Diseño e implementación de una arquitectura de control digital para una planta de fundición de cobre

Abstract

El paradigma de utilizar instrumentación de campo convencional como parte de una arquitectura de automatización de procesos, está siendo reemplazado por la utilización de instrumentación inteligente de campo. El uso de esta tecnología nos permite implementar una arquitectura digital de automatización de procesos. El objetivo de este informe de suficiencia es presentar una alternativa de modelo de automatización industrial, diseñando una arquitectura de control digital para una planta de procesos, teniendo en cuenta el contexto ambiental, técnico, económico y social. Con fines de entender el informe, se tomará un proyecto desarrollado por el autor: la modernización de la planta de fundición de cobre más agrande de nuestro país. El proyecto cuenta con aproximadamente 1500 instrumentos campo. Por tal motivo, con fines de explicar con detalle el diseño de la instrumentación de campo inteligente tomaré un proceso dentro de la fundición: el control de manejo de gases de un convertidor. Luego presentaré el diseño de la arquitectura de control digital de la planta de fundición de cobre. La arquitectura de automatización sobre la cual se el diseño del presente informe es la tecnología implementada por la corporación Emerson Process Management, denominada Control Digital PlantWeb. En el primer capítulo, se da una introducción sobre el contexto global en el desarrollo de arquitecturas de control digital en el Perú y en el mundo. En el segundo capítulo, se hablará sobre la situación socioeconómica de la minería en el Perú y se mencionará algunas normas medio ambientales que rigen en nuestro país, para la implementación de proyectos mineros. Explicaremos la diferencia de carado implementar un PA y un EIA. En el tercer capítulo, explicamos de una manera genérica el proceso de fundición de cobre, las tecnologías empleadas para su fusión y el comercial de este producto. Para lograr el objetivo de este informe y entenderlo, es importante conocer el proceso, en este capítulo detallaremos el manejo de gases para la conversión de cobre de alta pureza llamado convertidor Pierce-Smith. En el cuarto capítulo, mencionaremos los modelos de automatización para procesos industriales y sus respectivas características. Explicamos a que denominamos Control Digital PlantWeb, sus componentes y sus ventajas competitivas. En el quinto capítulo, empedremos con el diseño de la arquitectura de control digital para el control de manejo de gases del convertidor. Como base principal de la plataforma hablamos de la instrumentación de campo inteligente Foundation Fieldbus y del sistema control de procesos DeltaV. Estableceremos criterios y recomendaciones que se deberá tener en cuenta para un correcto diseño de la plataforma. En el sexto capítulo, descollaremos la implementación de la arquitectura PlantWeb para una planta de fundición de cobre, tomando como base el diseño realizado en el capítulo anterior. Detallaremos cada componente de la arquitectura y la función que desempeña dentro del proceso de operación, mantenimiento y producción de la planta. En el último capítulo, realizaremos un costeo para la implementación de una arquitectura PlantWeb. Consideramos costo de equipos, tiempo estimado y los servicios asociados. Mostraré una tabla comparativa de costos entre implementar un control de digital con instrumentación inteligente y un control tradicional con instrumentación de 4-20 mA. Asimismo, se realizará una evaluación del retomo de inversión sobre la diferencia económica de implementar ambas arquitectas. Se desarrollará sobre la perspectiva en la disminución de los costos de mantenimiento de la planta. Para finalizar, se dará las conclusiones del informe de suficiencia En los anexos, adjuntaremos la arquitectura del diseño desarrollado, el cronograma y el organigrama para implementar un proyecto con arquitectura PlantWeb.