MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN SISTÉMICA (SOFTWARE) PARA FACILITAR LA EVALUACIÓN DEL PROCESO MOLIENDA-CLASIFICACIÓN EN PLANTAS CONCENTRADORAS

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1 MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN SISTÉMICA (SOFTWARE) PARA FACILITAR LA EVALUACIÓN DEL PROCESO MOLIENDA-CLASIFICACIÓN EN PLANTAS CONCENTRADORAS AUTORES: Dr. Ing. Angel C. Nuñez-Meza 1, Dr. Ing. Juan Oswaldo Alfaro-Bernedo 2. RESUMEN Objetivo: Se ha desarrollado un software para facilitar la evaluación del proceso molienda-clasificación en plantas concentradoras. Materiales y métodos: Se ha modelado en UML-Lenguaje Unificado de Modelado; los datos e información se almacenó en SQL Server; se programó en Java (Programación Orientada a Objetos). Investigación Aplicada y Cuantitativa. Resultados: Software para Circuito de Molienda-Clasificación (Directa e Integral). Discusión: Las herramientas computacionales utilizadas en metalurgia, están siendo desarrollados con enfoque reduccionista (Fortran, Basic, Pascal, Visual Basic, otros); sin, el Modelamiento previo, base de datos, menos con enfoque sistémico. Peor aún, algunos en hoja de cálculo (Excel, si en verdad es una ayuda, te saca de apuros, pero no es la mejor opción); la intensión del presente trabajo es superar estas deficiencias y limitaciones. Conclusiones y Recomendaciones: Se desarrolló un software para dos circuitos (directo e integral), para superar o mejorar lo anterior, se recomienda desarrollar un Software integral de toda la Planta concentradora: Chancado, molienda, flotación, eliminación de agua; con diferentes tipos de circuito, en una sola (enfoque holístico). 1.- INTRODUCCIÓN Un área importantísimo en la Ingeniería Metalúrgica es el Modelamiento y Simulación de procesos (4) : antes (para crear, diseñar nuevos proyectos), ahora (para modificar, modernizar y optimizar los existentes), después (para utilizar en el control y monitoreo permanente de los que están operativos). 1 Docente Principal de la Universidad Nacional Daniel Alcides Carrión (Responsable del Proyecto). Director de la EFPSyC - UNDAC 2 Docente Principal de la Universidad Nacional Federico Villareal Lima. Rector de la Universidad Nacional Federico Villareal. 1

2 La representación matemática de la planta o circuito de interés es convertido en un programa de ordenador (4). El programa es llamado un simulador (4). El conjunto de ecuaciones para representar un proceso es llamado modelo (4). 2.- PROBLEMA 2.1. Planteamiento del problema Cómo el Modelamiento y simulación sistémica (software) facilitará la evaluación del proceso molienda-clasificación en plantas concentradoras? 2.2. Preguntas a resolver Los principios teóricos y filosóficos de la teoría de sistemas son compatibles con el proceso de molienda-clasificación de una planta concentradora? Sí, porque en el circuito de molienda-clasificación se reproduce los cinco elementos del enfoque sistémico: entrada, salida, proceso, retroalimentación (feedback) y entorno. Es posible aplicar el Modelamiento y simulación sistémica (software) a los procesos de molienda-clasificación en una planta concentradora? Sí, porque el modelamiento y la simulación sistémica son de carácter general y el proceso de moliendaclasificación, es un caso particular de sistemas Antecedentes del problema En relación a la metalurgia, la investigación aplicada que desarrollamos, toma como antecedente las bibliografías indicadas (1, 2, 5, 6, 7, 11) En relación a la Teoría General de Sistemas (TGS), toma como antecedentes las bibliografía (8, 9) ; La TGS surgió con los trabajos de Ludwig von Bertalanffy, publicados entre En relación al software (8, 9, 10) se comenta sobre la crisis del software: no se desarrollan con el enfoque adecuado y no se concluye en el tiempo previsto, incrementando su costo. 2

3 Estas dificultades y retos, nos motivó a desarrollar el presente trabajo. La Ingeniería del Software aplicado a la Metalurgia, aplicando las herramientas de actualidad: Modelamiento (UML), Base de Datos (SQL-Server) y la Programación Orientada a Objetos (Java). 3.- OBJETIVO Desarrollar o crear software para facilitar la evaluación del proceso moliendaclasificación en plantas concentradoras. Dos tipos de circuitos: Figura 1 y Figura 2. Figura 1. Representación del Circuito Molienda-Clasificación Directa Figura 2. Representación del Circuito Molienda-Clasificación Integral 3

4 3.1. Teoría moderna de molienda o conminución (1, 2, 5, 11) Esta teoría introduce dos nuevos conjuntos de parámetros: la función de selección S y la función de fractura B. La primera guarda relación con la cinética o velocidad de fractura de cada partícula independiente (moliendabilidad). La segunda caracteriza la distribución granulométrica de los fragmentos como consecuencia de un evento de fractura. Figura 3. Representación esquemática de los eventos de fractura y generación de nuevas partículas durante un instante t La Figura 3, origina el sistema de ecuaciones diferenciales de primer orden o Modelo General de Molienda. d(f i ) dt = S i f i + b ij S i f i ; 1 j=i 1 Dando lugar a un Modelo Lineal, expresado en su forma matricial como: f = [(T J T 1 ) C] 1 f o = X. f o 4

5 4.- DESCRIPCIÓN ANÁLISIS RESULTADO 4.1: Circuito de Molienda-Clasificación Directa (DIRECT), Figura 1. Figura 4. Registrar muestra. Figura 5. Realizar Cálculo: Cálculos relacionado a la función de selección s i E Figura 6. Realizar Cálculo: Cálculos de la función de fractura B ij y B0 ij 5

6 Figura 7. Cálculo: f = [(T J T 1 ) C] 1 f o = X. f o Figura 8. Menú Consulta: Flowsheet Circuito directo. 6

7 Figura 9. Reporte General. Figura 10. Reporte General, grárico de la Distribución Granulométrica 7

8 Figura 11. Reporte de Clasificación, Gráfico de Partición. D50 RESULTADO 4.2: Molienda-Clasificación Integral (INTEGR), Figura 2. Figura 12. Pestaña: Función G-G-S Gates-Gaudin-Schumann) Figura 13. Pestaña: R-R (Rosim-Ramler) 8

9 Figura 14. Menú Procesos y SubMenú Eficiencia, con pestañas: Eficiencia (con su grafica Tromp) y clasificador Figura 15. Reportes Integral: Reporte General, Distribución Granulometrica en los diversos puntos. Figura 16. Menú Consulta: Flowsheet Circuito Integral 9

10 Figura 17. Diagrama de Clases, parte del Modelamiento UML Figura 18. Diagrama de E-R: SQL-Server Figura 19. Programación: Códico JAVA 10

11 5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Las herramientas computacionales utilizadas en minería y en particular la metalurgia, está siendo desarrollados con enfoque reduccionista. Algunos casos de software están desarrollados en lenguaje de programación (Fortran, Basic, Pascal, Visual Basic, C; por el momento no se tiene en Java, siendo éste el lenguaje de programación Orientada a Objetos); sin el Modelamiento previo, base de datos, menos con el enfoque sistémico. Peor aún, algunos en hoja de cálculo (Excel, si en verdad es una ayuda, te saca de apuros, pero no es la mejor opción) (11). Pues la intensión del presente trabajo es superar estas deficiencias y limitaciones. El circuito directo (Figura 1), se ha desarrollado bajo la orientación bibliográfica (1, 2, 11). El circuito integral (Figura 2), se ha desarrollado bajo la orientación bibliográfica (5, 6, 7). Para superar o mejorar los dos circuitos anteriores, se recomienda desarrollar un Software integral de toda la Planta concentradora: Chancado, molienda, flotación, eliminación de agua; con diferentes tipos de circuito, en una sola (enfoque holístico). 6.- BIBLIOGRAFÍA. 1. Lynch, A. J. (1986). CIRCUITOS DE TRITURACIÓN Y MOLIENDA DE MINERALES (su Simulación, Optimización, Diseño y Control). Editorial Rocas y Minerales Sepúlveda, Jaime. Gutiérrez R., Leonel. (1986). DIMENSIONAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DE PLANTAS CONCENTRADORAS MEDIANTE TÉCNICAS DE MODELACIÓN MATEMÁTICA. Centro de Investigaciones Minera y Metalúrgica. Chile. Dias

12 3. Austin, Leonard G. Fernando. Concha A, Fernando. (1994). Diseño y Simulación de Circuito de Molienda y Clasificación. PROGRAMA IBEROAMERICANO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA EL DESARROLLO. Concepción-Chile Dias 4. Mular, Andreu L. Bhappu, Roshan B. (1982). DISEÑO DE PLANTAS DE PROCESO DE MINERALES. Segunda Edición. Editorial Rocas y Minerales. 5. Nuñez Meza, Angel C. Soto Gallufe, Amador. (Década de 1970 y 1980). Apuntes y desarrollo de clases de Procesamiento de Minerales UNDAC. 6. QUIROZ NÚÑEZ, I. (1986). INGENIERÍA METALÚRGICA (OPERACIONES UNITARIAS EN PROCESAMIENTO DE MINERALES). 7. BRAÑES, HENRY D. (1984). PULPA EN MINERÍA. LIMA-PERÚ. 8. Booch, Grady. Rumbaugh, James. Jacobson, Ivar. (2006). EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO - Guía del Usuario. Segunda Edición. PEARSON EDUCACIÓN S.A. Madrid. 9. Bertalanffy, Ludwinvon. (1989). TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS. FONDO DE CULTURA ECONÓMICA. México. Séptima reimpresión. 10. Coronel Castillo, Eric Gustavo. (2011). DESARROLLANDO SOLUCIONES CON JAVA, Perú, Macro E.I.R.L. INTERNET. 11. PUC Molycop S.A. Software SIMULA. - Chile. Dias