Embed Size (px)
Citation preview
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
MODSIM
Una útil herramienta para el balance de flujos y masas en plantas de beneficio mineral.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
1
1. INTRODUCCIÓN AL MODSIM 1.1 ¿Qué es MODSIM?
MODSIM (acrónimo de MODULAR SIMULATOR) es un simulador que
puede calcular con detalle balances de masa para diferentes diseños de
plantas de tratamiento de minerales. El balance de masas incluye flujos de
agua y sólidos, distribución del tamaño de partícula en la fase sólida, la
distribución de la composición de las partículas y el promedio de los ensayos
de la fase sólida.
Los ensayos pueden incluir la composición mineral, contenido de
metales y contenido de elementos. Otras propiedades especiales de las
partículas que son específicas de un sistema en particular pueden ser tenidas
en cuenta.
Algunas de estas propiedades son el poder calorífico, materia volátil,
azufre pirítico, azufre orgánico y el contenido en cenizas de un carbón, y la
susceptibilidad magnética y conductividad eléctrica de los sistemas minerales
que son procesados por separadores magnéticos o eléctricos.
Otras propiedades de las partículas, algunas veces tan sutiles como la
forma de la partícula, textura mineralógica y características de la superficie de
la partícula influyen en el comportamiento de algunas de las unidades de
operación en el tratamiento del mineral, y MODSIM puede acomodarse a todas
estas propiedades particulares.
La unidad principal de operación en el diseño incluye operaciones de
reducción de tamaño, fractura y molienda, operaciones de clasificación para la
separación en diferentes tamaños de partículas, operaciones de concentración
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
2
que separan las partículas de acuerdo con su composición mineralógica y
operaciones de separación sólido-líquido.
MODSIM proporciona un repertorio de modelos estándar para estas
operaciones.
MODSIM tiene una estructura completamente modular que le permite
añadir o quitar unidades a la hora de realizar el esquema de la planta y su
posterior simulación. Así los modelos que son usados para simular las
operaciones de varias unidades pueden ser desarrollados y modificados para
ajustarse a la planta bajo algunas condiciones operacionales y pueden ser
cambiados para conocer las necesidades de algunas aplicaciones.
Estas características de MODSIM permiten además el desarrollo y la
incorporación de resultados de continuas investigaciones en el campo de la
modelización matemática de unidades de operación en el proceso de
minerales.
El repertorio de modelos disponibles en el sistema aumenta a medida
que los usuarios van introduciendo nuevos modelos. Los usuarios pueden
visitar algunos modelos disponibles.
MODSIM calcula la composición y una completa caracterización del flujo
de material en cada unidad de la planta. Los datos de salida incluyen el ratio
total de agua y sólido, la distribución del tamaño de partícula y la distribución de
la composición de la partícula sobre el total del material, así como detalles del
ensayo en cada parte del diagrama de flujo. Para ayudar al entendimiento de
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
3
los datos, el programa muestra un informe de lo que ha realizado cada unidad
de la planta.
El informe puede variar de acuerdo con el cometido que la unidad tenga
en el flujograma, en función de la posición que ocupe en el mismo. Los datos
del informe pueden ser usados para dimensionar el tamaño y para elegir las
mejores características de funcionamiento de la unidad, para evaluar el coste
de la misma, para la selección del equipamiento y la evaluación del proceso.
MODSIM es el único simulador entre todos los disponibles actualmente
que puede simular la liberación de minerales durante las operaciones de
fragmentación. Este aspecto de las operaciones del procesado de mineral
facilita cada vez más a los directores de plantas la elección más pertinente en
cuanto a las operaciones de tratamiento y al plan más eficiente.
MODSIM es un simulador de régimen permanente y no está diseñado
para simular operaciones en régimen transitorio. No es conveniente su uso
para el diseño y la simulación de procesos de sistemas de control. Es el único
simulador que puede simular la liberación de minerales durante las operaciones
de reducción de tamaño (molienda).
1.2. Como usar MODSIM
MODSIM ha sido diseñado para un uso cómodo y rápido. No se necesita
establecer trámites complicados e incluso el diseño de plantas de tratamiento
de minerales de menas complejas pueden ser simuladas satisfactoriamente en
unas pocas horas. La forma de operar de este simulador permite al usuario
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
4
concentrarse en las aplicaciones metalúrgicas del mismo y no ser distraído por
los problemas informáticos de computación.
Figura 1. La ventana principal desde la cual se controlan las operaciones de
simulación.
La introducción de la información se realiza a través de la construcción
de un diagrama de flujo por medio de un editor gráfico sencillo de usar que se
encuentra en la estación de trabajo del usuario.
La introducción de números se realiza a través de los menús y la forma
de introducir los datos permite una rápida y fácil especificación de los datos que
definen las propiedades de la MENA y los parámetros de operación de los
equipos de la planta.
La salida de los datos se realiza a través de formularios claros, pudiendo
obtener en algunos casos gráficos que apoyan un mejor entendimiento de los
mismos. Los informes pueden verse sin utilizar MODSIM. El Copiar y Pegar
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
5
son herramientas de edición usadas para facilitar la transferencia de datos
hacia hojas de cálculo y que el usuario elija entre los programas de dibujo
gráfico.
Las operaciones de la simulación son conducidas desde el menú
principal, que se muestra en la figura 2.
Figura 2. Menú principal.
Los datos y las simulaciones son ordenadas en base a nombres de
trabajos individuales. Cada simulación debe llevar un único nombre. Los datos
y la información de cada trabajo es guardado bajo el nombre del trabajo, solo
de esta forma es posible guardar y recuperar los trabajos convenientemente.
Los nombres de los trabajos sólo pueden tener 8 caracteres, siguiendo
el formato de los archivos DOS. Los nombres de los trabajos no deben tener
extensión y MODSIM reparte en varios archivos de forma interna la información
correspondiente a cada trabajo.
Desde el menú FILE (archivo) se puede empezar un nuevo trabajo, abrir
un trabajo que se ha grabado previamente y grabar el trabajo actual.
Figura 3. FILE menú
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
6
Desde el menú EDIT (edición) se editan los diagramas de flujo usando el editor
gráfico, editar sistemas de datos, edición de modelos y los parámetros de
operación, edición del formato de los datos de salida o cambiar el nombre del
trabajo actual. Sólo en la versión profesional se pueden establecer datos de
una simulación repetitiva. Los datos y las simulaciones se organizan en base a
nombres de trabajos individuales.
Figura 4. EDIT menú
Desde el menú VIEW (Ver) se puede mostrar el diagrama de flujo,
ver el archivo de datos de salida, ver el archivo del informe, ver la distribución
del tamaño de partícula y/o la distribución del grado de liberación de todas las
partes del diagrama de flujo y ver el espectro de liberación en cada tramo del
diagrama.
Figura 5. VIEW menú.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
7
Desde el menú RUN (Arranque) se puede iniciar la simulación y ver los cuatro
archivos diferentes que pueden ayudar a diagnosticar cualquier problema.
Repetir la simulación permite además encontrar la combinación de parámetros
óptima para cada unidad de trabajo (sólo en la versión profesional).
Figura 6. RUN menú.
2. EDITOR GRÁFICO
2.1. Dibujar diagramas de flujo
Figura 7. Típico diagrama de flujo que aparece en la pantalla durante la
construcción del mismo o durante la edición.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
8
La descripción esencial de una planta del procesamiento de minerales es su
diagrama de flujo. Esto identifica la operación de cada unidad en la planta y
define el flujo de interconexiones entre ellas.
Los ingenieros de proceso reconocen y usan el diagrama de flujo para
identificar la estructura de la planta. MODSIM se aprovecha de esta práctica y
le permite al usuario construir el diagrama de flujo directamente en la pantalla
del ordenador o puesto de trabajo. El diagrama de flujo se construye usando el
editor gráfico incorporado.
Figura 8. Menú FILE del editor gráfico de los diagramas de flujo.
El editor de gráficos se encuentra en el menú EDIT del menú principal
(Get flowsheet from FILE).
Del menú FILE se puede obtener un diagrama de flujo antes-guardado
de un archivo, con la posibilidad de obtener diagramas de flujo grabados de la
Versión 2 bajo DOS de MODSIM (en la Versión 2 los archivos del diagrama de
flujo tienen la extensión de archivo .tr), se puede aceptar el diagrama de flujo
actualmente desplegado, imprimir el diagrama de flujo, exportar la imagen
gráfica como un metafile de Windows o archivo PostScript o cancelar la sesión
actual en edición.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
9
Figura 9. Menú EDIT del editor del diagrama de flujo.
Las herramientas de la corrección que se usan para dibujar el diagrama
de flujo están disponibles en el menú EDIT del menú del editor de gráficos.
Figura 10. Los iconos de las unidades. Los flujos de corriente de concentrado
son identificados por C, los flujos de corriente de las colas se identifican por T y
los flujos de molienda se identifican con la letra M.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
10
Figura 11. El menú SELECT del editor de los diagramas de flujo desde el cual
se pueden seleccionar los iconos pertenecientes a las unidades básicas de la
planta.
El diagrama de flujo se construye poniendo los iconos de la unidad en
las posiciones deseadas en el diagrama de flujo y conectando las unidades por
medio de los flujos de corriente apropiados. Se seleccionan los iconos del
menú SELECT y estos aparecen delante del diagrama de flujo en la situación
actual del LOCATION CURSOR. Cuando se muestra el LOCATION CURSOR
en el diagrama de flujo, puede arrastrarse y situarlo en su posición usando el
ratón. Para hacer el LOCATION CURSOR visible en el diagrama de flujo,
seleccione LOCATION CURSOR del menú EDIT desplegando el menú
correspondiente del editor de gráficos. Los iconos disponibles se muestran en
las Figuras 10 y 12 y en Tabla 1 al final de esta sección. El funcionamiento de
cada tipo de unidad se asocia a un icono. Dicho icono se puede escoger
automáticamente desde SELECT del menú desplegado.
Para dibujar los flujos en el diagrama se conectan las unidades en el
diagrama de flujo mediante los flujos de corriente. Un flujo de corriente se abre
posicionando el cursor en el punto apropiado del diagrama de flujo y se cierra
posicionando el cursor en la unidad apropiada. Para dibujar los flujos de
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
11
corriente del proceso están disponibles dos tipos de cursores diferentes. (1) El
CURSOR RECTANGULAR que se usa para dibujar flujos de corriente que
consisten completamente en segmentos horizontales y/o verticales. (2) Si el
flujo de corriente a ser dibujado tiene los segmentos diagonales, use el RUBER
BAND CURSOR.
Una vez se ha escogido el cursor apropiado, hacer clic con el botón
izquierdo del ratón en el punto de partida del flujo de corriente, hacer clic en el
botón izquierdo de cualquier esquina que se requiera del flujo y finalizarlo
haciendo clic en el botón derecho. Los flujos normalmente empiezan y acaban
en un icono de una unidad. Esto significa que los puntos de comienzo y fin del
flujo de corriente deben tocar la unidad apropiada en el punto del icono donde
se va a realizar la conexión.
HINT: Un flujo de corriente que no se une a un icono de la unidad tiene
un círculo coloreado en su final. Esto hace fácil la identificación de los flujos de
corriente sueltos. La alimentación de la planta y su flujo de productos no se
unirán a iconos por alguna de las dos partes, la alimentación no tendrá un
icono de partida y los productos no tendrán un icono de salida. La posición en
el icono de un flujo de corriente determina el tipo de flujo de que se trata:
concentrado, colas o producto intermedio.
La situación de los tipos de flujo se identifica en las Figuras 10 y 12. Los
flujos de alimentación de la unidad pueden asociarse a cualquier punto del
icono de la unidad, pero los flujos de corriente deben ponerse de manera lógica
para asegurar que la estructura del diagrama de flujo está clara.
Los flujos de alimentación de la planta no empiezan en una unidad y los
productos de la planta no acaban en una unidad. Todas las unidades con
excepción de un mezclador, sumidero o reserva de existencias pueden tener
un solo flujos de corriente de alimentación.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
12
Figura 12. Los iconos de las unidades. Los flujos de concentrado son
identificados por C, los flujos de corriente de las colas se identifican por T y los
flujos de molienda se identifican con la letra M. En los medios de separación
por gravedad y por densidad la parte flotante se identifica como F y la que
decanta como S.
Así, todas las unidades que se alimentan de más de un punto en la
planta deben estar precedidas por un mezclador, transportador o un sumidero.
Hay una excepción a esta regla. Una unidad puede tener un flujo de
alimentación de agua adicional además del alimento del lodo. Esto es útil
siempre que se agregue el agua directamente a la alimentación de la unidad o
cuando se agrega agua a la unidad para lograr un efecto físico como la
limpieza de una criba o agregar agua a la espuma formada en los bancos de
las celdas de flotación.
El agua puede introducirse en la planta a través de un flujo de
alimentación de agua que se arranca seleccionando ADD WATER STREAM
desde el menú EDIT del menú desplegado, se completa la construcción del
flujo de la misma forma que otros flujos de la planta después de seleccionar
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
13
cualquiera de los cursores, RECTANGULAR CURSOR o el RUBBER BAND CURSOR.
Figura 13. Muestra la secuencia a seguir en la operación de inserción de un
nodo en un flujo ya existente.
Una alarma auditiva aparece cuando un flujo de corriente es dibujado y
no se conecta a alguna unidad.
Las unidades de mezcla (nodos) pueden insertarse en flujos de corriente que
ya se han puesto en el diagrama de flujo.
Sin embargo, después de situar el punto en el que entra el flujo de
recirculación en el punto deseado, los flujos de corriente que se han roto deben
identificarse.
Dibuje las corrientes Ponga el nodo en la posición deseada.
Identifique el flujo en la esquina anterior.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
14
Esto se hace localizando un punto identificable (salida del flujo o esquina) en el
flujo de corriente que precede inmediatamente al nodo, y entonces se pulsa el
botón derecho del ratón en ese punto.
Si cualquier otra acción se selecciona antes de la identificación del nodo
no se insertará en el flujo. Esta secuencia de operaciones es la que se muestra
en la figura 13.
Los flujos que alimentan las unidades están normalmente asociados a
una unidad ya existente. Pero a veces se desea añadir una unidad a una
corriente ya existente.
Para unir una unidad al final de un flujo de corriente existente, se mueve
la unidad hasta que toque la cabeza de la flecha del flujo de corriente de
alimentación deseada. El flujo de corriente se unirá cuando el diagrama de flujo
sea actualizado o salvado.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
15
2.2. Cambiar el tamaño del icono:
Pueden variarse el tamaño y orientación de los iconos de la unidad
durante la construcción del diagrama de flujo. El tamaño se cambia
seleccionando CHANGE ICON SIZE en el desplegable del menú EDIT y
especificando el nuevo tamaño en el rango 1-20 usando el POINTER GAUGE
(PUNTERO) en la esquina derecha del diagrama de flujo. El nuevo tamaño
permanece efectivo hasta que se haga un nuevo cambio.
Pueden reflejarse iconos que no tienen un eje vertical de simetría sobre
su eje vertical seleccionando el icono REFLECT desplegando el menú. Esta
operación se aplicará solamente a la próxima unidad seleccionada después de
que la orientación vuelva a la normal.
2.3. Borrar iconos o flujos:
Pueden anularse flujos de corriente e iconos del diagrama de flujo
seleccionando DELETE en el menú y haciendo clic en el botón derecho del
ratón cuando se está con el cursor sobre el flujo de corriente o el icono.
Pueden moverse los iconos en el diagrama de flujo seleccionando
MOVE del desplegable del menú EDIT y arrastrando el icono con el ratón.
Cuando un icono se mueve, todos sus flujos de corriente asociados se
anularán antes del movimiento y éstos tendrán que ser reemplazados. Puede
perderse cualquier dato del sistema asociado con esos flujos de corriente.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
16
2.4. Hacer anotaciones en el diagrama de flujo:
Pueden agregarse las anotaciones al diagrama de flujo posicionando el
CURSOR LOCATION en el punto dónde se quiere empezar la anotación y
seleccionando ANNOTATE en el desplegable del menú EDIT.
Una anotación puede anularse seleccionando DELETE en el menú EDIT
y haciendo clic en el botón derecho del ratón sobre la anotación existente.
Una anotación existente puede moverse seleccionando MOVE del menú
EDIT y arrastrando la anotación con el ratón.
En la figura 7 se mostraba un típico diagrama de flujo.
Una vez construido el diagrama de flujo pueden agregarse todas las
anotaciones que queramos para mejorar la información del mismo.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
17
En la siguiente tabla se muestran los modelos que están asociados a cada
icono.
UNIDADES MODELOS DISPONIBLES
Molino autógeno FAGM, SAGM, MILL
Molino de bolas MILL, GMIL, GMI1, GMSU, UMIL,
HFMI, HFML, HFSU.
Caja pulsatoria Batac BATJ
Caja pulsatoria Baum BAUJ
Caja negra BLBX
Cono de arenas Chance CHAN
Molino cónico CRSH, CRS1, SHHD.
Cinta transportadora CONV, MIXR.
Baño en medio-denso TESK, BATJ, SLIP, CHAN, BAUJ,
WEMC, NORW, WASH, DREW.
Ciclón medio-denso DMCY, DMHC.
Criba de agotado DWSC.
Baño Drewboy WASH, DREW.
Criba de dos telas DSC1, DSC2.
Dynawhirlpool DYNA.
Elutriador ELUT.
Tolva de alimentación SEGB.
Filtro FILT.
Molino de rodillos CRSH.
Celdas de flotación FLTK, FLTN, KLIM.
Molino giratorio GYRA.
Hidrociclón CYCL, CYCA.
Molino de rodillos de alta presión. CRSH.
Quebrantadora de mandíbulas JAW1, JAW2.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
18
Concentrador de Knelson KNEL.
Separador magnético WDMS.
Mezclador MIXR.
Separador Norwalt NORWA.
Puddle pan PAN1.
Bomba NOP.
Cono Reichert CONE.
Molino MILL.
Criba vibratoria SHAK.
Cribas SCRN, SCR1, SCR2, CYCA.
Separador Shallow SLIP.
Cribas curvas SCR1, CYCB.
Separador espiral SPIR, KELL, LIPS.
Clasificador espiral CYCA.
Tanque MIXR.
Divisor de flujo SPLT, SPL1.
Sumidero MIXR.
Tambor Teska TESK.
Espesador THIC, KYNC.
Ciclón sólo de agua WOCY.
Tambor Wemco WEMC.
Separador magnético húmedo de
alta densidad
WHIM, DOFI.
Tabla 14. Unidades de trabajo disponibles.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
19
2.5. Salvar diagramas de flujo:
En la figura 7 se muestra un diagrama de flujo típico tal como aparece en
la pantalla. Se pueden agregar anotaciones libremente al diagrama de flujo
para mejorar su información y pueden moverse todos los elementos gráficos y
anotaciones o pueden borrarse para asegurar un diseño eficaz y apropiado del
diagrama de flujo.
Un diagrama de flujo se guarda seleccionando SAVE FLOWSHEET en
el menú desplegable del menú FILE. Los diagramas de flujo siempre deben
salvarse antes de proceder a la especificación de los datos.
2.6. Iconos y modelos correspondientes:
Cada icono en el diagrama de flujo representa una unidad física en la
planta. Para simular el funcionamiento de la planta, debe establecerse el
modelo de la forma de proceder de cada unidad.
Se necesitará asociar cada unidad a su modelo apropiado y los modelos
que están disponibles para usar en cada icono se muestra en la Tabla 14.
La opción final de modelos se hace seleccionando EDIT MODEL PARAMETERS que se encuentra en el menú EDIT, el cual encontraremos en
la figura 5.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
20
2.7. Pseudo-flujos de corriente:
A veces es útil tener la información sobre la carga de la partícula dentro
de una unidad particular.
Por ejemplo, es útil saber la distribución del tamaño de la carga en un
molino autógeno o de bolas. Esta información puede recogerse de dos
maneras: a través de REPORT FILE (archivo de información), los flujos de
producto sin uso pueden aprovecharse para dar información durante la
simulación.
El pseudo-flujo de corriente tendrá ceros en el ratio de flujo, pero llevará
todos los datos de la composición. Es arrastrado en el diagrama de flujo como
un flujo de producto que emana directamente de la unidad, pero no conecta a
cualquier otra unidad. Este flujo de corriente será incluido en el rendimiento del
simulador y generará datos que pueden usarse para dibujar las distribuciones
del tamaño y los espectros de liberación.
2.8. Guardar diagramas de flujos:
El editor de MODSIM es fácil de aprender y fácil de usar.
Incluso pueden dibujarse los diagramas de flujo complejos en cortas sesiones
de trabajo.
Se recomienda que un diagrama de flujo se guarde a lo largo de distintos
tiempos durante la creación, para asegurarse evitar la pérdida de información
causada por cualquier funcionamiento defectuoso del sistema.
Los diagramas de flujo se pueden volver a dibujar cuando se quiera
seleccionando REFRESH FLOWSHEET que se encuentra en el menú EDIT y
el diagrama de flujo será redibujado.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
21
Las unidades y flujos de corriente son numerados automáticamente por el
editor y estos números se usan en la fase de salida de datos para su
identificación. La estructura del diagrama de flujo se transmite automáticamente
a las fases sucesivas en el simulador para la interpretación y el procesado que
incluye la localización de ciclos y algoritmos de descomposición para
establecer un camino del cálculo secuencial factible para el diagrama de flujo.
Estos algoritmos son completamente transparentes para el usuario de este
modo el paso desde la construcción del diagrama de flujo hasta la salida final
es adecuado y rápido. Sin embargo, el usuario debe proporcionar los datos
numéricos esenciales que describen el material a ser procesado y establecer
las unidades individuales en el diagrama de flujo.
2.9. Imprimir diagramas de flujo:
La manera más rápida de imprimir una copia del diagrama de flujo es
seleccionar PRINT del desplegable del menú FILE en el editor de gráficos
(GRAPHICS EDITOR). Se puede hacer una copia de alta calidad usando una
imagen PostScript del diagrama de flujo seleccionando EXPORT del
desplegable del menú FILE del editor gráfico.
Figura 15. Salida gráfica de un diagrama de flujo típico usando la imagen
PostScript.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
22
La imagen PostScript puede enviarse a cualquier dispositivo o aplicación que
sea capaz de ver las imágenes PostScript. Sin embargo este archivo no puede
enviarse desde dentro a un dispositivo externo MODSIM. Si se quiere importar
la imagen PostScript directamente en un procesador de texto se exporta el
diagrama de flujo como una imagen PostScript encapsulada o como un metafile
de Windows.
3. ENTRADA DE LOS DATOS.
Una vez se ha construido el diagrama de flujo, MODSIM lo tomará a
través de una sucesión de menús que definirán el conjunto de datos requeridos
por el diagrama de flujo y los modelos incluidos.
Los datos están separados en dos secciones.
La primera define el sistema y datos de la planta que incluyen toda la
información requerida para definir la estructura de la planta y las características
del material de alimentación.
La segunda sección incluye todos los parámetros requeridos por cada
uno de los modelos de la unidad incluidos en el diagrama de flujo.
Éstos son los parámetros de la unidad. A cada sección puede accederse
separadamente del menú principal.
i. Especificación de los datos del sistema:
Los datos del sistema describen las características de la mena que se
procesa en el diagrama de flujo. Estas características permanecen fijas en todo
el diagrama de flujo y lo mismo con los nombres de los datos.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
23
Los datos del sistema también se usan para caracterizar los flujos de
alimentación a la planta. El formato de datos de sistema se usa para preparar
los propios datos del sistema e identificar flujos de alimentación a la planta o
que tiene datos experimentales que se pueden comparar con las salidas de
simulador.
Figura 16. Formulario para especificar las propiedades del mineral y
seleccionar los flujos cuyos datos van a ser especificados. A este formulario se
entra seleccionando system data en el menú EDIT.
El marco llamado ORE CHARACTERISTICS (LAS CARACTERÍSTICAS
DE LA MENA) de este formulario está reservado para la especificación de
propiedades que caracterizan la naturaleza del material sólido que se procesa
en la planta.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
24
La nomenclatura de la tecnología del lavado de carbón ha evolucionado
separadamente del procesado convencional del mineral y el usuario puede
escoger cualquier nomenclatura para especificar los datos. Aunque la
nomenclatura varía, los principios que gobiernan la especificación de datos en
estas dos situaciones son los mismos y el simulador trabaja de la misma
manera para los dos tipos de planta.
ORE CHARACTERISTICS (LAS CARACTERÍSTICAS DE LA MENA):
Este campo compuesto se usa para especificar las propiedades físicas de la
mena que será procesada en la planta.
El número de minerales: especificamos el número de especies
minerales que son significativas en la simulación.
Los nombres de los minerales: deben especificarse los nombres de
los minerales en este campo. Deberá haber tantos nombres como se hayan
especificado en el campo de número de minerales. Sólo son significativas las
cuatro primeras letras del nombre mineral.
La densidad específica de los minerales: pueden introducirse aquí las
densidades específicas de los minerales individuales. La densidad específica
de los tipos de la partícula individuales se puede especificar de dos formas: o
se calcula la densidad específica de los minerales individuales de la
composición mineral del tipo de la partícula, o puede especificarse
explícitamente las densidades específicas de los tipos de la partícula. Hay que
escoger uno de los dos métodos en este formulario.
Si es escogido el último método deben especificarse las densidades
específicas de los tipos de partículas según la figura17.
El número de clases del tamaño: en este campo se especifica el
número de clases de tamaño que se quieran que MODSIM use para la
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
25
simulación. Se recomiendan 25 ya que esto proporcionará la mayor resolución
con respecto al tamaño.
El número especificado aquí no necesita tener igual número que el de
tamaños disponibles como datos que definen la planta de alimentación ni al
número de clases del tamaño que están disponible en datos experimentales,
que están disponibles para la comparación con las salidas del simulador.
Si los efectos de tamaño de partícula no son significativos en la
simulación, al número de clases de tamaño de partícula puede ponérsele un 1
y MODSIM considerará que todas las partículas tienen el mismo tamaño que se
ha especificado en el campo correspondiente al tamaño de partícula más
grande.
El tamaño de la partícula más grande (D100): se especifica el tamaño
de partícula más grande que tiene interés para la simulación.
Deberá ser tan grande como el tamaño más grande de la alimentación. Nota: el
tamaño debe especificarse en metros.
El número de clases de calidad: introducimos el número de clases de
calidad que se exigen para definir las características de liberación de la mena.
Si la liberación de mineral no fuese significativa, Este campo debería ponerse
igual al del número de minerales. El número de clases de calidad nunca debe
ser por otra parte menor que el número de minerales del simulador, ya que este
no puede distinguir entre las especies minerales separadas.
El número de S-clase: en MODSIM los números de S-clase permiten la
distribución de partículas además de la que se pueda obtener de una variable
física tal como puede ser la de la susceptibilidad magnética. La distribución
sobre varios valores de la constante de velocidad de flotación es
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
26
probablemente el mejor ejemplo conocido del uso de S-clase en el diseño de
simulación de plantas.
ii. Establecer las clases de ley (GRADE CLASSES):
La composición de las clases de calidad viene especificada en la figura
16 la cual se entra pulsando el botón Set up grade classes en el formulario de
datos de sistemas.
La composición: este formulario exige especificar la composición de
cada clase de calidad. La composición para cada clase de calidad se especifica
en fracción en peso (% en peso) o en fracción en volumen (% en volumen) de
cada partícula de mineral.
La entrada para cada clase de calidad es un vector de composiciones
minerales.
El orden de los minerales en el vector se corresponde al orden en que se
introdujeron los nombres de los minerales en los datos del sistema (figura 16).
La densidad específica de clase: por defecto MODSIM calcula la
densidad específica de partículas en cada grado de calidad de los fragmentos
minerales en las partículas y las densidades específicas de los minerales que
se especifican en el formulario de datos de sistema.
Si tenemos disponibles los datos reales de las densidades específicas
de las partículas, estos pueden introducirse en este campo. Estos datos se
usarán en lugar de los valores predefinidos calculados.
La susceptibilidad magnética de clase: aquí puede especificarse la
susceptibilidad magnética para cada clase de partícula.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
27
Otra propiedad: aquí se pueden especificar valores para cualquier otra
propiedad física.
Figura 17. Formulario para especificar la composición y otras propiedades de
los tipos de la partícula o clases de calidad. En este formulario se entra
pulsando el botón Set up grade classes (establecer el grado de clase) en el
formulario de datos del sistema figura 16.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
28
Figura 18. Formulario para especificar parámetros del diagrama de Andrews-
Mika. Se accede a él en el botón Specify liberation model data (especifique los
datos del modelo de liberación) del formulario anterior.
Especifique los datos del modelo de liberación: Haga clic en este botón para
especificar detalles del modelo de liberación.
Esto se muestra en la figura 18, que se estructura para el modelo de liberación
"Ljubljana" y la función beta del modelo del diagrama de Andrews-Mika.
El parámetro de PHIA: es un parámetro que define el área de interfase
por unidad de volumen de mineral. Caracteriza la textura mineral para usar en
el modelo de liberación "Ljubljana". Este parámetro toma valores en el rango
comprendido entre 10 y 200. Los minerales que tienen valores más bajo de ΦA
tienen texturas de grano grueso y son comparativamente más fáciles de liberar,
mientras que las texturas que tienen ΦA más grande que 100 son los que
tienen una textura de grano fino y más difíciles de liberar.
Calcule el diagrama Andrews-Mika en la salida: Verifique este campo
si se quiere la matriz de coeficientes de transferencia cruzada para el modelo
de liberación a ser computado según el modelo de "Ljubljana." Esto será
necesario siempre que el valor de ΦA se cambie.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
29
Los parámetros para la Función Beta en el diagrama de Andrews-
Mika: la función Beta en el modelo del diagrama de Andrews-Mika requiere 7
parámetros. El tamaño de liberación define la escala de la textura mineralógica.
La fase mineral comienza a liberarse significativamente cuando el tamaño de la
partícula es más pequeño que el tamaño de liberación.
El factor de la rotura preferencial define las tendencias relativas de las
grietas para propagarse en la fase mineral. Si es preferente la apertura del
mineral este factor es mayor que 1. Si es preferente la apertura hacia la fase
este factor es menos que 1. Andrew-Mika boundary exponent es el
exponente del límite de Andrews-Mika. Para las texturas de grano grueso este
exponente se acerca a 3 y es menos de 3 para las texturas formadas por
granos más finos. Andrew-Mika boundary sensitivity es el límite de
sensibilidad del tamaño del padre. Variance exponent es la variación de la
distribución de liberación determinada por cómo de rápido los minerales se
separan por liberación tal como disminución del tamaño de partícula del
progenitor. Si el parámetro de variación es alto los minerales se separan
rápidamente en comparación con los ratios de reducción de partícula pequeña
y viceversa.
El Variance sensitivity determina la sensibilidad del exponente de
variación del tamaño de partícula del progenitor. (The assymmetry factor) el
factor de asimetría define el ratio relativo de liberación de la fase mineral en la
fase ganga.
Si el factor de asimetría es mayor que 1 la fase mineral se libera
relativamente rápido; si este factor es menos que 1, el mineral se libera más
despacio que la fase ganga.
Grupo de datos: este formulario le permite visualizar el grupo de datos
predefinidos, los grupos de datos actuales con los que trabaja el simulador y el
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
30
nuevo grupo de datos que tenemos en construcción y podemos hacer los
cambios necesarios en el grupo de datos desde este formulario.
Especificación de la composición: Si el número de clases de calidad
partículas en cada clase de calidad. Esta especificación puede hacerse por la
masa o por el volumen.
iii. Establecimiento de las S-classes:
Pueden especificarse los valores asociados con cada s-clase en la figura
19 en el que se entra pulsando el botón establecer S-clases (SET UP THE S-
CLASSES) en la figura 18.
Las constantes de flotación: aquí se especifican los valores de las
constantes de velocidad de flotación que caracterizan la mena. Un modelo
común de las celdas de flotación, es el llamado modelo de recuperación
definitiva, que considera cada tipo de clase de calidad para tener un
componente flotable o no flotable.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
31
Figura 19. Formulario para especificar los valores de propiedades que se atan
a las S-clase. En este formulario se entra pulsando el botón especifique S-clase
(SPECIFY S-CLASSES) en el formulario de datos de sistema.
El valor de las constantes de flotación se especifica en este formulario.
La constante para la componente no flotable se establece igual a cero. Están
previstos dos modelos estándar para la flotación en MODSIM: los modelos son
debidos a King y a Sutherland. El modelo de King permite limitaciones en la
carga de espuma y la constante se especifica en m/s. El modelo de Sutherland
está basado en la analogía con una reacción química y las constantes se
especifican en min-1.
La susceptibilidad magnética: aquí se especifican los valores de la
susceptibilidad magnética para cada una de las S-clase, si se planea usar
estos valores en cualquiera de los modelos para los funcionamientos de las
unidades de planta.
La propiedad adicional: especificamos aquí los valores de cualquier
otra propiedad que será distribuida sobre cada s-clase para el uso subsecuente
en cualquier modelo de la unidad.
NOTA: no es necesario especificar los valores para más de una
propiedad sobre cada una de las S-clase, pero si las S-clase tienen cualquier
influencia en cualquiera de los modelos, por lo menos una propiedad debe
especificarse. Si el número de S-clase se especifica como 1 en el formulario de
datos del sistema, entonces no es posible especificar las propiedades para las
S-clase.
Grupo de datos: este formulario nos permite visualizar el grupo de
datos predefinidos, los grupos de datos actuales con los que trabaja el
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
32
simulador y el nuevo grupo de datos que tenemos en construcción y podemos
hacer los cambios necesarios en el grupo de datos desde este formulario.
iv. Propiedades de convergencia:
MODSIM proporciona dos métodos diferentes para mejorar el grado de
convergencia del cálculo reiterativo: la sustitución directa y el Newton
modificado. Pueden especificarse las características de la convergencia del
cómputo en este formulario.
Figura 20. Formulario para especificar el método de la convergencia que será
usado en la simulación.
A este formulario se entra pulsando el botón Set convergence properties (de las
propiedades de la convergencia) en la pantalla de datos del sistema.
El método de la convergencia: seleccionamos el método de la
convergencia deseado de entre los cuatro métodos existentes.
Es preferible el método del Newton Modificado (1), pero a veces su radio de
convergencia puede ser bastante pequeña y la sustitución directa (2) es más
robusta pero generalmente más lenta.
Pueden probarse el Bounded Wegstein (3) y la convergencia del punto medio
(4) cuando la convergencia parece ser oscilatoria, pero estos tienden a ser muy
lentos. Siempre es posible que los datos especificados para los modelos de las
unidades puedan producir una solución no finita.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
33
La falta persistente de convergencia normalmente es una indicación de esta
condición y usted necesitará examinar sus modelos muy cuidadosamente para
asegurar que ellos producen los rendimientos físicamente reales.
La tolerancia requerida: seleccionamos la tolerancia requerida para el
cálculo reiterativo.
El número máximo de iteraciones: en caso de que la convergencia
sea difícil, el número total de iteraciones se limita al número especificado en
este campo.
Arranque la simulación desde punto anterior al último: cuando un
diagrama de flujo contiene flujos de recirculación es necesario descomponer el
diagrama de flujo para el cálculo secuencial.
Esto se hace internamente en MODSIM usando “tear streams” (flujos de
corte). Al comienzo del cálculo estos flujos son virtualmente valores del ensayo
abiertos e iniciales por el caudal de cada uno de los tipos de la partícula que se
asigna. Éstos son los valores de arranque para el cálculo reiterativo.
Cuando termina la simulación se graban los valores finales de estos
ratios de flujo para que estén disponibles al empezar los valores para el
próximo cálculo. Esto normalmente reduce el número de iteraciones requerido
para la convergencia del cálculo reiterativo y puede ahorrar cantidades
significantes de tiempo sobre todo si la simulación se hace en las máquinas
más lentas.
Ésta es la condición predefinida. Si el cálculo termina anormalmente,
estos valores de comienzo pueden ser impropios o el juego de valores puede
estar incompleto.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
34
Bajo estas circunstancias, la simulación no debe empezar en el punto anterior
al último y este campo no será chequeado.
b. DATOS DE LOS FLUJOS DE ALIMENTACIÓN.
La alimentación a la planta debe ser completamente especificada con
respecto a sus ratios de flujo, composición y distribución de tamaños.
Estas características técnicas se hacen usando el formulario de flujos de
corriente de alimentación.
Figura 21. Formulario para especificar la distribución de tamaño de partícula y
el ratio de alimentación en el flujo de alimentación.
Debe rellenarse un formulario separado para cada flujo de corriente de
alimentación en el diagrama de flujo. En la pantalla se entra en él haciendo
doble clic en la alimentación (feed streams)
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
35
Flujos de corriente: aquí se especifica el número de flujos de corriente
del diagrama de flujo. Usted puede asignar un nombre descriptivo al flujo de
corriente para ayudar a su identificación en los datos del flujo de corriente del
simulador. El nombre que se especifica aquí se transfiere al campo de flujo de
alimentación en el formulario de datos del sistema. Los nombres del flujo de
corriente deben empezar con un carácter alfabético.
El número de tamaños: aquí se especifica el número de tamaños de la
malla que están disponibles en los datos de la distribución para este flujo. Esto
no tiene porque ser igual que el número especificado en el formulario de datos
de sistema.
El tamaño: hacemos una lista de los tamaños de la malla que definen la
distribución de tamaño para este flujo.
% Pasante: especificamos cualitativamente la distribución del tamaño
como porcentaje que pasa por la malla.
Las unidades de tamaño: los tamaños de la malla pueden definirse en
cualquiera de las unidades comunes que aparecen en la lista.
Verifique la unidad de tamaño que usted usa. Haga un clic en el botón
izquierdo del ratón para seleccionar una unidad de tamaño. Haga un clic en el
botón derecho del ratón para convertir los tamaños existentes a una nueva
unidad.
Uso de la distribución Rosin-Rammler: si la distribución del tamaño de
este flujo no es conocida puede usarse la distribución Rosin-Rammler de este
campo. Los parámetros en la distribución Rosin-Rammler puede especificarse
en los campos siguientes.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
36
D63.2: es el 63.2% de tamaño de paso para la distribución.
Lambda: es el exponente de la distribución.
Ratio de alimentación: el ratio de alimentación de sólidos de este flujo.
Verifique las unidades usadas en el campo Units of feedrate. Haga un clic en el
botón izquierdo del ratón para seleccionar una unidad de tamaño. Haga un clic
en el botón derecho del ratón para convertir los tamaños existentes a una
nueva unidad.
El porcentaje de sólidos: del flujo tratado.
Especificar el grado de distribución: definimos la composición
mineralógica de este flujo de corriente especificando la distribución de
partículas sobre el grado de clase. A continuación se nos mostrará el formulario
de la distribución de grado de clase.
Especificar la distribución sobre los S-clase: si se han requerido los
s-clase este mando muestra el formulario de distribución de s-clase al hacer un
clic con el ratón.
Limpiar o borrar: este mando tiene dos funciones, para limpiar los
campos de la distribución de tamaños, si queremos redefinir la distribución
entera; y para generar la distribución Rosin-Rammler, si seleccionamos la
distribución de R-R.
Grupo de datos: visualizaremos el grupo de datos predefinidos, los
grupos de datos actuales con los que trabaja el simulador y el nuevo grupo de
datos que tenemos en construcción y podemos hacer los cambios necesarios
en el grupo de datos desde este formulario.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
37
i. Distribución de las clases de calidad:
La composición mineralógica de los sólidos en cualquier flujo de corriente se
define especificando la distribución de partículas sobre las clases que se están
usando. La composición puede variar de tamaño a tamaño y este formulario
nos permite especificar la distribución para muchos rangos del tamaño que
dependen de qué datos estén disponibles.
Fracción de masa: de la cantidad total de sólido, en el intervalo de
tamaño seleccionado, que es asignada a cada clase.
El rango de tamaños: la distribución sobre cada clase de calidad es
específica para cada intervalo del tamaño (la partícula más pequeña se libera
en general más completamente que las partículas más grandes) así una
distribución separada debe especificarse para cada intervalo de tamaño. Los
intervalos de tamaño se especifican de una forma continua.
El rango por defecto es simple, desde cero hasta el tamaño máximo que
se especifica en el formulario de datos de sistema. Para aumentar o disminuir
el número de intervalos del tamaño, revise el tamaño superior o más bajo de
cualquier subrango.
Figura 22. Formulario para la especificación de la distribución sobre
los S-clase.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
38
Se debe rellenar un formulario separado para cada flujo de alimentación en el
diagrama de flujo. A este formulario se entra haciendo clic en el botón Specify
distribution over S-classes en la pantalla de flujos de alimentación.
Importación de datos desde un archivo: los datos de la distribución
pueden importarse de un archivo ASCII externo. Esto pasa por ejemplo cuando
el espectro de liberación del material en el flujo ha sido determinado por el
análisis en varios tamaños y la distribución es el resultado de un programa de
corrección de estereológica.
Grupo de datos: con él veremos el grupo de datos predefinidos, los
grupos de datos actuales con los que trabaja el simulador y el nuevo grupo de
datos que tenemos en construcción y podemos hacer los cambios necesarios
en el grupo de datos desde este formulario.
ii. Distribución de las S-classes:
Se especifica como la fracción de masa en cada s-clase.
La fracción: la distribución se especifica como la fracción de masa.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
39
Figura 23. Formulario para especificar la distribución de partículas sobre las
clases de calidad en el flujo de alimentación que se identifica en el campo
stream.
Debe rellenarse un formulario separado para cada flujo de alimentación
del diagrama de flujo.
A esta pantalla se entra haciendo clic en el botón Specify grade
distribution que se encuentra en el formulario de flujo de alimentación.
Grado de clase para esta distribución: cada fracción tiene su propio
grado de clase. Hacemos un clic en el botón del número de la clase de calidad
a que esta distribución se refiere. Seleccionamos cada clase de calidad antes
de dejar este formulario. A las clases no seleccionadas se les asignará la
distribución definida por defecto.
Limpiar o borrar: para limpiar los campos de la distribución.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
40
Grupo de datos: este formulario nos permite visualizar el grupo de datos
predefinidos, los grupos de datos actuales con los que trabaja el simulador y el
nuevo grupo de datos que tenemos en construcción donde podemos hacer los
cambios necesarios.
iii. Agua de alimentación:
Cualquier agua que alimenta a la planta debe especificarse.
El flujo de corriente: el número del flujo del diagrama de flujo aparece
en pantalla. Puede especificarse un nombre descriptivo para cada flujo de
corriente de agua.
Especificación de adición de agua: la proporción de agua añadida
puede especificarse de dos maneras. La proporción puede especificarse como
una parte fija a añadir o como un porcentaje de sólido requerido en el flujo,
dejando que la unidad tome el agua requerida por especificación.
Figura 24. Formulario para especificar la proporción de agua.
Se entra en este pantalla haciendo doble clic en campo añadir agua
(water addition streams) al flujo de corriente que se encuentra en el formulario
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
41
de datos del sistema. En el último caso, MODSIM ajustará la proporción
añadida de agua para asegurar que el porcentaje de sólidos en la salida es el
necesario.
Proporción de adición de agua: especificamos la proporción de agua.
Unidades para el ratio de flujo: seleccionamos las unidades
apropiadas.
Porcentaje de sólidos en la unidad: damos el porcentaje de sólidos
requeridos en la unidad indicada.
Grupo de datos: permite visualizar el grupo de datos predefinidos, los
grupos de datos actuales con los que trabaja el simulador y el nuevo grupo de
datos que tenemos en construcción y podemos hacer los cambios necesarios
en el grupo de datos desde este formulario.
iv. Datos para flujos interiores:
Si se tienen datos experimentales que describen la distribución de
tamaños y los espectros de liberación en cualquier flujo interno de la planta,
éstos pueden disponerse en los gráficos del rendimiento para la comparación
con el rendimiento del simulador. El simulador no usará los datos directamente
y sólo estarán disponibles para la comparación. Se accede a estos formularios
para este propósito haciendo doble clic en el número del campo del Internal and product streams. Si no hay datos de distribución de tamaño, el número
de tamaños debe ponerse 1 en el figura 20. Cuando especificamos el grado del
grupo de datos de los flujos internos y de productos de la figura 21 sólo se
permiten datos sobre el tamaño de la partícula y no las distribuciones para los
tamaños de la partícula separados.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
42
c. ESPECIFICACIÓN DE PARÁMETROS.
La mayoría de los modelos que están incorporados en MODSIM exigen
especificar uno o más parámetros, para que el modelo describa la unidad así
como el establecimiento en el diagrama de flujo.
La especificación del parámetro se hace a través de formularios que se
diseñan específicamente para este propósito.
La entrada de parámetros en el menú de la unidad principal nos dará un
formulario para seleccionar las unidades y especificar cada parámetro.
Figura 25. Selección de unidades para la especificación de parámetros de la
unidad. En este formulario se entra ejecutando (Edit Unit model parameters)
los parámetros de la Unidad en el menú principal (EDIT).
El número de la unidad: la unidad tipo. Una lista de números de la
unidad del diagrama de flujo el tipo correspondiente de unidad.
Dr. Juan M. Menéndez-Aguado
43
Modelos: lista de modelos que se seleccionan.
Unit Type: haciendo doble clic sobre el modelo lo seleccionamos para
cada unidad. Se obtiene el formulario de especificación de parámetros para ese
modelo. El modelo que aparece a la cima de la lista es el que se selecciona
actualmente para la unidad.
Help: se acude al campo de ayuda haciendo doble clic en el nombre de
los modelos con ello se desplegará en la pantalla la ayuda requerida para el
modelo escogido. Esta pantalla presentará una descripción breve del modelo y
explicará la importancia de cada uno de los parámetros en el modelo.
