Tecnología Aplicada a la Ventilación Subterránea. Sergio Valenzuela

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José Miguel Torregrosa Montero
hace 5 años
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1 Seminario técnico «Grandes avances en el desarrollo de túneles y obras subterráneas mineras» 29 de junio de 2016 Tecnología Aplicada a la Ventilación Subterránea Sergio Valenzuela Gerente General Mining TAG 18 páginas

2 TECNOLOGÍA DE MONITOREO Y CONTROL APLICADA A LA Sergio Valenzuela / Gerente General Mining TAG S.A.

3 Desafíos Actuales de la Ventilación Profundización de las operaciones Mayor demanda por parte de equipos móviles y procesos. Alto costo de inversión para crecimiento en ventilación. Alto costo de operación, principalmente por precio de la energía Limitación a la productividad de las obras de desarrollo y operaciones.

Enfoque clásico de la ventilación Diseño según las leyes de la

del túnel) Privilegiar el factor de seguridad en el diseño:

Operación a máxima capacidad permanente o control manual.

4 Enfoque clásico de la ventilación Diseño según las leyes de la ventilación: Flujo x presión (Pérdida de presión, resistencia del túnel) Privilegiar el factor de seguridad en el diseño: mayores ventiladores e infraestructura de ventilación. Operación a máxima capacidad permanente o control manual. Monitoreo de gases manual en la frente (tiempos de seguridad para ventilación)

5 Nuevas Filosofías de Ventilación No se requiere operar a máxima capacidad todo el tiempo, la ventilación inteligente consiste en entregar el aire fresco cuando se necesita y donde se necesita. Se basa en la automatización del control de la ventilación, integrando los conceptos de demanda y calidad de aire.

6 Nuevas Filosofías de Ventilación Los cinco conceptos claves de por qué utilizar ventilación inteligente son: 1) Monitoreo y control de la calidad de aire dentro de los límites de regulación 2) Maximización de producción a través del aire disponible 3) Optimización de la utilización de la infraestructura de ventilación a un CAPEX y OPEX mínimo 4) Optimización del consumo de energía 5) Reducción de gases de efecto invernadero

7 Cómo se logra Gestión de ventilación de la mina completa, control de alto nivel, VOD y optimización Diseño de ventilación y análisis de rendimiento Instrumentación, automatización local, arrancadores y VFDs, comunicación Infraestructura de ventilación (reguladores, dampers, ventiladores) Fácilmente expansible horizontal y verticalmente New PMO organization

Servidor Sistema de Rastreo Servidor SmartEXEC Control Servidor SmartEXEC HMI LAN Mina Superficie Sensores de temperatura y humedad Sensores de velocidad de flujo Sensores de temperatura y Sensores

8 Servidor Sistema de Rastreo Servidor SmartEXEC Control Servidor SmartEXEC HMI LAN Mina Superficie Sensores de temperatura y humedad Sensores de velocidad de flujo Sensores de temperatura y Sensores de velocidad de flujo PLCs de terceros MS MSg Red Inteligente Subterránea Red de fibra óptica redundante Switches administrados Monitoreo de salud de red Alarma y protección de falla de alimentación Monitoreo en tiempo real de dispositivos conectados Billboards (Pantallas LED) Acesso HMI a través de desktops, laptops y tablets Powered by Opciones para cada MCS o MCSg Sensores de temperatura y humedad Sensores de gas 3-9 Gases remoto s Sensores de velocidad de flujo Presión estática de ventilado r 2 MCS SmartSTARTER Módulo remoto de E/S para Módulo remoto para Módulo remoto Alta tensión o ventilador On-Off Gases remotos VFDs arrancador suave VFD ventilador On-Off o VFD de E/S para reguladores Arrancad or VFD MCSg Instrumenta ción de ventilador Localización de personal Rastreo de vehículos y monitoreo del estatus del motor

9 Niveles y técnicas de optimización Nivel Descripción 1 Control manual remoto Control remoto a través de una interfaz inteligente 2 Control según la programación de eventos 3 4 Control de flujo y límites de gases Setpoint por programador o por programación de eventos Control de flujo como función de sistema de localización dinámico (VOD) con control para concentración de gases 5 Optimización y controles avanzados: Distribución de aire en la mina Velocidad de ventiladores en superficie Control de flujo másico total

10 Dificultades de la instrumentación Sensor ultrasónico tipo BFS de una pieza Placa reflectante de señal de sensor Flujo de aire t 1 t 2 Transmisor ultrasónico receptor #1 Transmisor ultrasónico receptor #2

11 Infraestructura y automatización Uso de reguladores de aire Automatización

12 Caso Goldcorp Elonore entiladores de superficie: 2 X 2000 hp ventiladores de extracción 2 X 750 hp ventiladores de inyección. entiladores subterráneos: Ventiladores 68 X 25 hp Ventiladores 7 X 40 hp Ventiladores 24 X 75 hp Ventiladores 49 X 150 hp

ventiladores secundarios Estaciones de monitoreo de flujo y calidad

13 mplementación Caso Goldcorp Elonore Sistema de Tracking (1200 tags) Automatización ventiladores principales Automatización 112 ventiladores secundarios Estaciones de monitoreo de flujo y calidad de aire (30) (VMS) 1 sensor flujo 1 Sensor CO + NO + Propano Reguladores de flujo (7)

15 Caso Nickel Rim Xstrata entiladores de superficie: 2 X 4000 hp ventiladores de extracción 3 X 550 hp ventiladores de inyección. entiladores subterráneos: 135 ventiladores ( hp) utomatización Red de datos preexistente PLC de control de 60 ventiladores Tracking existente

PLC existentes Implementación de 30 estaciones de monitoreo Combinación de

16 mplementación Caso Nickel Rim 20 reguladores de flujo Modelación 3D de la mina y modelo de ventilación/automatización de todos sus niveles Uso de tracking y PLC existentes Implementación de 30 estaciones de monitoreo Combinación de diferentes niveles de control según disponibilidad de automatización y comunicaciones

17 Resultados: >2 millones CAD/ año solo en energía (32%) Aumento de producción, sin invertir en nueva chimenea. Capex: 140 MM CAD

18 Resumen de experiencias Las técnicas de ventilación inteligente son bastante nuevas en el mundo, y han dado auspiciosos resultados en ahorros y capacidad de aumento de producción En Chile existen iniciativas en operación minera y tunelería con alcance limitado: monitoreo remoto, control manual remoto, control por set point y VOD. Diferentes compañías mineras han tenido enfoques diversos: desarrollo in house, partner tecnológico, etc. Ninguna implementación en Chile aún logra ahorros en los niveles exhibidos en casos internacionales Actualmente, el proyecto Chuquicamata Subterráneo tiene considerada una de las mayores implementaciones de VOD y la primera en Block Caving.

19 Conclusiones El uso de tecnologías de medición y automatización para eficiencia en la ventilación debe considerar SIEMPRE: 1) Trabajo integrado entre áreas de ventilación, operaciones y automatización. 2) Esfuerzo relevante de ingeniería para modelar los flujos, determinar líneas base y mejor solución. 3) VOD es una técnica de optimización de ventilación, no la única forma de lograrlo. 4) Al evaluar un proyecto es fundamental optimizar el uso de infraestructura existente. 5) Considerar un cambio en lógica de operación puede tener grandes retornos por aumento de tiempos de trabajo o ahorro en infraestructura.

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