Monitoreo de Movimiento de Carga en Grandes Molinos de Minerales "La resolución que se obtiene de la tarjeta PXI 4472 y la facilidad para configurar la comunicación digital con la tarjeta PXI 8423, en combinación con las herramientas LabVIEW, han dado a esta solución un grado de calidad y flexibilidad que lo encaminan a convertirse en un estándar de instrumentación para molienda SAG. " - Germán Sepúlveda, ETT Transferencia de Tecnologías ( http://partners.ni.com/partner_locator/partner_details.aspx?id=88587&tab=overview) El Reto: Construir un instrumento de medición amigable y flexible para aplicación industrial, que entregue al sistema de control de un molino semiautógeno de minerales (molino SAG), una indicación del posicionamiento de la catarata de carga a través del conteo y clasificación de impactos al interior del molino. La Solución: Se usó LabVIEW para programar un algoritmo de análisis de audio, que detecta, clasifica y presenta los impactos de cuerpos (bolas de acero y rocas) dentro del molino. Este programa opera sobre un computador PXI de NI, con tarjetas de adquisición para 8 canales simultáneos y comunicación digital. Autor(es): Germán Sepúlveda - ETT Transferencia de Tecnologías (http://partners.ni.com/partner_locator/partner_details.aspx?id=88587&tab=overview) Javier Venegas - ETT Transferencia de Tecnologías Waldo Valderrama - ETT Transferencia de Tecnologías Introducción: Un molino SAG es básicamente un tarro que puede medir 12m de diámetro y consumir 24MW, conteniendo más de mil toneladas entre bolas de acero, piedras y agua, todo girando a 10 RPM y arrojando una catarata de grandes rocas y bolas de acero, causando impactos para quebrar las rocas grandes y moliendo las pequeñas por abrasión. En el agresivo ambiente interior del molino se vuelve crítico el control de la carga que salta y cae libremente en contra del mismo molino, por el alto costo de desperdiciar acero (bolas y revestimientos quebrados) y energía (movimiento inútil) en este proceso. Por ejemplo, el costo de reemplazar un juego completo de revestimiento después de una quebrazón puede ser del orden de US$1,000,000. Para controlar la carga que golpea erróneamente, primero debe conocerse la magnitud del error, y es justamente eso lo que logra esta aplicación, montada sobre la plataforma de NI para garantizar robustez y flexibilidad. Lea el Caso de Estudio Completo Descripción de la Aplicación: Muchos años atrás, nuestro grupo de trabajo tuvo el privilegio de estar en plantas que comenzaban a usar molinos SAG en Chile, y de acompañar a sus usuarios en el aprendizaje de lo que NO debiese haberse hecho al operar uno de estos aparatos. Puesto lo anterior, hace 10 años nos preguntamos Si no podemos hacer un molino de vidrio, cómo darle al operador información del movimiento de la carga en línea? y por otra parte Cómo hacer que esa información no sea ni pobre ni demasiada? Después de la natural fase de aprendizaje, el resultado fue un instrumento que usa el audio del molino para contar y clasificar impactos por su energía. En pocas palabras, el algoritmo usa técnicas propias de reconocimiento de patrones en las señales temporales de energía acústica, para ciertas bandas de frecuencia. La energía característica de cada impacto sirve para clasificar su grado de agresividad. Al usuario se presentan las sumas totales de Impactos en el último minuto según su energía contenida, información que se refresca cada 10 segundos. Las primeras aplicaciones, casi en calidad de prototipo, se basaron tarjetas DSP y electrónica de fabricación propia, usando comunicación de datos por medio de señales analógicas en 4-20mA y digitales en 0-120VAC. Si bien estos equipos funcionaron, y algunos aún lo hacen después de ciertas actualizaciones, resultó evidente que la plataforma tecnológica no era apropiada para las condiciones de la minería, con suciedad, polvo, humedad, ruido electromagnético y vibración permanente. Más aún, el diseño original adolecía de adaptabilidad, y los clientes de minería requieren de sistemas que puedan ir ajustándose a los permanentes saltos tecnológicos de sus plataformas de control, usando nuevos protocolos para intercambio de datos, y permitiendo personalizar las propiedades de sus instrumentos cuando la planta ha cambiado sus puntos de operación o sus criterios de control. Es por lo anterior que se decidió migrar los algoritmos a una plataforma NI, con computador industrial sobre Windows para facilitar la manipulación de la interfaz por usuarios no especialistas en tecnología. El uso de un chasís PXI permitió ofrecer a los clientes un equipo modular, al que pueden agregar o quitar componentes según los estándares de cada planta, por ejemplo, si se comunican por OPC basta con el puerto Ethernet, pero se agrega una tarjeta PXI 8423 cuando la comunicación utiliza Modbus RTU. En caso de requerirse el procesamiento de más canales de audio basta con agregar más tarjetas de adquisición PXI 4472. El software programado sobre LabVIEW permite reaccionar ágilmente a las necesidades especiales de los clientes, sin necesitar modificar códigos en Assembler ni quemar EPROMS para cambiar una configuración o agregar una señal a los datos transmitidos (como en la plataforma original). Los resultados en planta han sido satisfactorios para nuestros clientes, tanto por la utilidad del instrumento en sí como por la facilidad del mantenimiento, en particular el de los componentes NI. Para nosotros, como prestadores de servicio de soporte, la plataforma NI ha permitido agilizar la reacción al facilitar el mantenimiento remoto, y simplificar el diagnóstico de fallas al haber disminuido la cantidad de componentes de hardware, reemplazando gran cantidad de tarjetas electrónicas por un solo computador industrial. En este momento se encuentra en desarrollo una versión ligera del instrumento, que utiliza módulos de adquisición USB, dejando así al cliente la opción de conectar a un computador propio. La versatilidad del software permite que una migración de plataforma como ésta no requiera mayores cambios del código, lo que ha facilitado mucho el proceso de implementación de esta versión alternativa. Conclusión: La resolución que se obtiene de la tarjeta PXI 4472 y la facilidad para configurar la comunicación digital con la tarjeta PXI 8423, en combinación con las herramientas LabVIEW, han dado a esta solución un grado de calidad y flexibilidad que lo encaminan a convertirse en un estándar de instrumentación para molienda SAG. Después de haber sido montado sobre la plataforma NI, el instrumento ha logrado comercializarse fuera de Latinoamérica, y ha mejorado de forma muy importante la capacidad de soporte remoto, mantenimiento y adaptabilidad para los requerimientos de cada cliente. Actualmente hay equipos vendidos en Australia, Canadá, México, Brasil, Perú, Bolivia, Chile, Armenia, Zambia y Mongolia. Información del Autor: Germán Sepúlveda ETT Transferencia de Tecnologías (http://partners.ni.com/partner_locator/partner_details.aspx?id=88587&tab=overview) Chile Tel: +56 32 2766388 german.sepulveda@ett.cl (mailto:german.sepulveda@ett.cl) 1/5 www.ni.com
molino SAG 2/5 www.ni.com
movimiento de carga en un Molino SAG 3/5 www.ni.com
vista inferior de un molino SAG, con cuatro sensores acústicos instalados pantalla principal del instrumento 4/5 www.ni.com
Legal Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO "COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM. 5/5 www.ni.com