metalurgia

1. Caratula
Trabajo Final: Simulación de Procesos
Luffi
Metalúrgicos.
Pertenece a:
 Huamani Machaca, Lisandro Gonzalo
 Borda Chunga, Brayan Borda
 Rodriguez Rendon, Alison Grace
 Choquemaqui Mamani Ivan
Curso:
Optimización de sistemas
Carrera:
Ingeniería de Sistemas e Informática
Docente:
Omar Valencia
Arequipa – Perú

3. Resumen:
En estos últimos años se vienen intensificando el uso de modelos fenomenológicos
en la interpretación y diseño de software de los procesos metalúrgicos. En el
presente trabajo se muestra una simulación en promodel basado en los procesos
metalúrgicos del material del cobre llevado a cabo en la minera Cerro Verde
Arequipa. Se muestra el procesamiento y simulación de la data experimental
mediante los modelos respectivos. Se trata de contrastar con datos de plantas
metalúrgicas para sus validaciones respectivas. Todos estos resultados servirán
para un mejor planeamiento y control de las variables industriales en planta
concentradora.

4. Introducción
La Simulación de procesos puede ser definida como una técnica para evaluar en
forma rápida un proceso con base en una representación del mismo, mediante
modelos matemáticos. La solución de éstos se lleva a cabo con la ayuda de
ordenadores, los que permiten tener un mejor conocimiento del comportamiento
de dichos proceso. El número de variables que aparecen en la descripción
matemática de una planta de procesos metalúrgicos puede extremadamente
elevado, y el número de ecuaciones no lineales que deben resolverse pueden ser
del orden de miles, por lo tanto la única forma viable de resolver el problema es
por medio de una computadora
En los últimos años, la Simulación de procesos en estado estacionario ha llegado
a ser una herramienta fundamental para el diseño de procesos metalúrgicos. La
Simulación de procesos está jugando un papel muy importante en la industri
a minera - metalúrgica, como una herramienta adecuada y oportuna para el
diseño, caracterización, optimización y monitoreo del funcionamiento de procesos
a nivel industrial
La Simulación de procesos metalúrgicos es una herramienta moderna que se ha
hecho indispensable para la solución adecuada de los problemas de proceso.
Permite efectuar el análisis de plantas metalúrgicas en operación y llevar a cabo
las siguientes tareas, las cuales son comunes en las diversas aéreas de la
industria minero - metalúrgica:
a) Detección de cuellos de botella en la producción.
b) Predicción de los efectos de cambios en las condiciones de operación y
capacidad de la planta.
c) Optimización de las variables de operación.
d) Optimización del proceso cuando cambian Ias características de los insumos
y/o las condiciones económicas del mercado.
e) Análisis de nuevos procesos para nuevos productos.
f) Evaluación de alternativas de proceso para reducir el consumo de energía.
g) Análisis de condiciones criticas de operación.
h) Transformación de un proceso para desarrollar otras materias primas.
i) Análisis de factibilidad y viabilidad de nuevos procesos.
j) Optimización del proceso para minimizar la producción de desechos y
contaminantes.

5. k) Entrenamiento de operadores o ingenieros de proceso
l) Investigación de la factibilidad de auzoinatizaci6n de un proceso.
En principio la simulación de procesos puede ser útil en todas las etapas del
desarrollo de un proyecto industrial. En las diferentes etapas de un proyecto
puede haber necesidad de realizar simulaciones con diferentes niveles de
sofisticación.
La simulación de procesos puede usarse en las siguientes etapas de desarrollo de
un proyecto industrial:
1. Investigación y desarrollo. Una simulación sencilla se puede usar para
probar la factibilidad técnica y económica del proyecto.
2. Etapa crítica en la toma de decisiones. Se prueban diferentes alternativas
de proceso y condiciones de operación y se toman decisiones simulando si
un proceso es económicamente atractivo, para lo cual se deben probar
diferentes alternativas de tamaño y localización de la planta industrial y
determinar las condiciones de operación óptimas
3. Planta piloto. Simulaci6n con modelos más sofisticados para obtener
mejores estimaciones de las condiciones de operación a escala industrial.
4. Diseño. La simulación proporciona todos los datos de proceso requeridos
para el diseño detallado de los diferentes equipos.
5. Simulación de plantas existentes. Puede ser muy útil cuando es necesario
cambiar las condiciones de operación. o cuando se quieren sustituir
materias primas.

6. Descripción:
El mineral con el cual nosotros efectuaremos la simulación es el cobre
El cobre se encuentra en forma de diversas sales en yacimientos que, según su
composición química, se clasifica en:
- minerales oxidados
- minerales sulfurados, primarios y secundarios, generalmente en yacimientos de
tipo “porfídico”.
El cobre puede estar también en forma metálica en pequeñas vetas (cobre nativo),
pero ello no es frecuente.
En la mayoría de los yacimientos se encuentran diversos tipos de minerales. La
moderna tecnología ha permitido llegar a limites rentables de explotación bajos,
especialmente en el caso de los minerales oxidados y sulfurados secundarios.
Geológicamente en el caso de los yacimientos de tipo mixto, el recurso oxidado se
encuentra a nivel más superficial que el sulfurado, por causa de la lenta acción del
oxígeno atmosférico.
SISTEMAS DE EXTRACCIÓN DEL MINERAL.
- A rajo o tajo abierto
- subterráneas
La decisión sobre cual sistema utilizar de la minería en general depende en la
evaluación económica, que con la ayuda de sistemas computacionales define las
zonas de interés y los volúmenes. En principio una explotación subterránea es de
mayor costo que una a rajo abierto, aunque la inversión inicial dependerá del
material estéril que tiene que ser removido hasta llegar a la zona mineralizada. El
volumen de mineral de la explotación será vital para estimar la amortización del
capital invertido, según el tipo de extracción definido.
Las maquinarias utilizadas en la gran minería son de dimensiones espectaculares.
Se pueden observar palas gigantes que con su “cuchara” pueden extraer hasta 80
toneladas de mineral en cada operación, los camiones tolva con capacidad de
carga superior a las 300 ton.
La explotación subterránea posee equipos para efectuar tronaduras múltiples para
el retiro del mineral, incluso manejados a control remoto, por seguridad.

7. El pequeño minero utiliza la explotación subterránea, buscando el filón o mena
para justificar el esfuerzo de trabajar en condiciones precarias en cuanto a
equipamiento y normas de seguridad. En algunos casos extraen el cobre de
antiguos botaderos de minas que aun tienen una ley de metal explotable ; esto
como consecuencia de los métodos de extracción ineficientes que utilizaban en
épocas anteriores.
SISTEMAS DE PROCESAMIENTO MECANICO DEL MINERAL
En la extracción del mineral se obtienen trozos de diverso tamaño, que pueden
llegar a medir más de un metro de diámetro.
El mineral debe ser fragmentado y molidos en tamaños adecuados a cada sistema
de tratamiento ulterior.
Las operaciones de fragmentación utilizadas son:
- El chancado y la molienda
Ambas pueden realizarse en etapas sucesivas denominadas: proceso primario,
secundario y terciario. Obteniéndose partículas de menor tamaño.
Si el mineral va a ser sometido a un proceso de “lixiviación”,el rango de la
partícula podrá oscilar en 6-10mm de diámetro. Si el proceso ulterior es la
“flotación” de las partículas su tamaño tendrá que ser muy fino (0.1mm),
obteniéndose en forma de una “pulpa” donde se agrega agua y reactivos para
facilitar el proceso. El tamaño se expresa en micrometros.
Las operaciones de fragmentación son aquellas donde el material producido es
seleccionado en tamices y la que es rechazada es devuelta a la etapa anterior;
con la ayuda de correas transportadoras y tolvas.
OBTENCIÓN DE COBRE DESDE MINERALES “OXIDADOS”.
La secuencia de operaciones es utilizada para extraer el cobre del tipo “sulfuros”
secundarios, mediante modernos procesos de lixiviación.
 Lixiviación del mineral.
 Purificación de la solución mediante extracción con solvente.
 Electro-obtención de cátodos de cobre.
Lixiviación se denomina al proceso químico que consiste en la solución de
diversas sales presentes en los minerales. Su objetivo es obtener en solución una
determinada especie química relativamente concentrada (solución rica o fuerte), la
que se separa del resto de los áridos del mineral
El mineral oxidado se lixivia, en cambio los sulfuros secundarios (Calcosina,
Covelina, Bornita) se disuelven fundamentalmente por la acción de bacterias del
tipo Thiobacillus, principalmente Thio-oxidans y Ferro-oxidans. Son

8. microorganismos mesofilos que oxidan en presencia de aire, formado actúa como
agente oxidante que transforma los sulfuros en sulfatos solubles.
La lixiviación de sulfuros primarios (ej. Calcopirita ) muy abundante en la
naturaleza, no es factible, debido a que la genética de la reacción es demasiado
lenta por eso son tratados en forma totalmente diversas.
Al finalizar los ciclos de lixiviación, el material se retira con gigantesca palas y se
acumulan en botaderos no contaminantes, o se forma una nueva pila sobre la ya
agotada Este último es el más utilizado por razones de costo.
La solución o lixiviado final contiene un porcentaje de cobre C u C O relativamente
bajo (1-3 g l ) Está contaminada con yerro y otros elementos mencionados, por lo
cual debe ser purificada ante el proceso de electro - obtención.
Purificación. Antiguamente el proceso de purificación era netamente químico y
bastante engorroso.
oy día se utiliza universalmente la extracción por solventes, para soluciones de
cobre ácidas como almoniacales. Consiste en disolver en querosenos una resina
adecuada, por ejemplo del tipo oxima. Esta resina son selectivas para el cobre y
no captura otros cationes ( F e, A l, A s, etc.)
NI Aniones . En una segunda etapa , la regeneración o “stripping”, la face orgánica
cargada con cobre se agita con una solución concentrada de I I S O pasando el C
u a la fase acuosa.
Electro-obtención. El cobre en este proceso se obtiene en forma de láminas
metálicas, Cátodos. Con pureza superior al 99. 98%, mediante la electrólisis de la
solución “rica” proveniente del proceso de purificación con solventes.
Nuestra simulación esrta centrada en los procesos de extracción de mineral del
cobre en la minera Cerro Verde
La Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A. es un complejo minero ubicado en el
distrito de Uchumayo, en la provincia de Arequipa, en el Perú, aproximadamente a
20 millas de la ciudad de Arequipa y a una altitud promedio de 2.600 metros sobre
el nivel del mar.
En la minera cerro verde el proceso de obtención del cobre se lleva de la siguiente
manera

12. Sofware a utilizar:
Para la simulación de procesos metalúrgicos utilizaremos el software para
simulación de animación Promodel
Simulación en Promoder

13. ProModel es un simulador con animación para computadoras
personales. Permite simular cualquier tipo de sistemas de manufactura,
logística, manejo de materiales,etc. Puedes simular bandas de
transporte, grúas viajeras, ensamble, corte, talleres, logística, etc.
ProModel es un paquete de simulación que no requiere programación,
aunque sí lo permite. Corre en equipos 486 en adelante y utiliza la
plataforma Windows®. Tiene la combinación perfecta entre facilidad de
uso y flexibilidad para aplicaciones complejas.
Puedes simular Justo a Tiempo, Teoría de Restricciones, Sistemas de
Empujar, Jalar, Logística, etc. Prácticamente, cualquier sistema pueder
ser modelado.
Una vez hecho el modelo, éste puede ser optimizado para encontrar los
valores óptimos de los parámetros claves del modelo. Algunos ejemplos
incluyen determinar la mejor combinación de factores para maximizar
producción minimizando costo, minimizar el número de camiones sin
penzliar el servicio, etc.
El módulo de optimización nos ayuda a encontrar rápidamente la
solución óptima, en lugar de solamente hacer prueba y error. ProModel
cuenta con 2 optimizadores disponibles y permite de esta manera
explotar los modelos de forma rápida y confiable.
Beneficios Clave
 Único software de simulación con Optimización plenamente
intregrada
 Creación de modelos rápida, sencilla y flexible.
 Modelos optimizables.
 Elementos de Logística, Manejo de Materiales, y Operaciones
incluídas. (Bandas de transporte, Grúas Viajeras, Operadores).
 Entrenamiento en Español.
 Resultados probados.
 Importación del Layout de Autocad, y cualquier herramienta de
CAD / CAE / Diseño, así como de fotografías digitales.
 Soporte Técnico 24 horas al día, 365 días del Año.
 Integración a Excel, Lotus, Visual Basic y herramientas de
Microsoft.
 Genera en automático las gráficas en 3 dimensiones para
visualización en el espacio tridimensional.
Para ello