Análisis de un sistema de control basado en la presión diferencial para prevenir eventos con daños críticos en filtros prensa de empresas mineras

Abstract

El presente trabajo de investigación abarca el estudio de los filtros prensas verticales para empresas mineras y el análisis de un sistema de control basado en la presión diferencial de los cilindros hidráulicos como propuesta para disminuir la ocurrencia de fallas críticas en dichos equipos. En el marco de la investigación, se indica el principio de funcionamiento de los filtros prensas, los parámetros de operación y sus componentes principales. Parte importante, es el estudio del ciclo de filtrado y las diferentes etapas que lo componen, debido a que, los componentes del filtro prensa, están sometidos a diferentes exigencias y condiciones de operación dependiendo de la etapa en la que se encuentre. Además, se describe la realidad problemática que presentan estos equipos desde un punto de vista de la operación y el mantenimiento, detallando en mayor medida el impacto negativo que ocasionan las fallas críticas en el equipo, el proceso productivo y en la organización. Se incorpora en el análisis, la identificación de los modos de falla más frecuentes y su causa raíz, con un mayor enfoque, en los modos de falla que ocasionan daños críticos en los componentes principales del filtro prensa, posteriormente, se establece una clasificación y se detalla las consecuencias. Así mismo, en el desarrollo de la investigación, se evalúa la incorporación dispositivos de toma de datos y transmisión de información de campo (en tiempo real) hacia el programa que gobierna la operación (sistema de control de supervisión y adquisición de datos - SCADA) del filtro prensa. Alineado a este objetivo, se evalúa, la factibilidad de utilizar los mismos dispositivos de toma de datos como herramienta para diagnosticar problemas en los elementos hidráulicos en su fase inicial, para el mantenimiento preventivo oportuno del filtro prensa. Con base en la revisión del sistema hidráulico del filtro prensa, se identifica los puntos apropiados para la instalación de los dispositivos de toma de datos en el circuito hidráulico, para registrar la presión hidráulica, la cual se compara con los tres cilindros hidráulicos restantes, en cada etapa que conforma un ciclo de filtrado. Posteriormente, se analiza los resultados de los instrumentos de recolección de datos, contrastando los resultados de la investigación con la hipótesis formulada y asignando la validación o no de la misma. Finalmente se discute los resultados de la investigación y se rescata la propuesta de valor para cambiar la problemática de la situación actual. Así mismo, se plantean recomendaciones para ampliar los mecanismos de control para mejorar la operación y mantenimiento de los filtros prensa, como su aplicación a otros centros mineros con procesos de filtrado similares.

This research work covers the study of vertical press filters for mining companies and the analysis of a control system based on the differential pressure of hydraulic cylinders as a proposal to reduce the occurrence of critical failures in said equipment. In the framework of the investigation, the principle of operation of the filter presses, the operating parameters and their main components are indicated. An important part is the study of the filtering cycle and the different stages that compose it, because the components of the filter press are subject to different demands and operating conditions depending on the stage in which it is. In addition, the problematic reality presented by this equipment is described from an operation and maintenance point of view, further detailing the negative impact caused by critical failures in the equipment, the production process and the organization. It is incorporated into the analysis, the identification of the most frequent failure modes and their root cause, with a greater focus, on the failure modes that cause critical damage to the main components of the filter press, subsequently, a classification is established and a detail the consequences. Likewise, in the development of the research, the incorporation of data collection devices and field information transmission (in real time) to the program that governs the operation is evaluated (data acquisition and supervision control system - SCADA) filter press. Aligned with this objective, the feasibility of using the same data collection devices as a tool to diagnose problems in the hydraulic elements in their initial phase, for the timely preventive maintenance of the filter press, is evaluated. Based on the review of the hydraulic system of the filter press, the appropriate points for the installation of the data collection devices in the hydraulic circuit are identified, to record the hydraulic pressure, which is compared with the three remaining hydraulic cylinders, in each stage that makes up a filter cycle. Subsequently, the results of the data collection instruments are analyzed, contrasting the results of the investigation with the hypothesis formulated and assigning its validation or not. Finally, the results of the investigation are discussed and the value proposition is rescued to change the problems of the current situation. Likewise, recommendations are made to expand the control mechanisms to improve the operation and maintenance of filter presses, such as their application to other mining centers with similar filtering processes.