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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA CONTROL de variables OPERACIONALES Marcelo Barrientos Ríos Ing. de Producción Octubre 2010

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

CONTROL de variables OPERACIONALES

Marcelo Barrientos RíosIng. de Producción

Octubre 2010

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

• 3 Plantas de ácido sulfúrico.

• Simple contacto y absorción.

• Año: 1988, 1990, 1994.

AntofagastaAntofagasta • Capacidad: 2.050 TPD C/U.167.200 Nm3/h 11,7 % SO2

• Limpieza: Lurgui.

• Contacto: MitsubishiContacto: Mitsubishi.

• 2700 msnm.

OCTAVA MESA REDONDA Puerto Varas 2010

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f

PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

CAP IV

GCP ATPEfluente

2A

2BSala de control

2

SopladorB-201 IV

Vertedero

CAP II

4A

Fundición CM 4B SopladorB-201 II CAP III

96%H2SO45 96%

98%SopladorB-201 III

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Jefe de Turno

Sala de control Operador

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

HistoriaDISPONIBILIDAD PLANTAS DE ACIDO

2001 / 20052001 / 2005

93 094,095,096,0

89 090,091,092,093,0

%

85 086,087,088,089,0%

82,083,084,085,0

2001 2002 2003 2004 20052001 2002 2003 2004 2005

DISPONIBILIDAD

•Unificar criterios operacionalesO d l ió•Ordenar la operación

•Disminución de la VariabilidadSergio Cañete Prat

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Variables críticas

• Temperatura y concentración de ácido de secado.

• Temperatura y concentración de ácido de absorción.e pe atu a y co ce t ac ó de ác do de abso c ó

• Temperatura de ácido de producto

• pH y ciclo concentración de agua enfriamiento

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Análisis de Variables críticas

Obtención de data desde PI systemy

Li i d d t (Pl t F/S)Limpieza de data (Planta F/S)

Determinación de la media

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Temperatura ácido de Secado

PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Temperatura ácido de Secado

7070

50

60

57

50

60

57

40

pera

tura

ºC 40

erat

ura

ºC

20

30

Tem

p

20

30

Tem

p

1010

0

31/12/2004

30/01/2005

01/03/2005

31/03/2005

30/04/2005

30/05/2005

29/06/2005

29/07/2005

28/08/2005

27/09/2005

27/10/2005

26/11/20050

01/01/2006

31/01/2006

02/03/2006

01/04/2006

01/05/2006

31/05/2006

30/06/2006

Tº ác. secado II Tº ác. Secado III Tº ác. Secado IVTº ác. secado II Tº ác. Secado III Tº ác. Secado IV

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Análisis de Variables críticas

Problema

No es posible saber

• Cuanto tiempo la variable permaneció fuera de control

• Si el proceso esta controlado.

• Identificar la Operación individual de cada Operador.

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Primera etapa del control:xxxxxxxxx

p

• Individualizar la operación.p

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

RENDIMIENTO OPERADORES PRODUCCIÓN PLANTAS DE ACIDO 2008

RENDIMIENTO OPERADORES PRODUCCIÓN 2008 - 2009 - 2010

RENDIMIENTO MEDIO OPERADORES PRODUCCIÓN

90%

100%

90%

100%

PRODUCCIÓN2008 - 2009 - 2010

90%

100%

70%

80%

90%

en ra

ngo

70%

80%

90%

en ra

ngo

70%

80%

en ra

ngo

40%

50%

60%

% d

el ti

empo

e

40%

50%

60%

% d

el ti

empo

e

40%

50%

60%

% d

el ti

empo

20%

30%

40%

20%

30%

40%

20%

30%

40%

e r y ul p v e r y ul p v e r y ul p

ene

mar

1 2 3 4 5 6 7 8 LI

ene

mar

may jul sep nov

ene

mar

may jul sep nov

ene

mar

may jul sep

1 2 3 4 5 6 7 8 LI

ene

marmay jul se

p nov

ene

marmay jul se

p nov

ene

marmay jul se

p

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Segunda etapa del control:

Uso de Metodología Six SigmaUso de Metodología Six Sigma

Herramienta MiniTab

Cpk (capacidad del proceso), % fuera de rango

X

σ3)( minSLCpk −Χ

=

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Cpk= 1,05Fuera de rango= 1,83 %

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

2,0

TEMPERATURA ACIDO ABSORCIÓNCAPACIDAD DEL PROCESO 

1,0

1,5

0,0

0,5

2007 2008 2009 2010

cpk 2 cpk 3 cpk 4

1 5

2,0

CONCENTRACION ACIDO ABSORCIÓNCAPACIDAD DEL PROCESO 

0 5

1,0

1,5

0,0

0,5

2007 2008 2009 2010

cpk 2 cpk 3 cpk 4cpk 2 cpk 3 cpk 4

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Control Avanzado multivariable

• Control predictivo.

Utili l d t hi tó i di ió d l t i t dUtiliza el data histórica y genera una predicción del comportamiento delas variables controladas en el futuro.

Con esta predicción genera los Set point para las variablesi l dmanipuladas.

• Las relaciones entre variables no son fenomenológicas.

• Una variable controlada puede tener varias variables manipuladasasociadas.

• Optimizador económico.

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Control Avanzado multivariable

• 3 Controladores MPC para los convertidores catalíticos.

• 3 Controladores MPC y 3 optimizadores económicos Sec–Abs.

• 1 Controlador MPC para distribuir la alimentación entre las tres plantas.1 Controlador MPC para distribuir la alimentación entre las tres plantas.

• 42 variables manipuladas y 37 variables controladas.

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Control Avanzado multivariable área de secado y absorción

Disminución DesviaciónDisminución Desviaciónestandar

16%Conc ácido Producto 98% 16%

48%

60%

Conc ácido Producto 98%

Conc ácido Producto 96%

Nivel de torre absorción 60%Nivel de torre absorción

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Control Avanzado multivariable en área de reactor catalítico

σ σ Control Operacional Control Experto

Disminución Variabilidad %

Planta 2 Lecho 1 4,09 1,59 61Lecho 2 10,14 6,52 33Lecho 3 7,74 2,65 64Lecho 4 6,38 2,27 64

Planta 3 Lecho 1 7,63 5,58 20Lecho 2 13,56 10,88 16Lecho 3 8,53 4,16 44Lecho 4 9 77 5 55 25Lecho 4 9,77 5,55 25

Planta 4 Lecho 1 3,73 0,77 73Lecho 2 7,47 1,22 79Lecho 3 10 38 1 74 84Lecho 3 10,38 1,74 84Lecho 4 13,18 1,38 88

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Conclusiones Aplicación de Control experto

• Disminuye la carga de trabajo del Operador.

• Mejora el control ante variaciones del proceso (predice cada 20 seg).

• Optimiza el uso de agua en torre de secado y absorción.Optimiza el uso de agua en torre de secado y absorción.

• Menor esfuerzo mecánico sobre válvulas y equipos.

M i i l id d d t t i t d d l l t• Maximiza la capacidad de tratamiento de gases de las plantas.

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Conclusiones Finales

Cualquiera sea el tipo de control sobre variables críticas de proceso:

1. Aumentará la vida útil de la Planta.

2. Disminuye el costo de mantención.

3. Aporta a la seguridad.p g

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Situación actual en PAS

CM

GCP 5 GCP 4 GCP 2

CM

3

11

1

ATP

CAP 41

Coordinador

1

CAP 2

Sala de control

12

CAP 3

Almacenamiento1

Puestos de trabajo total: 10MBRMBR

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pH AGUA DE ENFRIAMIENTO T-301

PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

pH AGUA DE ENFRIAMIENTO T-301

1010

99

8

pH

8

pH

77

66

5

31/12

/2004

30/01

/2005

01/03

/2005

31/03

/2005

30/04

/2005

30/05

/2005

29/06

/2005

29/07

/2005

28/08

/2005

27/09

/2005

27/10

/2005

26/11

/2005

5

01/01

/2006

31/01

/2006

02/03

/2006

01/04

/2006

01/05

/2006

31/05

/2006

30/06

/2006

pH torre 2 pH torre 4 pH torre 6pH torre 2 pH torre 4 pH torre 6

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Temperatura Ácido Producto

PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

Temperatura Ácido Producto

7070

50

60

50

60

40

pera

tura

ºC

35

40

pera

tura

ºC

35

20

30

Tem

p

20

30

Tem

p

1010

0

31/12

/2004

30/01

/2005

01/03

/2005

31/03

/2005

30/04

/2005

30/05

/2005

29/06

/2005

29/07

/2005

28/08

/2005

27/09

/2005

27/10

/2005

26/11

/2005

0

01/01

/2006

31/01

/2006

02/03

/2006

01/04

/2006

01/05

/2006

31/05

/2006

30/06

/2006

Tº ác prod T-204 II Tº ác prod T-204 III Tº ác prod T-204 IVTº ác prod T-204 II Tº ác prod T-204 III Tº ác prod T-204 IV

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PLANTAS DE ÁCIDO SULFÚRICO CHUQUICAMATA

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