MINERA LOS PELAMBRES Mejora en la medición de flujo de aire en celdas de flotación para la obtención de cobre con Endress+Hauser

Por Elson Millanir y Cristian Asencio de Endress+Hauser Chile. • www.cl.endress.com

La inyección de aire comprimido en la flotación de cobre es fundamental para la creación de burbujas en las celdas de columna, las que en conjunto con aditivos químicos actúan sobre la partícula provocando que el mineral requerido (cobre) se adhiera a ella haciendo efectiva la recuperación de concentrado. Las partículas de material estéril no se ven afectadas por los reactivos químicos y permanecen suspendidas dentro de la pulpa. La confiabilidad del proceso se puede ver intervenida si no se controla la calidad del aire que se inyecta a las celdas, tomando en cuenta que la condición ambiental es demasiado húmeda, lo que produce inestabilidad en la medición de aire. Una complicación de este tipo enfrentó Minera Los Pelambres -yacimiento que opera Antofagasta Minerals en la cordillera de la IV Región- cuya medición en celdas columnares se venía realizando con el método de placa orificio para medición de flujo por presión diferencial. Se agregó otra dificultad a la medición de flujo de aire, como fue la difícil comparación de flujos de aire actual, ya que frente a una variación de presión y/o temperatura el flujo de aire varía debido al efecto de compresibilidad de los gases, haciendo difícil comparar sus valores para un posterior análisis u optimización del proceso. La opción fue poner un equipo de prueba tipo vórtex cuya familia corresponde a Prowirl de Endress+Hauser. Al momento de seleccionar la tecnología a utilizar, la decisión se basó en los beneficios que es posible alcanzar respecto de un dp flow, los que se resumen en: • mejor comportamiento con gases húmedos. • ahorro en equipos de diámetros pequeños. • menor pérdida de carga. • instalación simple y menos voluminosa. • menor sensibilidad a la abrasión. • mejor rangeabilidad. • libre de mantenimiento y alta estabilidad a largo plazo. Otro factor de decisión fue el hecho de que el equipo puede entregar valores comparables en la medición de gases, ya sea valores de flujo normalizado o estándar. El equipo Prowirl 73F instalado incluye un computador de flujo y tiene integrado un sensor de temperatura Pt 1000, lo cual permite medir su flujo volumétrico Normalizado, que corresponde al volumen que ocuparía la misma cantidad de ese gas a una presión de referencia (1,013 bar absoluto) y una temperatura de referencia (0° C) definidas. El volumen normalizado es la convención tradicionalmente preferida, sobre todo porque es más fácil de determinar. En este caso la presión se mantiene constante, por lo que en otras aplicaciones en que la presión de línea varíe, se puede incorporar una señal de entrada que entregue el valor de presión y así compensar la medición disminuyendo su error. En este gráfico se aprecian dos curvas: una de color verde, que corresponde al valor medido por el equipo Vórtex; y la amarilla, que muestra el porcentaje de apertura de la válvula. La empresa minera quedó conforme con el cambio de tecnología y el funcionamiento de los medidores Vórtex, entregando mayor confiabilidad al sistema de medición (el sistema puede ser llevado a control automático a través de un sistema experto, que sin una medición confiable no es posible), menor mantención y rápida configuración. Se procedió a la compra de más unidades para reemplazar otros puntos con la misma aplicación. Los equipos fueron instalados en posición vertical con flujo ascendente para así evitar condensación, como se aprecia en la fotografía. En la figura superior, se aprecian dos curvas, una de color verde que corresponde al valor medido por el equipo Vórtex, y otra amarilla, que muestra el porcentaje de apertura de la válvula, las que tienen el mismo comportamiento según se abre la válvula para entregar una cantidad mayor de flujo de aire o se cierre para disminuir la cantidad de flujo de aire hacia el proceso. Más aplicaciones en la industria Esta solución no sólo aplica en este tipo de mediciones, sino que también en todas las industrias que requieran medir gases, ya que deben ser tratados de la misma manera. El caudal de un fluido es normalmente expresado en unidades de volumen por unidad de tiempo, por ejemplo, m³/h. Esta unidad, satisfactoria para expresar flujo de líquidos en muchos casos, es también utilizada para medir flujo de gases. Sin embargo, el fenómeno de compresibilidad de los gases hace que un metro cúbico de gas en distintas condiciones tenga una masa diferente en diversas condiciones: • Un m³ de aire a 100 bar(a) y 40 ºC pesa 112 kg. Obviamente, si las condiciones de presión y temperatura cambian, el peso del aire contenido en un m³ también varía. • Un m³ de aire a 1,013 bar(a) -equivalente a 1 ata (atm abs)- y 0 ºC pesa 1,3 kg. • Un kg de aire pesa 1 kg (obviamente), independientemente de las condiciones en que es medido. Por lo tanto, si se expresa un flujo de gas en kg/h, la masa de gas a la que se hace referencia por unidad de tiempo queda claramente definida. En cambio si se utiliza una unidad de volumen por unidad de tiempo (como m³/h), esta información es insuficiente para determinar la masa de gas por unidad de tiempo. Se hace imprescindible, entonces, aclarar las condiciones a las que el volumen está determinado. En tal sentido, existen dos opciones: • Expresar el volumen de gas por unidad de tiempo en las condiciones reales de flujo: en este caso, se habla por ejemplo de m³/h, medidos a 8 ata y 32 ºC. La complicación de esta medición es la difícil comparación de flujos, incluso en la misma aplicación, ya que frente a una variación de presión y/o temperatura, el flujo así expresado variaría. Por ejemplo, en una caldera cuyo consumo de gas se está midiendo, una variación de la presión a la cual el flujo es medido puede hacer variar la medición de gas expresada en condiciones de flujo, aún cuando el lazo de control asegure que la cantidad de m³/h consumidos por la caldera es constante. • Expresar el volumen de gas por unidad de tiempo en condiciones de referencia: en este caso, se expresan el volumen a presión y temperatura fijadas arbitrariamente y utilizadas como referencia. Esta presión y temperatura no guardan relación con las de flujo. Una condición de referencia típica es 1 atmósfera absoluta y 0 ºC, y es conocida como condición normal. Si el flujo de gas está expresado en estas condiciones, se lo denomina flujo normalizado, y se expresa, por ejemplo, en normal metros cúbicos hora (Nm³/h). Es importante tener presente que con frecuencia en el lenguaje coloquial (e incluso a veces en textos técnicos) se omite el concepto de normal dentro de la literatura, aún cuando en la mayoría de los casos los flujos de gas son expresados en condiciones normales (u otras condiciones de referencia similares).