Muestreador Codelco La Greda Rev. 01.docx

Muestreador de concentrado de cobre en sistema de recepción bodega La Greda Codelco Teniente Patricio Valenzuela, Jefe Unidad Muestreo, Pesaje y A.Q. Codelco-Chile Vicente Esparza, Gerente General McLanahan SpA RESUMEN Codelco en la búsqueda de resguardar la seguridad a las personas, calidad e integridad de las muestras de concentrado de cobre producido en sus distintas plantas da marcha a una serie de proyectos que buscan mejorar las condiciones de traslado desde los centros de producción a los lugares de acopio. De forma de comprobar que las nuevas medidas implementadas son efectivas y cumplen con lo proyectado se hace necesario agregar puntos de control para su posterior comparación. De acuerdo a esto, Codelco, PVSA y McLanahan comienzan a trabajar en conjunto con el objetivo de diseñar un sistema de muestreo automático capaz de cortar una muestra de material por cada lote de concentrado de cobre descargado.

1. INTRODUCCIÓN El foco de nuestro proyecto fue diseñar un sistema de muestreo automático cuales dimensiones se ajusten a los espacios disponibles en la bodega La Greda de la división Codelco Teniente instalada y operada en dependencias de Puerto Ventanas SA. y que opere para cumpliendo los requerimientos establecidos en la Norma CNAM-007 "Condiciones de Estaciones de Muestreo de Flujos de Materiales y Transferencia de Productos” y la teoría de muestreo.

2. CONDICIONES DE DISEÑO Las condiciones de diseño considerar para el sistema cortador de muestra son las siguientes 

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Cumplir con la norma CNAM-007 "Condiciones de Estaciones de Muestreo de Flujos de Materiales y Transferencia de Productos” y la teoría de muestreo. El sistema de muestreo debe ser instalado en algún punto del sistema de recepción de la bodega la Greda el cual no se diseñó para albergar dicho equipamiento.

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El equipo debe muestrear cada uno de los contenedores recepcionados en la bodega, la capacidad de los contenedores va de 26 a 28 ton. El tamaño de la muestra al final del turno debe ser de 25 a 30 kg El sistema de muestreo debe quedar en su totalidad en un mismo nivel con el fin de minimizar el desplazamiento del operario, asegurar la seguridad y calidad de vida del personal que opera el equipo. El equipo debe entregar la carga centrada sobre la correa que recibe el concentrado. El sistema debe ser validado por un ente competente.

3. UBICACIÓN La nueva bodega La Greda alberga el concentrado de cobre proveniente de la división Teniente de Codelco Chile, aquí se recepciona y almacena el producto hasta que es embarcado, esta se encuentra emplazada en las dependencias de Puerto Ventanas en la comuna de Puchuncavi, región de Valparaíso, Chile fue construida recientemente ajo los más altos estándares con la intención de mejorar sustancialmente las condiciones de acopio. El sistema de recepción de la bodega la Greda tiene un carácter de bimodal ya que puede recepcionar contenedores transportados por tren donde un mecanismo automatizado los recibe, descarga y vuelca sobre la tolva de recepción parte de alimentador 1100- FDR-001 y a su vez posee un área de recepción de camiones, los cuales vierten su cargamento en la tolva del alimentador 1100-FDR-000, ambos alimentadores descarga el material sobre la correa 1100-CVR-001 que asciende por un costado de la bodega traspasando el material a la correa 1100-CVR-002 la cual descarga sobre el Shuttle 1100-SHL-001, correa móvil que distribuye la carga en la bodega.

Ilustración 1 Diagrama de flujo sistema de recepción bodega La Greda

De acuerdo a loa datos operativos entregado por el cliente en cada turno se recibe y descarga 1 tren el cual transporta 20 contenedores que contienes entre 26 y 28 toneladas de concentrado de cobre, se requiere que al finalizar la descarga del tren el tamaño de la muestra este entre los 25 y 30 kg. cumpliéndose el requerimiento de que todos los contenedores sean muestreados. La ilustración 2 muestra el diagrama de flujo con los tamaños en Kg de los cortes realizados por el muestreador primario, secundario y la muestra final.

Ilustración 2 Diagrama de Flujo del sistema de muestreo la Greda

Una vez revisada y analizada las opciones que entregan las instalaciones de la bodega se determina que la posición propicia y que cumple con los requerimientos para el montaje es la descarga de la correa 1100-CVR-002. Las características principales se muestran en el siguiente cuadro

Tabla 1 Características operativas de la correa 1100-CVR-002

Datos Generales Cliente PUERTO VENTANA S.A. Proyecto Nueva Bodega de concentrado de cobre La Greda Código Equipo 1100-CVR-002 Parámetros operacionales Características generales Ancho 36 in Recibe material de Correa 1100-CVR-001 Capacidad 800 TPH Entrega material a Correa 1100-SHL-001 Velocidad 1,4 m/s Porcentaje de 74% CEMA llenado En las siguientes ilustraciones se muestra la correa 1100-CVR-002 en vista de elevación y de planta

Ilustración 3 Vista en elevación de la correa 1100-CVR-002

Ilustración 4 Vista en planta de correa 1100-CVR-002

La selección de la correa 1100-CVR-002 es gatillada principalmente por la plataforma existente en la transferencia hacia la correa reversible 1100-SHL-002 la cual presenta un mayor espacio disponible respecto a las otras opciones lo que permite la instalación del nuevo chute que alberga el cortador y permite disponer de todo el sistema dentro de esta misma elevación. La siguiente imagen muestra demarcado en rojo la plataforma disponible para la instalación del sistema de muestreo.

Ilustración 5 plataforma disponible para la instalación del sistema de muestreo.

4. EL SISTEMA DE MUESTREO Está conformado por un chute primario instalado en la descarga de la correa 1100CVR-002, el cual soporta un muestreador de trayectoria recta y una cuchara tipo buttom dump en acero inoxidable ANSI 316L con labios desmontables y ajustables con un deflector adaptable para regular la caída de la carga sobre la correa 1100SHL-001, dos alimentadores de 14” completamente sellada, puertas abatibles en su parte superior para la inspección y mantención de sus componentes, puertas de inspección para los tambores motriz y conducido, todos sus componentes bajo la norma CEMA. Y finalmente un chute secundario en acero inoxidable ANSI 316L que contiene al muestreador de trayectoria recta y a la cuchara tipo buttom dump en acero inoxidable ANSI 316L con labios desmontables y ajustables, un gabinete final de muestra y un ducto de rechazo que descarga el material directo a la bodega. Todo esto controlado mediante en PLC instalado en un tablero (NEMA 4X) con los

componentes necesarios de seguridad y control del sistema, comandado desde un tablero HMDI. El sistema cuenta con dos sensores a la entrada del chute primario encargados de detectan el flujo de material que transporta la correa, estos dan la partida al sistema de muestro asegurándonos de que todos los lotes (contenedores) sean analizados.

Ilustración 6 Sistema de muestreo instalado en correa 1100-CVR-002.

5. VALIDACIÓN 5.1. FUNDAMENTO TEÓRICO. Es muy importante para Codelco Chile, tener todos los sitemas de muestreo Validados, con ello se visualiza la heterogeneidad se manifiesta en varios errores de muestreo. Dependiendo del tipo de muestreo que se realiza, existen errores creados a través de los sistemas para medir. Se pueden distinguir los errores creados por el Muestreo sistemático y el Muestreo

5.2. DESCRIPCION DEL EXPERIMENTO VARIOGRAFICO Esta experiencia se realizó el año 2018. Se realizó una campaña de muestreo al mínimo tiempo (intervalo de tiempo) entre incremento/incremento se obtuvieron un total de 30 muestras en un lapso de 7 horas, debido a detenciones y temas operacionales con los camiones durante la prueba. La masa promedio individual obtenida en la experiencia fue de 1100 g de concentrado húmedo.

5.2.1.

Procesamiento de Muestras

Cada muestra es procesada individualmente, a cada una de ellas se determina la humedad y ley de Cu. Para el caso de los 30 incrementos, en la determinación por análisis químico de Cu de esta experiencia variográfica, CMS Asociados es responsable de realizar el proceso de muestreo, preparación y análisis químico, donde se revisó que el equipo de muestreo estuviese en condiciones adecuadas y que tanto la preparación como los análisis fueran realizados correctamente. Con las leyes de cobre y la humedad obtenidas se realiza el estudio cronológico de la variable mediante variografía. Se calcula la variabilidad y con ello se entrega el error de estimación del elemento en el concentrado de cobre. 5.2.2.

Software especial utilizado

Para realizar los cálculos se utiliza el software especializado EMPV 2.0.4 desarrollado por la empresa Honuatek LLC (www.honuatek.com). Con el software es posible realizar los gráficos, los análisis variográficos y calcular las derivadas necesarias para el estudio de frecuencia de muestreo.

5.3. RESUMEN MAS IMPORTNTES DE LOS RESULTADOS 5.3.1.

Determinación de V(0), Variabilidad irrelevante.

El V(0) representa la comparación de una muestra consigo misma, en el caso ideal, el valor debería tender a cero. Dado que se realiza un proceso de muestreo, preparación de muestra y análisis químico, el valor deja de ser el ideal y de acuerdo a la calidad de los procesos puede ser de la misma magnitud de la variabilidad total. El V(0) se obtiene al realizar un variograma con la información continua de humedad y ley de cobre. Para comparar la variabilidad entre elementos se usa el valor de V(0) relativo, el cual es un valor adimensional, útil para comparar procesos diferentes:

Tabla 2 Comparación de la variabilidad relativa de los elementos evaluados

A través de esta tabla observamos que la variable con mayor incertidumbre es la humedad, la cual presenta el V(0) relativo más alto que la variable Cu

5.3.2. Frecuencia de muestreo Para estudiar la frecuencia de muestreo, se realiza la experiencia variográfica a valor unitario, luego se determina la variabilidad al unir más de un camión (o contenedor), con el fin de determinar el número de incrementos necesarios para minimizar el error total. En la ilustración 7 se muestran las curvas de error de acuerdo a la cantidad de camiones considerados para la estimación humedad y de la ley de Cu. A medida que se utiliza en el compósito una mayor cantidad de camiones, el error tiende a disminuir.

Ilustración 7 Curva de error máximo para Cu y humedad en la recepción de concentrado

5.4. CONCLUSIONES EXPERIMENTO VARIOGRAFICO 5.4.1.  

Experiencia Variográfica

La principal causa de variabilidad es la heterogeneidad de constitución del concentrado. La variable que presenta mayor variación es la humedad. Para humedad, las principales causas de variabilidad están dadas por la diferencia entre concentrado entre camiones.

6. CONCLUSIONES GENERALES El diseño del equipo logro cumplir con las exigencias definidas, se logró disponer todo el sistema de muestreo en la plataforma existentes si afectar su funcionalidad, seguridad operacional, mantenibilidad y minimizando el desplazamiento del personal, de acuerdo con lo dispuesto por la norma CNAM-007 "Condiciones de Estaciones de Muestreo de Flujos de Materiales y Transferencia de Productos”. Se logra instalar un deflector ajustable bajo el espacio ocupado por la carrera de la cuchara con el fin de regular la caída de la carga no muestreada sobre la siguiente correa sin desalinearla El sistema de control del equipo y su programa permite exitosamente identificar y diferenciar el material proveniente de cada contenedor para iniciar con el proceso de muestreo, la frecuencia de corte seleccionada permite obtener certeza el tamaño final de muestra requerido.