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Sistema experto en la gran minería del cobre

En la etapa de fundición del proceso de producción de cobre, los trabajadores se enfrentan a diario a muchas problemáticas que hacen necesario la incorporación de tecnologías al proceso de producción.
Foto: Codelco.

Entre las complejidades del proceso de producción del cobre, podemos mencionar la discontinuidad de la temperatura de la escoria; la alta variabilidad en las mediciones del aire soplado, dado que se tapan las toberas; la variabilidad y desconocimiento de la composición del concentrado de cobre; el desfase en tiempo entre el proceso y el análisis de las muestras de laboratorio; la variabilidad en las características del material en la alimentación; limitaciones en el equipamiento – correa de la carga fría / rotación y un proceso muy interactivo.

Esta compleja dinámica de los procesos hace necesaria la incorporación de tecnologías avanzadas al proceso de producción, tales como el Sistema Experto, tecnología que busca trabajar en el punto óptimo de operación y que, por ende, permite hacer el proceso más eficiente (ver Figura 1).

Figura 1: Generación de valor con Sistema Experto.

Desarrollo de un Sistema Experto

La incorporación en los procesos productivos de un Sistema Experto conlleva a las siguientes tareas previas:

Revisar los buenos procedimientos con operadores y supervisores.

Revisar la instrumentación existente para determinar qué es posible lograr con ella.

Desarrollar una lógica (flowsheets) y estrategia operacional que incorpore los buenos procedimientos.

Desarrollar una “Base de Conocimientos” aplicable en situaciones críticas.

La Sintonía, entendida como la prueba y ajustes del sistema experto en el proceso donde será incorporado.

El Sistema Experto responde a la ecuación de costo/beneficio formada por variables estacionarias. La función se construye con experiencia de datos históricos, y una vez encontrado el modelo que responde al sistema, este debe encontrar los valores óptimos de las variables del proceso.

Los valores óptimos encontrados, gracias a la aplicación del Sistema Experto, corresponde al set point de cada estrategia de control. Estos valores óptimos son fundamentales en la mejora de los procesos productivos.

El Sistema Experto incorpora herramientas matemáticas y de software para modelar procesos, identificar parámetros y disminuir la variabilidad entre los set points y la variable de control. Además, es un sistema de control de proceso optimizador y multi-variable, basado en modelos predictivos.

Otra de las características que destaca al sistema experto, consiste en ser un software (suite) con tecnologías analíticas y científicas para el desarrollo, implementación y mantención de soluciones de Control Avanzado para el manejo y control de procesos industriales.

Esta tecnología avanzada permite controlar y optimizar las variables críticas del proceso en base a un control supervisor, basado en el modelamiento predictivo representativo del proceso (ver Figura 2). En vez de preguntarse cómo va a ser el comportamiento de las variables a controlar (CV), el controlador resuelve cuál debe ser la trayectoria de las variables manipuladas (MV) para controlar las variables controladas (CV) en sus rangos predefinidos y su setpoint óptimo.

Figura 2: Herramienta de identificación y mantención de modelo eficiente en un Sistema Experto.

Optimización de la producción

La aplicación del sistema experto en el proceso de fundición en la minería del cobre permite una serie de beneficios:

Reducción de la variabilidad en el control de la temperatura de la escoria.

Reducción de la variabilidad en el control de la concentración del Cu en el Metal Blanco.

Menor desviación de los actuales objetivos de operación.

Interacción de variables complejas desconocidas para el operador.

Incorporación de variables adicionales muy rápidamente al sistema.

Fácil mantención.

Flexibilidad.

Control con respecto al equipamiento y restricción operacional existentes.

Desempeño óptimo del controlador para llegar a nuevos objetivos operativos.

Control que lleva a la maximización económica.

Algunos de los beneficios “colaterales” de la aplicación del sistema experto, son la “estabilización” de la planta y la “estandarización” de la operación en los distintos turnos.


Principales etapas a considerar en la implementación de un sistema experto

1. Levantamiento y estudio de factibilidad.

2. Propuesta técnico-comercial.

3. Sintonización de control regulatorio existente.

4. Configuración básica.

5. Pruebas de respuesta de proceso.

6. Adquisición de data.

7. Modelación de data de planta.

8. Diseño de controlador y simulación de batch.

9. Simulación en tiempo real.

10. Pruebas y configuración off-line.

11. Control on-line e implementación de lazo de procesos.

12. Ajustes para optimización de desempeño.

13. Estudio de verificación de beneficio de APC.


Por Carolina Lagos, Directora Alterna en Proyecto Corfo, Investigación Aplicada, para Codelco Chuquicamata.
Abril 2015
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