hornos flash

1. APLICACIÓN DE CONTROL MMUULLTTIIVVAARRIIAABBLLEE EENN
HHOORRNNOO FFLLAASSHH
FFUUNNDDIICCIIÓÓNN ‐‐ CCOODDEELLCCOO NNOORRTTEE
MMAALLLLÉÉNN GGAAJJAARRDDOO MMÉÉNNDDEEZZ
CCOODDEELLCCOO CCHHIILLEE

2. IINNDDIICCEE
CONTEXTUALIZACIÓN
APLICACIÓN EN HORNO FLASH
COMENTARIOS Y CONCLUSIONES

3. CCOONNTTEEXXTTUUAALLIIZZAACCIIÓÓNN
El Departamento de Proyectos Automatización (DPA) es un área perteneciente a la
Vicepresidencia Corporativa de Servicios Compartidos, específicamente a la
Gerencia Corporativa TICA.
Dentro de sus funciones están:
• Incorporar tecnologías de automatización a los procesos claves de CODELCO.
• Desarrollar marco normativo y estratégico en materias de automatización, con
alcance corporativo.
• Proveer Servicios de soporte, administración, desarrollo en Plataforma PI System y otras
como Control Avanzado de procesos.
Se estructura como Departamento , con alcance corporativo, destinado a
materializar sinergias, desarrollar proyectos transversales, sistematizar buenas
prácticas e integrar el conocimiento disperso (estándares).
Dentro de las mencionadas responsabilidades del DPA se ha definido como una
actividad relevante impulsar el desarrollo e implementación de tecnologías de
Control Avanzado en la Corporación, y mediante esto agregar valor a los procesos
de CODELCO.

4. CCOONNCCEEPPTTOOSS GGEENNEERRAALLEESS MMPPCC
Tecnología basada en modelar el proceso para predecir
la respuesta futura de la Variable Controlada, para
“ movimientos” de variables manipuladas.
– Obtenido desde pruebas de planta y/o data histórica
Modelo
Proceso Valores Pasados y Presentes Valores Futuros (Predicción)

5. PV
CCOONNTTRROOLL DDEE RREESSTTRRIICCCCIIOONNEESS YY
OOPPTTIIMMIIZZAACCIIÓÓNN
Violación de Restricción restricción (predicha)
ahora
Trayectoria Actual de la Variable (Control MPC)
ß Pasado Futuro à
MPC reduce la
variabilidad
El Optimizador
mueve el SP
SP (nuevo)
Beneficios por
cambio de SP
SP (antiguo)
Restricción
PV

6. AAPPLLIICCAACCIIÓÓNN EENN HHOORRNNOO FFLLAASSHH
FFUUNNDDIICCIIÓÓNN DDEE CCOONNCCEENNTTRRAADDOOSS ‐‐ CCOODDEELLCCOO NNOORRTTEE
CPS CPS
HORNO
FLASH
CPS CPS
P.E
CT 2
Caldera
PLANTAS DE OXÍGENO
SECADOR 4
SECADOR 5
HELE
PPEE
Planta Granallado
de Escoria
PLANTAS DE ACIDO
Cámara de
Mezcla
Plantas de Limpieza
Planta de Tratamiento de As
HORNOS DE
ANODOS
RUEDAS DE MOLDEO
HTE (2)
4 3 1
P.E.
TOLVAS DE CONCENTRADO
Gases
Fug. HF
CAMAS DE CONCENTRADO
CT­1

7. EESSQQUUEEMMAA GGRRÁÁFFIICCOO DDEELL HHOORRNNOO FFLLAASSHH
ALIMENTACIÓN
CONCENTRADO
FUNDENTE
POLVO RECIRCULADO
AIRE
OXIGENO
CARGA FRIA
BORRAS
PRODUCTOS
EJE
ESCORIA
POLVO METALURGICO
GASES
Oxidación de Carga:
• Calcopirita : CuFeS 2 (s) + O 2 (g) ==> FeS(l) + Cu 2 S(l) + SO 2 (g)
• Pirita : FeS 2 (s) + O 2 (g) ==> FeS(l) + SO 2 (g)
• Bornita : Cu 5 FeS 2 (s) + O 2 (g) ==> FeS(l) + Cu 2 S(l) + SO 2 (g)
Formación de Magnetita:
• FeS(l) + O 2 (g) ==> FeO(l) + SO 2 (g)
• FeO(l) + O 2 (g) ==> Fe 3 O 4 (l)
Reducción de magnetita y formación de fayalita en el baño :
• 3Fe 3 O 4 (l) + FeS(l) + 5SiO 2 (s) ==> 5Fe 2 SiO 4 (l) + SO 2 (g)
Sulfatación de Polvos Metalúrgicos:
• Cu 2 S(s) + 3O 2 (g) + SO 2 (g)==> 2CuSO 4 (s)

8. PPOORR QQUUEE
• La variabilidad de la temperatura es alta.
• La composición del concentrado de cobre es variable.
• No se cuenta con análisis en línea de los líquidos
calientes.
• Un proceso altamente inercial y muy interactivo.
• Mediciones de temperatura discontinuas.
• Dinámicas muy complejas

9. AALLGGUUNNAASS DDEEFFIINNIICCIIOONNEESS
El DPA configuró un equipo de trabajo en el que interactuaron
profesionales de diferentes áreas, a saber metalurgístas
Horno Flash, profesionales equipo PI System, profesionales
seguridad informática TICA, profesionales DPA y
profesionales empresa Invensys Systems.
Este proyecto consideró el desarrollo de la aplicación sobre la
plataforma Connoisseur (Invensys).
Las fuentes de beneficios que se definieron para este caso,
fueron:
§ Aumento de disponibilidad.
§ Ahorro en costos (insumos y mantenimiento).

10. EETTAAPPAASS DDEELL PPRROOYYEECCTTOO
► Modelo preliminar
► Validación con data histórica
► Pruebas de planta
► Validación con data tiempo real
ENTREGA
► Implementación en planta
► Ajustes finales
► Entrega a Operaciones
CONOCIMIENTO PROCESO
► Documentación Técnica de Planta
► Entrevistas técnicas
► Análisis de data histórica
DESARROLLO

11. VVAARRIIAABBLLEESS DDEELL MMOODDEELLOO HHOORRNNOO FFLLAASSHH
IP3
Variables Manipuladas:
Flujo de Oxígeno de proceso
Flujo de aire de proceso
Flujo de alimentación
Adición de polvo
Razón alimentación SiO 2
OP2
Variables Controladas:
Temperatura del eje
Ley de Cobre en el Eje
Concentración de Magnetita en escoria
Enriquecimiento de Oxígeno
Presión de Oxígeno
IP1
OP1
OP3
IP2
IP4
IP5

12. AARRQQUUIITTEECCTTUURRAA IIMMPPLLEEMMEENNTTAADDAA
PI SYSTEM
SERVIDOR FUCO
PI SYSTEM
(SERVIDOR APLICACIÓN)
165.182.107.38
PC CNSR
165.182.107.36
SWITCH
ETHERNET L2
SALA DE INGENIERIA
PLC AB
CONSOLAS DE OPERACIÓN
(BAILEY)
PLC AB
TERRENO TERRENO
PC OPC
165.182.107.37
SALA DE CONTROL
SALA ELECTRICA 2
SALA DE SWITCHES SALA DE GABINETES

13. PPAANNTTAALLLLAA DDEE OOPPEERRAACCIIÓÓNN

14. Mayo de
2009
09 de 2008
11 de 2008
MAYOR DISPONIBILIDAD
AHORRO EN MANTENCIÓN
Estabilizar el control de
Temperatura de Eje del Horno.
Estabilizar el porcentaje de
magnetita en escoria del Horno.
Estabilizar el porcentaje de
Cobre en Eje del Horno.
Mayo de
2009
09 de 2008
11 de 2008
MAYOR EFICIENCIA EN
PROCESOS “ AGUAS ABAJO” .
35%
41%
20%
36%
70%
23%
RREESSUULLTTAADDOOSS OOBBTTEENNIIDDOOSS

15. CCOOMMEENNTTAARRIIOOSS
Es importante tener claro que la aplicación de Control Avanzado que se
implementó en el Horno Flash, fue diseñada para controlar en forma
estable y predictiva el proceso. Esto significa que el modelo tomará
acciones para disminuir al máximo las variaciones de sus variables
principales y para actuar anticipadamente y no reactivamente.
Para controlar en forma estable y óptima el proceso, la aplicación de
Control Avanzado considera diferentes variables en sus cálculos, para así
tomar la mejor decisión y generar los mejores Setpoints a enviar al sistema
de control.
El Control Avanzado toma acciones “suaves”, por ello las acciones
pudiesen parecer lentas al ojo humano, pero está observando un horizonte
de control futuro.

16. CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS
1. El Recurso Humano es un factor fundamental en este tipo de proyectos y su
buen manejo es relevante. Por ello es que se consideraron diversas
actividades para manejarlo adecuadamente, estas apuntaron principalmente
a sensibilizar a las personas y a generarles competencias técnicas
necesarias. Se capacitó a 60 personas, en diferentes niveles (operadores,
mantenedores, metalurgístas).
2. No son desarrollos simples. Requieren gran experiencia y conocimiento de
los integrantes del equipo de trabajo.
3. Es fundamental la participación dedicada de profesionales de metalurgia,
operaciones y de instrumentación de la Planta. Además, un alto compromiso
de la Planta en el desarrollo de actividades involucradas.
4. Hay temas relevantes como la calidad y disponibilidad de las mediciones y
Control Tradicional.
5. El modelo desarrollado, es un desarrollo particular de la situación del Horno
Flash de Codelco Norte.
6. La sustentabilidad, en el tiempo, de la aplicación es fundamental.

17. GGRRAACCIIAASS PPOORR SSUU AATTEENNCCIIÓÓNN