasta un 20%, mientras con el segundo perfi l solo se puede so-

brecargar hasta 2,3%, sin acelerare su vida útil esperada.

En la Figura 6 se muestra como serían las tendencias de tempe-

raturas en el punto más caliente de la bobina y el aceite (parte

superior), para un ciclo de carga según el segundo perfi l.

otro escenario que se puede simular es cuando se tiene otro

perfi l de temperatura ambiente. Veamos en el ejemplo cual se-

ría el resultado en la cargabilidad si el perfi l de la temperatura

se reduce o incrementa en 5 °C.

La cargabilidad (Max. FU) del transformador, si el perfi l de la

temperatura se reduce en 5 °C:

Primer perfi l de

carga

Segundo perfi l de

carga

Max FU 124,5% 106,8%

Max θo (°C) 83,3 80,0

Max θh (°C) 116,9 108,3

La cargabilidad (Max. FU) del transformador, si el perfi l de la

temperatura se incrementa en 5 °C:

Primer perfi l de

carga

Segundo perfi l

de carga

Max FU 115,3% 97,7%

Max θo (°C) 86,4 83,1

Max θh (°C) 116,1 107,7


56


En el último caso se observa que, para una temperatura am-

biente elevada y un perfil de carga con factor de carga alto

(0.84), ya no se puede sobrecargar el transformador; más aún,

se debe operar por debajo de su potencia nominal si no se

quiere sacrificar su vida útil.

CONCLUSIONES

La aplicación de los modelos de cargabilidad de transforma-

dores de potencia demuestra que en ciertas condiciones es

posible operar un transformador más allá de su capacidad

nominal sin sacrificar o acelerar su vida útil normal.

Las condiciones apropiadas para sobrecargar transforma-

dores son cuando la temperatura ambiente en la que se en-

cuentra instalada es baja y, por otro lado, cuando la relación

entre la máxima demanda y el promedio de carga es alta.

En consecuencia, es posible planificar la sobrecarga de trans-

formadores siempre que se conozca a priori la temperatura

ambiente de la instalación y el ciclo de carga a ser atendida.

REFERENCIAS

[1] LAhoTI, B. D., y FLowErs, D. E. “Evaluation of Transfor-

mer Loading Above nameplate rating”, IEEE Trans. Power

Apparatus and systems, Vol. PAs-100, no. 4, April 1981.

[2] GIEsECKE Jon, JLG Associates, “The Aging of America’s

Transformers”, weidmann Electrical Technology, Fifth An-

nual Technical Conference nov 15, 2006.

[3] IEEEStdC57.91™-1995“IEEEGuideforLoadingMineral-

oil-Immersed Transformers”

[4] IEC 60354 Ed. 2.0 b:1991 “Loading guide for oil-immersed

power transformers”

[5] IEC 60076-7 Ed. 1.0 b:2005 “Power transformers - Part 7:

Loading guide for oil-immersed power transformers”

ACERCA DEL AUTOR

Master en planificación energética.

Actualmente trabaja en la empre-

sa de distribución eléctrica Luz del

sur ejecutando la gestión de activos

implementando algoritmos relacio-

nados con la ingeniería de manteni-

miento de los equipos de AT. Trabajó

en Electrolima como ingeniero de

planeamiento. Los principales traba-

jos desarrollados fueron: dimensionamiento óptimo de subes-

tacionesAT/MT,cálculodecamposelectromagnéticosenlíneas

de transmisión, plan de expansión del sistema secundario de

transmisión, cálculo de vida útil de transformadores de poten-

cia y estudio de flujo de potencia y cortocircuito.


57


Sandro García

Implementacion de plataforma de envio de correos masivos

Implementinga software platform for massive e-mail correspondence

Resumen

En la actualidad existen diferentes maneras en que las em-

presas hacen uso de la tecnología para realizar marketing,

entre ellas: llamadas telefónicas, afiches, publicidad radial y

televisiva, etc. Una de las formas que ha incrementado su uso

es el envío de correos masivos.

Dado que es enorme la cantidad de personas que poseen

correos electrónicos, estos conforman un mercado muy am-

plio para cubrir, y al que se suman las inimaginables formas

en que puede llegar la información al potencial interesado

(Flash, hTML, video, audio, etc.).

Los servidores de correos comerciales, como por ejemplo: Lo-

tus, Exchange, etc., no están preparados para cubrir estas exi-

gencias, lo que genera fallas en el servicio de envío y recep-

ción pues son diversas las variables que se generan durante

el envío de una gran cantidad de correos (Por ejemplo, Envío

con baja prioridad, rebotes, saturación del servicio)

En Tecsup, nosotros hemos analizado esta problemática. Par-

ticularmente en Tecsup, solo en el año 2008, hemos sufrido

interrupciones del servicio de correo en dieciséis oportuni-

dades, incluso en algunas ocasiones se han dado dos veces

en un solo día.

Esto nos ha obligado a analizar posibles soluciones para el

problema. Actualmente existen diferentes herramientas de

envío, o llamados motores sMTP, con los cuales es posible

realizar envíos de gran cantidad de correos. Los motores

sMTP presentan una serie de facilidades. En este artículo

definiremos las diferentes características que presentan los

motores sMTP, las que serán evaluadas a partir de sus ven-

tajas y desventajas, a fin de brindar como resultado la mejor

alternativa.

Las ventajas generales que nos brindaría la plataforma de envío

de correos masivos son las siguientes:

• Elusuariorealizaelenvíodecorreosdesdesupropiacom-

putadora. ( no hace uso de un servidor de correos )

• Losrebotesnoafectanalservidordecorreos,pueslacuen-

ta de envío no es la misma que la cuenta de recepción.

• Laspersonasquehacenusodeestaplataformaenvíanlos

correos en tiempo real, cambiando de esta manera la for-

ma en que se enviaban los correos mediante el servidor

Lotus, pues se usaba el parámetro de baja prioridad, lo cual

implicaba que el envío se hacía cuando el servidor tenía

los recursos para atender el requerimiento.

• Posibilidaddeprogramarenvíosdecorreos.

La plataforma en mención ya se encuentra implementada en la

Dirección de Promoción y Desarrollo Empresarial de Tecsup, y

hacen uso de ella las áreas de Ventas y Marketing.

Abstract

nowadays there are different ways in which companies use te-

chnology for marketing; among them we have telephone calls,

posters, television and radio advertising, etc. one way that has

increased its use is mass mailings.

The vast amount of people who have e-mails make them a very

large market to cover, and this is added to the unimaginable

ways you can get the information to a potentially interested

party (flash, hTML, video, audio, etc).

Commercial mail servers like, for example, Lotus, Exchange, etc.

are not prepared to meet these requirements, which generates

faults in the sending and receiving because of the diverse varia-

bles that are created during the transmission of large amounts

of mail (for example, low priority item, rebounds, saturation of

the service).

58


GArCíA, sandro. “Implementacion de plataforma de envio de correos masivos”

we analyzed this problem in TECsUP. In our particular case,

only in the year 2008, we experienced disruptions in mail

service in sixteen occasions, sometimes more than twice in

a day.

This forced us to discuss possible solutions to the problem.

Currently, there are different tools for sending or called sMTP

engines with which it is possible to send large amounts of

emails. sMTP engines feature a number of facilities. This arti-

cle defines the characteristics that sMTP engines have, which

will be assessed by identifying the advantages and disadvan-

tages of each, resulting in the best alternative.

The general advantages that the platform would give us to

send out mass mailings are as follows:

• Theusersendsemailsfromhis/herowncomputer.(Not

using a mail server)

• The bounces do not affect the mail server because the

sending account is not the same as the receiving account.

• People who use this platform send emails in real time,

thus changing the manner in which the mails were sent

through the Lotus server, because the low priority pa-

rameter was used, which implied that the sending was

done when the server had the resources to attend such

requirements.

• Thepossibilityofschedulingthemailing.

The platform in question is already implemented in TECsUP’s

Direction of Business Promotion and Development. The area

of sales and Marketing is also using it.

Palabras claves

servidor de Correos, Correos Masivos, Atomic Mail sender,

Email Marketing, servicio de Correos.

Key words

Mail server, spam server, Atomic Mail sender, Email Marke-

ting, Mail service

INTRODUCCIÓN

Las empresas de hoy en día deben afrontar nuevos retos para

cumplir los objetivos que se han trazado, y para lograrlo de-

ben apoyarse en la tecnología como una herramienta que les

facilitará alcanzarlos.

El Email Marketing es utilizado por muchas empresas con el

fin de publicitar sus productos o servicios. Esto se realiza con

los recursos de la empresa, en algunos casos, o con recursos de

empresas dedicadas al rubro.

FUNDAMENTOS

nos planteamos el escenario de una empresa que cuenta con

su propio servidor de correos corporativo, en este caso un Lo-

tus notes de IBM que sirve para desarrollar las comunicaciones;

de mismo modo, se usa el mismo recurso para desarrollar el

Emarketing.

Debido a que el Emarketig es dirigido a todos los posibles clien-

tes de la empresa, entre ellos compañías, fábricas, personas par-

ticulares, etc, la población es bastante amplia. En tal sentido, se

generan los siguientes inconvenientes en el servicio:

Saturación del Mailbox

• Como se puede observar en la Figura 2, los mailbox son

saturados por los correos entrantes y salientes. Una base

de datos de 5 000 correos saturaría el servicio de correos.

Baja del servicio de ruteo

• Cuando se saturan los mailbox, las tareas de ruteo (que

son las encargadas de lanzar los mensajes a la red de in-

ternet) dejan de operar y provocan la caída del servicio.

Rebotes:

• Alutilizarunacuentarealdelservidordecorreosparael

envío, tenemos el inconveniente de que los rebotes (que

son causadas por cuentas mal ingresadas, dominios tipea-

dos erróneamente, servidores no disponibles) llegan a

la misma cuenta. saturando primero los inbox y luego la

cuenta del usuario que envió el mensaje masivo.

Envíos con baja prioridad:

• ElservidordecorreosLotuspermiteconlaposibilidadde

marcar los correos que serán enviados con el atributo de

“baja prioridad”, esto se hace con el fin de que el servidor

de correos envíe los mensajes cuando el servidor cuente

con los recursos para hacerlo.

59



Antes de definir cuál es la problemática encontrada, vamos

a detallar la manera en que se hace uso del servidor de co-

rreos:

Un usuario apertura su cliente de correo (software instalado

en PC), el cual se conecta al servidor de correos (Previa confi-

guración). se dan los pasos uno y dos de la Figura 1. Cuando

un usuario desea enviar un correo electrónico a cualquier

empresa, el mensaje (correo) es depositado desde el cliente

al servidor. situado en el servidor, este será ruteado hacia el

internet, dependiendo de los procesos pendientes que este

posea y de la resolución dns (que no es materia de esta in-

vestigación). Pasos dos y tres en la Figura 1. El mensaje es en-

viado al internet con la dirección de destino, la red destino lo

recibe, el sistema antispam hace una consulta de resolución

inversa para evitar el ingreso de suplantaciones y una vez

verificando el tema y luego de confirmado que la dirección

de origen no existe en una lista negra, se procede a permitir

su ingreso. Paso cuatro en la Figura 1.

PROBLEMáTICA

En términos generales este es el procedimiento y la forma en

que funciona el servidor de correos, ¿pero qué sucede cuan-

do esta plataforma debe enviar gran cantidad de correos; por

ejemplo 25 000 correos en un lapso corto de tiempo?

Es aquí cuando las variables mencionadas líneas arriba interac-

túan para causar inconvenientes en el funcionamiento normal

de un servidor de correos.

En la Figura 2 se puede notar el contenido del Mailbox, que es

un contenedor de todos los software de servicio de correos

electrónicos. Estos pueden almacenar información en forma

temporal, mientras los mensajes salen e ingresan del servidor.

Generalmente en los servidores de correos se tiene una manera

de enviar mensajes a grandes cantidades de cuentas de correo

a la vez. (Lotus notes maneja el concepto de baja prioridad, con

el que los correos son ingresados al Mailbox pero son enviados

cuando el servidor tiene los recursos para atenderlo: memoria,

baja concurrencia, procesamiento).

El ingreso de gran cantidad de correos al Mailbox produce un

retraso considerable en el envío y recepción de correos.

Asumiendo una totalidad de 25 000 cuentas de correos elec-

trónicos, se puede asumir que no menos del 30% son cuentas

que presentan los siguientes inconvenientes: cuentas de correo

falsas, dominios mal tipiados, cuentas de usuario canceladas,

cuentas de usuarios saturadas. Todo esto genera rebotes del

mensaje enviado, con lo que retornan al servidor de quien los

envió. Bajo de esta circunstancia se genera lo siguiente: luego

Figura 1. Escenario inicial

60


de que se satura la base de datos del usuario, los mensajes de

rebote ya no pueden ingresar a ella, y lo hacen al Mailbox. Una

elevada cantidad de mensajes en el Mailbox, los que pueden

tener además documentos adjuntos en cada uno, generaría

saturación y caída del servicio de ruteo.

CONSECUENCIA

Esto trae como consecuencia que los correos electrónicos

no ingresan ni salen del servidor de correos. Y en este caso

no solo se ven afectados los correos que se enviaron en for-

ma masiva sino también los correos de los demás usuarios,

lo que ocasiona problemas de comunicación y malestar com-

prensible.

SOLUCION PLANTEADA

En términos generales, la solución planteada es la siguiente:

seleccionar un motor de envío sMTP, entre los diferentes exis-

tentes, que se ajuste a las necesidades de la empresa, instalarlo

en cada uno de los equipos que hace el envío de correos a gran

cantidad de cuentas y crear la arquitectura lógica para que los

correos sean enviados desde las computadoras de los clientes,

Figura 2. Mailbox

Figura 3 Esquema con motor SMTP


61


haciendo uso de su propio motor sMTP y no del servidor de

correos Lotus.

La Imagen de la Figura 3 muestra el esquema de la solución

propuesta, a fin de resolver la saturación del servicio de co-

rreo electrónico.

Elección de la aplicación o motor SMT

1.- selección de la herramienta sMTP (motor de envío )

El mercado de software tiene diferentes opciones para esta

solución; afortunadamente cada una es mejor que otra en

cuanto a funcionalidades.

La herramienta senderBlaster es ciertamente robusta para

el envío de mensajes por sMTP, pero no da la posibilidad de

cargar gráficos hTML, tampoco links de páginas webs. Ato-

mic Mail sender soporta cargar links desde internet, crear

documentos hTML, grabarlos como proyectos, he incluso

generar la programación de envío de varios proyectos a la

vez. La herramienta newslatter, es muy eficiente en cuanto

a cargar imágenes y armar un buen diseño, pero no soporta

programación de envíos .

se muestra el cuadro comparativo con la evaluación de cada

aplicación:

Software SendBlasterAtomic Mail

SenderNewsleter

hTML sí sí sí

Links wEB no sí sí

soporta Pro-

gramación

de envíos

no sí no

reporte de

no Enviadosno sí no

Diseño no sí no

Varios envíos

por ejecu-

ción

no sí no

De las tres herramientas en evaluación, la que resulta más apro-

piada es Atomic Mail sender, puesto que tiene mayor flexibili-

dad y se amolda mejor a nuestras necesidades .

El precio es 69,85 dólares por licencia.

Figura 4. SendBlaster


62


PROCEDIMIENTO

1. Instalación de la herramienta escogida en cada PC local

o cliente.

2. registro del subdominio en los Dns de Telefónica, con el

nombre: ventas.tecsup.edu.pe .

3. Configuraciones. Es necesario realizar las siguientes con-

figuraciones:

Cuenta de correo de envío .

Cuenta de correo de recepción.

Cabecera de salida del mensaje.

3. Identificación de la dirección ip del usuario, y aplicación

de configuración snAT en el firewall, con el fin que los

mensajes sean enviados fuera de la red de Tecsup con la

cabecera de la dirección pública registrada en los Dns

de Telefónica (paso 2) .

4. Carga de las bases de datos desde un archivo en Excel

(solo la primera columna) o un documento en texto pla-

no. El software extrae las cuentas de correo de un archi-

vo en Excel o un archivo en texto plano.

Figura 5. Atomic Mail Sender

PROBLEMAS POSTERIORES

El inconveniente central que se presentó en el transcurso de

la implementación fue que, cuando se realizaron pruebas con

gran cantidad de correos, la dirección ip de salida de estos

mensajes era registrada en listas negras, dado el alto tránsito

de información que se generaba. Con el fin de solucionar este

inconveniente se hizo necesario comunicarnos con los admi-

nistradores de listas negras y manifestar que tal dirección ip era

de nuestra propiedad y que se usaba para publicidad.

Debido a que las bases de datos que son cargadas al Atomic

presentan errores en diversos campos, por ejemplo:

• doblecuentadecorreoenuncampo

• doblearroba

• caracteresquenocorrespondenaunacuentadecorreo

• campossinningúnarroba

• cuentasdecorreocondominoincompleto,etc.

el programa Atomic puede dejar funcionar. Frente a esta situa-

ción se ha desarrollado una aplicación que haga posible depu-

rar las bases de datos antes de cargarlas al Atomic, la aplicación

puedeserubicadaenellinkhttp://192.168.68.126:88/.


63


Figura 6. Newsletter

Figura 7. Corrector de cuentas de correo


64


La entrada de esta aplicación es un archivo en Excel con in-

formación en la primera columna de cuentas de correo, la

salida es un archivo en extensión txt con el mismo nombre

del archivo de entrada en Excel. Con esta acción se estarán

depurando las cuentas de correo mal ingresadas y que, po-

tencialmente, generarían inconvenientes.

RESULTADOS

Como puede observarse, los correos llegan a su destino. Así,

las ventajas que podemos obtener con la modalidad indica,

son:

• Loscorreoslleganentiemporeal.

• Luego del envío y en forma inmediata tenemos un re-

porte de los destinos a los cuales no ha llegado el men-

saje.

• DadoquenoseutilizaelservidordeCorreosCorporati-

vo, no se saturan los InBoX ni el servicio de ruteo.

REFERENCIAS

[1] Atompark software. Atomic Mail sender [En línea] re-

cuperadoel12deMarzodel2009: http://www.email-

masivo.com/bulkmail/<http://www.email-masivo.com/

bulkmail/>

[2] Técnicas spam. Conferencias FIsT IssA España. Técnicas

Anti-spam, [En línea] recuperado el 20 de abril del 2009:

http://www.fistconference.org/data/presentaciones/

Spam-spam-spam.pdf <http://www.fistconference.org/

data/presentaciones/Spam-spam-spam.pdf>

Figura 8. Bandeja de entrada Hotmail

[3] Cáceres Meza, Jack Daniel. Implicancias del spam (En lí-

nea) Recuperado el 2 Abril del 2009 http://www.rcp.org.

pe/downloads/Implicancias_del_spam.pdf <http://www.

rcp.org.pe/downloads/Implicancias_del_spam.pdf>

ACERCA DEL AUTOR

Ingeniero Electrónico. Actualmente

cursa la Maestría en seguridad In-

formática. se desempeña en el cargo

de Administrador de red en Tecsup y

también como docente en la carrera

del redes y Comunicaciones de Datos

del Departamento de Informática.


65


Elmer Ramirez, Hermenegildo Mendoza

Eficiencia energética con el uso de variadores de frecuencia en sistemas de aprovechamientos hídrico

Energy Efficient with use of variable frequency drive in uses of hydric systems

66


rAMIrEZ Elmer, MEnDoZA hermenegildo. “Efi ciencia energética con el uso de variadores de frecuencia en sistemas de aprovechamientos hídrico”

el fl ujo (caudal) es aproximadamente proporcional a la velo-

cidad en el eje. Con estas características se puede conseguir

signifi cativos ahorros de energía a través de la variación de la

velocidad con respecto a los métodos tradicionales como el

de estrangulación de válvulas para la regulación de caudal.

Para el estudio del comportamiento del sistema se utilizan

las relaciones de afi nidad, las cuales se representan mediante

ecuaciones que permiten predecir el funcionamiento de una

turbina o bomba bajo condiciones diferentes. Estas son:

Donde:

Q=caudal(m3/h)

H=altura(m)

P=potencia(Kw)

si consideramos los valores de una bomba centrífuga en 1 750

rpm y que debe operar a partir de un variador de frecuencia a

la mitad de su velocidad, es decir, 875 rpm, podemos apreciar

en la Tabla 1 disminuciones de potencia del sistema en una

relación cúbica. Estas permiten tener ahorros de energía a

velocidades inferiores a las nominales, siendo el variador de

frecuencia el método de control que da todo rango de ve-

locidades según sean las demandas sin equipos adicionales

entre el motor y la carga.

N(rpm) Q(m3/h) H(m) P(Kw) Operación

1750 2 1 10 sin variador

875 1 0,25 1,25 Con variador

Linealcuadrá-

ticacúbica

Tabla 1. Comportamiento de las variables de afi nidad de una carga de

par variable

Métodos de regulación del flujo en bombas centrifugas

son muchos los casos en que se trabaja bajo condiciones de

caudal inferior al nominal y durante largos períodos de tiem-

po. En estas circunstancias se puede optar por métodos de

regulación de caudal como:

Modificación de la curva del sistema

Es el caso más común de control de fl ujo por estrangulamien

67


rAMIrEZ Elmer, MEnDoZA hermenegildo. “Efi ciencia energética con el uso de variadores de frecuencia en sistemas de aprovechamientos hídrico”

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rAMIrEZ Elmer, MEnDoZA hermenegildo. “Eficiencia energética con el uso de variadores de frecuencia en sistemas de aprovechamientos hídrico”

OperaciónPunto de

operaciónN(RPM)

Valores medidos Disminu-

ción de

Potencia

(Kw)

Valores calculados

Q

(m3/h)

H

(psi)P (Kw) (N1/N2)3 P (Kw)

sin variador1 1773.4 100% 10 0.9 x x x

2 1773.0 86% 14 0.45 x x x

Con variador

1 1773.4 100% 10 0.8 x x x

1’ 1532.7 86% 10 0.4 0.4 0.64 0.51

2’ 1303.7 74% 8 0.3 0.5 0.41 0.32

69


rAMIrEZ Elmer, MEnDoZA hermenegildo. “Eficiencia energética con el uso de variadores de frecuencia en sistemas de aprovechamientos hídrico”

Se terminó de imprimir en loS tallereS gráficoS de

Tarea asociación Gráfica educaTiva

paSaje maría auxiliadora 156 - Breña

Correo e.: [email protected]éf. 332-3229 fax: 424-1582

junio 2009 lima - perú

Documents

I+i Investigación aplicada e innovación. Volumen 3 - No 1 / Primer Semestre 2009