dosificadora.pdf

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
CARRERA DE ELECTROMECÁNICA
DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE
DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS EN LA EMPRESA
PIONNER MINING
Proyecto de Grado presentado para la obtención del Título de Licenciatura
POR: WILFREDO TINCO MENDOZA
TUTOR: LIC. DANIEL ROQUE LAIME
LA PAZ - BOLIVIA
2018
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
CARRERA DE ELECTROMECÁNICA
DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE
DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS EN LA EMPRESA
PIONNER MINING
Proyecto de Grado presentado para la obtención del Título de Licenciatura
POR: WILFREDO TINCO MENDOZA
TUTOR: LIC. DANIEL ROQUE LAIME
LA PAZ - BOLIVIA
2018

DEDICATORIA
Este proyecto va dedicado a mi familia, a
mis padres y hermanos por brindarme su
apoyo incondicional para alcanzar este
objetivo.

AGRADECIMIENTO
Al personal docente en general, a mi tutor
por brindarme su apoyo y a mis
compañeros.

RESUMEN
El presente proyecto plantea dar una solución que responde a la necesidad
que tiene la empresa minera Pionner Mining en el área de dosificación de
reactivos, pues estas sustancias químicas son muy importantes en el
proceso de recuperación de concentrados de minerales valiosos de plomo y
zinc. Por lo tanto al no contar con un sistema de dosificación con elementos
de control, elementos de medida del proceso en cuestión, se propone
elaborar este proyecto que titula “DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO
DE DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS EN LA EMPRESA PIONNER
MINING”.
Se diseñó el sistema de dosificación en base a un Controlador Lógico
Programable PLC la cual cumple dos propósitos. Una que consiste en
controlar la dosificación de cinco tipos de reactivos a través de bombas
peristálticas, el volumen de dosificación ya está predeterminada y es distinta
para cada tipo de reactivo misma que puede ser monitoreada a través de una
pantalla HMI. Otro propósito que cumple es la de monitorear la variable pH
del sistema de flotación de plomo como también la del sistema de flotación
de zinc, esto se realiza a través del uso de transmisores de pH con su
respectivo sensores.
Se implementó un prototipo para ver y comprobar el funcionamiento de este
proyecto, este prototipo dispone de un PLC que controla el volumen de
dosificación de un reactivo a través de una bomba peristáltica.
Se realizaron las pruebas necesarias del prototipo hasta lograr un resultado
que cumple con las expectativas esperadas.

CONTENIDO
CAPITULO 1 ASPECTOS GENERALES................................................... 1
1.1 INTRODUCCIÓN.............................................................................. 1
1.2 ANTECEDENTES............................................................................. 2
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................... 3
1.3.1 Identificación del problema......................................................... 3
1.3.2 Formulación del problema.......................................................... 4
1.4 OBJETIVOS ..................................................................................... 4
1.4.1 Objetivo General ........................................................................ 4
1.4.2 Objetivos Específicos ................................................................. 5
1.5 JUSTIFICACIÓN............................................................................... 5
1.6 ALCANCES Y LÍMITES .................................................................... 6
1.6.1 Alcances .................................................................................... 6
1.6.2 Límites ....................................................................................... 6
CAPITULO 2 MARCO TEÓRICO .............................................................. 7
2.1 Etapas de procesamiento de minerales ............................................ 7
2.1.1 Flotación de minerales (flotación de espuma) ............................ 9
2.1.2 Variables de operación del proceso de flotación ...................... 10
2.1.3 Clasificación de los reactivos de flotación ................................ 10
2.2 Tecnologías en procesos de dosificación de reactivos ................... 11
2.2.1 Lugar de adición de los reactivos de flotación .......................... 11
2.2.2 Equipos de preparación y alimentación de reactivos................ 11
2.2.3 Control pH de la pulpa de alimentación.................................... 13
2.3 Controladores lógicos programables PLC....................................... 13
2.3.1 Clasificación de los PLC’s (estructura externa) ........................ 14
2.3.2 Estructura Compacta................................................................ 14
2.3.3 Estructura Modular................................................................... 15
2.3.4 Lenguajes de programación..................................................... 15
2.3.5 Dispositivos de E/S (Entrada y Salida) del Autómata ............... 19
2.4 Interfaz Hombre Máquina (HMI)...................................................... 22

2.5 Instrumentación Industrial............................................................... 23
2.5.1 Norma ISA................................................................................ 24
2.5.2 Transmisores ........................................................................... 24
2.5.3 Transmisor de pH..................................................................... 25
2.6 Variadores de Frecuencia (VDF) .................................................... 26
2.7 Elementos actuadores de Nivel (Flotadores) .................................. 27
2.8 Accesorios utilizados para tuberías................................................. 28
2.9 Bombas peristálticas....................................................................... 28
CAPITULO 3 INGENIERÍA DEL PROYECTO ......................................... 31
3.1 Determinación de los parámetros de diseño ................................... 31
3.2 Selección de los tanques de almacenamiento ................................ 35
3.3 Construcción de las bombas de dosificación .................................. 37
3.3.1 Bombas Peristálticas................................................................ 37
3.3.2 Construcción de la bomba peristáltica...................................... 37
3.3.3 Rotor o impulsor de la bomba peristáltica................................. 38
3.3.4 Construcción del Estator y Rotor .............................................. 39
3.3.5 Construcción Torneado del estator........................................... 39
3.3.6 Construcción del Rotor............................................................. 40
3.3.7 Selección del motor DC para la bomba Peristáltica.................. 42
3.4 Selección de la instrumentación del sistema de dosificación .......... 43
3.4.1 Selección del transmisor de pH................................................ 43
3.4.2 Diagrama de monitoreo de pH:................................................. 45
3.5 Desarrollo del control de dosificación de reactivos.......................... 47
3.6 Montaje del prototipo del sistema de control ................................... 51
3.7 Pruebas y simulaciones.................................................................. 61
3.8 Software de programación del PLC Omron..................................... 66
3.9 Software del entorno grafico del HMI.............................................. 67
CAPITULO 4 COSTOS DEL PROYECTO............................................... 71
CONCLUSIONES........................................................................................ 74
RECOMENDACIONES................................................................................ 75
BIBLIOGRAFÍA............................................................................................ 76

ANEXOS ..................................................................................................... 79

1
CAPITULO 1
ASPECTOS GENERALES
1.1 INTRODUCCIÓN
La minería en Bolivia ha sido un pilar fundamental para el desarrollo de la
economía del país desde la época de la colonia, es la segunda industria de
extracción de Bolivia, por detrás de los hidrocarburos. Entre las riquezas
mineras del país, las mayores se concentran en los departamentos
occidentales como Potosí, La Paz y Oruro.
En la actualidad existen varias empresas que se dedican a la extracción de
minerales las cuales generan un movimiento económico considerable, esto
sucede a pesar de la caída de los precios del mineral, toda esta generación
de recursos económicos va en favor del desarrollo del país, esto implica que
las empresas mineras deban tener una tecnología adecuada para realizar
todo el proceso de extracción de mineral.
En el presente proyecto se realiza un diseño para el control de dosificación
de reactivos de forma automática para la empresa minera “Pionner Mining”,
garantizando de esta forma el control del flujo volumétrico adecuado ya
establecido en los puntos específicos para cada una de estas sustancias
químicas. Dado que cada una de ellas cumple una determinada función en el
proceso de extracción de mineral.
Otro factor importante en estos procesos es tener un control adecuado del
pH del sistema cuando se realiza el proceso de recuperación de mineral.
Este proyecto propone también realizar un monitoreo de pH, para regular y
mantenerlo en rangos de trabajo ya establecidos de forma automática,
permitiendo mejorar el proceso de obtención de concentrados de mineral.

2
1.2 ANTECEDENTES
En su gran mayoría las empresas mineras ponen en práctica en su proceso
de extracción la flotación de minerales, considerada uno de los procesos más
selectivos para la separación de los mismos, lo cual implica realizar pruebas
y ensayos. Al tratarse este de un proceso físico químico, si ya bien este tema
tiene un amplio estudio como ciencias de la flotación, este proceso requiere
un sistema de dosificación de reactivos para que el proceso se desarrolle de
forma constante y fluida.
La empresa Pionner se encuentra ubicada en el departamento de Potosí en
la provincia José María Linares, municipio de Puna es una empresa minera
dedicada a la extracción de mineral en concentrado de plomo y zinc,
utilizando el método de selección de mineral por flotación.
Figura 1.2. Ubicación de la empresa minera
Fuente: Google Mapa
La planta cuenta con las áreas de trituración, molienda, flotación de plomo,
flotación de zinc, área de reactivos, y áreas mixtas y colas. (Ver anexos 2).
La selección de mineral que se realiza mediante un proceso físico químico en
los circuitos de flotación para la extracción de plomo y zinc, requiere de un
control de dosificación de reactivos, además se debe realizar el control de pH
del sistema para garantizar la funcionabilidad de estas sustancias químicas.

3
El área de reactivos es determinante a la hora de realizar la separación de
los minerales, existen puntos específicos donde se realiza la dosificación de
estas sustancias químicas donde los volúmenes deben ser los adecuados
para obtener el máximo aprovechamiento y rendimiento del proceso, las
sustancias químicas como el cianuro de sodio (NaCN), óxido de zinc (ZnO),
sulfato de cobre (CuSO4), AP211, AP3710, son los que se utilizan para
realizar este proceso donde cada una de estas cumple una determinada
función en el proceso de obtención de concentrados de mineral de plomo y
zinc.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.3.1 Identificación del problema
Los procesos de concentración por flotación juegan un rol preponderante en
la recuperación de minerales valiosos, la variable más importante de este
proceso consiste en tener un control adecuado en los volúmenes de
dosificación de reactivos, al no contar con un control de dosificación y
monitoreo de pH de forma automática y realizarse este procedimiento de
forma manual, el proceso llega hacer ineficiente debido a un exceso o
limitado dosificación de reactivos, al mismo tiempo implica al operador estar
en contacto directo por un tiempo prolongado con estas sustancias, cada una
de ellas llega a afectar en la salud a corto o largo plazo si no se actúa con las
medidas de seguridad adecuadas.
Se encuentra un área de reactivos donde el ambiente para desempeñar las
labores cotidianas no son las adecuadas, se puede encontrar muchas
deficiencias como la infraestructura la cual no tiene el espacio adecuado para
el desenvolvimiento del personal, cuenta con un sistema de dosificación de
reactivos de forma manual (cierre y apertura de válvulas), que no permite
controlar la dosificación necesaria de estas sustancias (Ver Anexos 2).

4
En la Figura 1.3.1, se muestra el diagrama de Ishikawa, que sintetiza la
problemática identificada.
Figura 1.3.1. Diagrama de Ishikawa de la problemática identificada
1.3.2 Formulación del problema
En la empresa Pionner Mining se tiene un deficiente sistema de dosificación
de reactivos, lo cual ocasiona pérdidas económicas y riesgos de
enfermedades ocupacionales en los trabajadores.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo General
Diseñar un sistema automático de dosificación de reactivos y monitoreo de
pH del proceso de flotación en la recuperación de minerales caso, empresa
minera Pionner.

5
1.4.2 Objetivos Específicos
 Recopilación bibliográfica para el diseño del sistema automático de
dosificación.
 Determinar la situación actual del funcionamiento del área de reactivos
de la empresa.
 Seleccionar los elementos de control del sistema de dosificación.
 Realizar pruebas del sistema desarrollado en un prototipo.
1.5 JUSTIFICACIÓN
 Técnica.- Desde el punto de vista tecnológico el proyecto permitirá
controlar y monitorizar la dosificación de reactivos y regular los niveles
de pH del proceso de recuperación de minerales.
 Económica.- Realizar un consumo adecuado de reactivos mejorando
el proceso lo cual reducirá los gastos permitiendo el desarrollo
tecnológico de otras áreas.
 Social.- Permitir que los empleados de esta área no tengan que estar
en contacto directo (constante) con estas sustancias (reactivos)
resguardando su salud y seguridad asignándoles trabajos en otras
áreas.
 Ambiental.- El mejoramiento del sistema lograra permitir un consumo
adecuado de reactivos, de esta manera reducir el consumo en lo más
minino posible evitando que estas se desperdicien en exceso y llegue
a contaminar el medio ambiente.

6
1.6 ALCANCES Y LÍMITES
1.6.1 Alcances
Con el desarrollo de este proyecto electromecánico se llegara a obtener
como resultado un consumo adecuado de reactivos a la hora de realizar la
dosificación de la misma.
El proyecto emplea una pantalla HMI (Interfaz Hombre Máquina) que permite
modificar el valor del volumen de dosificación respecto al volumen de
dosificación ya establecido del área de reactivos.
1.6.2 Límites
En el área eléctrica solo se trabajó en la parte de control de dosificación de
reactivos y monitoreo de pH excluyendo de esta forma los mecanismos que
se requieren para el preparado y dosificación de cal para la regulación del pH
del sistema.
En el presente proyecto no existe la posibilidad que los tanques o
contenedores de las sustancias se autoalimenten lo cual implica que el
personal realice ese trabajo de trasvase, preparación y abastecimiento de los
cinco tipos de reactivos que conforman el sistema, como también para el
sistema de dosificación de cal.

7
CAPITULO 2
MARCO TEÓRICO
2.1 Etapas de procesamiento de minerales
Una Planta Concentradora es una Unidad Metalúrgica constituida por una
serie de equipos y máquinas instaladas de acuerdo a un Lay Out o diagrama
de flujo, donde la mena es alimentada y procesada hasta obtener uno o más
productos valiosos denominados concentrados y un producto no valioso
denominado relave, en la Figura 2.1. Hay que notar que los minerales no
sufren ningún cambio químico.
Figura 2.1. Diagrama de la planta concentradora
Fuente: Procesamiento de Minerales Ing. Nataniel Linares G.
La mineralurgia o técnica de concentración de los minerales utiliza equipos
de reducción progresiva de tamaños como trituradoras y molinos, que liberan
entre sí las partículas minerales, que tienen como fin, mediante un proceso
de separación o concentración sin destruir la identidad química de los
minerales, la obtención de uno a más productos valiosos denominados
concentrados que contienen a los minerales valiosos, por ende constituyen el
producto vendible o con valor económico y un producto no valioso
denominado relave o cola que contiene el mineral de ganga o estéril de la
mena. En la Figura 2.2 se representa el diagrama operativo básico de la
mineralurgia de los minerales metálicos.

8
Figura 2.2. Esquema de procesamiento de la Mineralurgia
Los procesos de trituración de mineral entregan un tamaño de partícula de
6 a 10[mm], la cual debe reducirse aún más de tamaño hasta alcanzar
aproximadamente los 100 [µm]. Este fin se logra con el uso de molinos, en la
Figura 2.3 se muestra el esquema de un circuito cerrado de molienda.
Figura 2.3. Esquema de un circuito cerrado de molienda

9
2.1.1 Flotación de minerales (flotación de espuma)
El proceso de flotación de espumas se lleva a cabo en una máquina
denominada Celda de Flotación. Según esto, podemos resumir a la flotación
de espumas como un proceso físico químico, cuyo objeto es la separación de
especies minerales valiosas de las no valiosas.
Para lograr una buena concentración se requiere que las especies que
constituyen la mena estén separadas o liberadas. Esto se logra en las etapas
previas de chancado y molienda. Para la mayoría de los minerales, se logra
un adecuado grado de liberación moliendo a tamaños cercanos a los 100
micrones (0,1 mm). En la Figura 2.1.1 se muestra el proceso de flotación de
espuma.
Figura 2.1.1. Proceso de flotación de espuma
 Minerales Hidrofílicos: Son mojables por el agua, generalmente
representan la mayoría de los minerales estériles o ganga. Haciendo
que se mojen, permanezcan en suspensión en la pulpa para
finalmente hundirse en las celdas.
 Minerales Hidrofóbicos: Son aquellos que no son mojables o son
poco mojables por el agua, en resumen es necesario incrementar la
propiedad hidrófoba en las partículas minerales de una pulpa para
facilitar la flotabilidad. Esto se efectúa con los reactivos llamados
colectores, que son generalmente compuestos orgánicos.

10
2.1.2 Variables de operación del proceso de flotación
 Granulometría: Adquiere gran importancia dado que la flotación
requiere que las especies minerales útiles tengan un grado de
liberación adecuado para su concentración.
 Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores,
espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso dependerá de
la selección de la mejor fórmula de reactivos.
 Dosis de Reactivo: La cantidad de reactivos requerida en el proceso
dependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balance
económico desprendido de la evaluación de los consumos.
 Densidad de Pulpa: Existe un porcentaje de sólidos óptimo para el
proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en
los circuitos, en la recuperación del valioso y en la calidad del
concentrado obtenido.
 Regulación del pH: La flotación es sumamente sensible al pH,
especialmente cuando se trata de flotación selectiva. Cada fórmula de
reactivos tiene un pH óptimo, ambiente en el cual se obtendría el
mejor resultado operacional.
2.1.3 Clasificación de los reactivos de flotación
A los reactivos de flotación los podemos clasificar en tres grandes grupos:
 Los Colectores: Cuya función es la de proporcionar propiedades
hidrofóbicas a las superficies minerales.
 Los Espumantes: Que permiten la formación de espuma estable, de
tamaño y mineralización adecuada.
 Los Modificadores: Que se utilizan para la regulación de las
condiciones adecuadas para la acción selectiva de los colectores.

11
2.2 Tecnologías en procesos de dosificación de reactivos
2.2.1 Lugar de adición de los reactivos de flotación
Los lugares de adición generalmente se determinan experimentalmente en el
Laboratorio Metalúrgico en función de las características mineralógicas de la
mena y la característica de si es o no soluble en agua el reactivo, es decir, en
función del tiempo que necesita para adsorberse en el mineral valioso.
Generalmente la adición de los modificadores y colectores empieza en la
molienda. Veamos la adición de los reactivos en un diagrama de flujo, que se
muestra en la Figura 2.2.1.
Figura 2.2.1. Puntos de adición de reactivos en un circuito de flotación
2.2.2 Equipos de preparación y alimentación de reactivos
Los reactivos que se alimentan formando soluciones se preparan en
agitadores que generalmente son en número de tres, tal como se muestra en
el diagrama de la Figura 2.2.2.1 Los reactivos según su estado se alimentan:
1. Reactivos secos se alimentan en tolvines vibratorios o de disco.
2. Los reactivos en solución o líquidos puros se alimentan en alimentadores
de vaso o por bombas peristálticas.

12
Figura 2.2.2.1. Esquema de la forma de preparación de reactivos como solución
En la Figura 2.2.2.2 se muestra una forma de cómo instalar un sistema de
alimentación de reactivos en solución o líquidos puros, es decir aquellos
reactivos que no son solubles en agua, por su característica de consistencia
aceitosa.
Figura 2.2.2.2. Sistema de distribución de reactivos de flotación
En la Figura 2.2.2.3 se puede apreciar un dosificar de reactivos de copas.
Figura 2.2.2.3. Dosificador o alimentador de reactivos de copas

13
2.2.3 Control pH de la pulpa de alimentación
El proceso de flotación por espumas es sumamente sensible al pH,
especialmente cuando se trata de una flotación selectiva de los varios
minerales valiosos contenidos en una mena compleja.
El pH de la pulpa de alimentación a las celdas de flotación primaria se
controla actuando sobre la alimentación de lechada de cal a la molienda
(convencional o SAG). La medición de pH se realiza en los cajones
distribuidores a flotación primaria en la Figura 2.2.3 muestra un esquema del
control de pH.
Figura 2.2.3. Esquema de control de pH en flotación primaria
2.3 Controladores lógicos programables PLC
Un Controlador Lógico Programable (PLC), es un equipo electrónico,
programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo
real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales.
Los procesos secuenciales son aquellos donde una misma combinación de
señales o informaciones de entrada pueden dar una salida diferente según el
orden en que se hayan sucedido los acontecimientos.
Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el
programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación.

14
En la Figura 2.3.2 se aprecia un PLC (Controlador Lógico Programable)
modelo CP1H-XA de la marca Omron.
Figura 2.3.2. PLC Omron CP1H
Fuente: https://industrial.omron.es/es/products
2.3.1 Clasificación de los PLC’s (estructura externa)
2.3.2 Estructura Compacta
Este tipo de autómatas se distingue por presentar en un solo bloque todos
sus elementos: fuente de alimentación, CPU, memorias, entradas/salidas,
etc.
Son los autómatas de gama baja los que suelen tener una estructura
compacta.
Figura 2.3.2. PLC Omron ZEN 10C1AR PLC Omron CP1H
Fuente: https://industrial.omron.es/es/products/programmable-logic-controllers

15
2.3.3 Estructura Modular
Su característica principal es que existe un módulo para cada uno de los
diferentes elementos que componen el autómata: fuente de alimentación,
CPU, E/S, etc. La sujeción de los mismos se hace por carril DIN, placa
perforada o sobre RACK.
Son los autómatas de gama alta los que suelen tener una estructura modular,
que permite una gran flexibilidad en su constitución como se muestra en la
Figura 2.3.1.2.
Figura 2.3.1.2. PLC Modular Serie CJ Omron
Fuente: https://industrial.omron.es/es/products/programmable-logic-controllers
2.3.4 Lenguajes de programación
Cuando hablamos de los lenguajes de programación nos referimos a las
diferentes formas en que se puede escribir el programa usuario.
Anteriormente los lenguajes usados para programar autómatas variaban de
un fabricante a otro. Por este motivo el IEC (International Electrotechnical
Commission) creó un estándar mundial, el IEC 61131-3., en el que se
especificaba los 5 lenguajes estándares:
 GRAFCET o Mapa de Funciones Secuenciales (SFC).
 Esquema de contactos, Ladder o lógica escalera (LD).
 Mnemónico o Lista de instrucciones (IL).
 Esquema funcional o Bloques de funciones (FBD).
 Texto estructurado (ST).

16
No existe un lenguaje común para todos los autómatas, cada marca utiliza el
suyo propio. La norma internacional de estandarización IEC normaliza los
lenguajes de programación entre las diferentes marcas, de forma que se
puedan adaptar entre las diferentes marcas. Lo que sí es igual es el concepto
de trabajo, como todos se basan en esquemas eléctricos, todos los PLC´s
son básicamente iguales pero con diferentes juegos de instrucciones, de esta
manera se puede decir que una vez conocida una marca conoces el resto.
El lenguaje Ladder es el más relevante por tratarse de una programación
derivado del lenguaje de relés. A continuación se presenta las instrucciones
básicas de programación en lenguaje Ladder para un autómata programable
marca Omron modelo CP1H.
 (LD) Leer bit: Determina el estado del bit (B) como una condición de
ejecución para posteriores operaciones del programa. Si el bit (B) está
activo nos dará continuidad en esa línea de programa, si no lo está, se
detendrá la ejecución en ese punto.
 (LD NOT) Leer bit negado: Determina el estado inverso del bit (B)
como una condición de ejecución para posteriores operaciones del
programa. Si el bit (B) está activo no nos dará continuidad esa línea de
programa, deteniendo la ejecución en ese punto, si no lo está, dará
continuidad.
B B
B B

17
 (OUT) salida: Pone a ON el bit designado para una condición de
ejecución ON y lo pone a OFF para una condición de ejecución OFF.
Esto es, sólo si los contactos previos a la salida tienen continuidad, la
salida se activará.
 Función mantener KEEP (011): Esta función realiza el enclavamiento
de un bit, activado por una entrada de set (S) y desactivado por una
entrada de reset (R). En caso de recibir señales simultáneas por
ambas entradas, siempre predomina el reset sobre el set.
 Contador CNT: CNT se utiliza para descontar a partir del valor fijado
(SV) cuando la condición de ejecución en el impulso de entrada pase
de OFF a ON, el valor del temporizador será reducido en uno, siempre
que CNT se ejecute con una condición de ejecución ON. Si la
condición de ejecución no ha cambiado, o lo ha hecho de ON a OFF,
el valor del CNT no cambiará. El indicador de finalización para un
contador se pone a ON cuando alcanza cero y permanecerá en ON
hasta que el contador se resetee. El contador se resetea (puesta a
cero) con una entrada de reset, R. Cuando R pasa de OFF a ON, se
resetea al valor fijado.

18
 Flanco ascendente DIFU (013): DIFU(013) pone en ON el bit
designado (B) durante un ciclo de scan cuando la señal de entrada
pasa a ON.
 Mover MOV (021): Mueve el contenido de S (Source = Origen) a
D (Destination = Destino). El movimiento se realiza en la palabra
completa, sin alterar el orden ni el contenido (en el caso de que se
tratase de un canal o palabra completo). También puede utilizarse
para introducir un valor concreto en un contador o temporizador.
 Función Comparar CMP (20): En las series CS/CJ/CP pueden usarse
las comparaciones como un contacto más (igual que un LD, OR o
AND) e incluirse dentro del esquema de forma que crearán una
condición de ejecución ON cuando el valor sea cierto.
Se recomienda consultar el manual de programación CP1H para mas
detalles acerca de las instrucciones de programación.

19
2.3.5 Dispositivos de E/S (Entrada y Salida) del Autómata
La unidad de entradas es el medio por el que el autómata recibe la
información del entorno. Para activar una entrada deberemos enviar un
impulso o bien mantener un valor de tensión en un rango determinado entre
el borne común y la entrada.
Distinguimos dos tipos de entradas al autómata programable:
 Entradas Digitales: La entrada que se introduce sólo tiene 2 valores
posibles, ACTIVADO DESACTIVADO (0 ó 1). Aunque los contactos de
las entradas soportan valores de tensión elevados, como la mayoría
de sensores funcionan a 24[V] en corriente continua, es recomendable
utilizar esta tensión para alimentar las entradas, bien utilizando una
fuente externa o la que viene integrada en el propio autómata.
A continuación se detalla las características de las entradas digitales que se
encuentran en el PLC CP1H XA. Está conformada por 24 entradas digitales
como se muestra en la Figura 2.3.5.1. CIO 0.00 a 0.11 y el CIO 1.00 a 1.11.
Figura 2.3.5.1. Entradas digitales PLC
Fuente: Manual de Operación PLC CP1H XA
 Entradas Analógicas: En este caso la entrada recibe un valor
continuo de tensión o intensidad, dentro del rango que admite la
entrada (normalmente de 4-20[mA] o de 0-10[V]). Se conecta a estas
entradas sensores analógicos (nos miden valores continuos), como las
sondas de presión, temperatura, caudalímetros, etc.

20
Lo que realiza es una conversión A/D (analógico/digital), puesto que el
autómata solo trabaja con señales digitales. Esta conversión se realiza
con una precisión o resolución determinada (número de bits: 8 -10 bits) y
cada cierto intervalo de tiempo (periodo de muestreo).
El PLC CP1H lleva integrado 4 entradas analógicas internas, lleva un
Dip switch que permite seleccionar el tipo de entrada analógica, esta puede
ser de tipo corriente de 4-20[mA] o voltaje de 0-10[V], como se aprecia en la
Figura 2.3.5.2.
Figura 2.3.5.2. Dip Switch entradas analógicas del PLC
A continuación en la figura 2.3.5.3 se muestra la disposición de las borneras
de conexión de las entras analógicas del PLC.
Figura 2.3.5.2. Bloque de entradas analógicas del PLC
La unidad de salidas del PLC estan encargadas de transmitir las órdenes
dadas por la CPU del autómata en función de la programación al sistema
automatizado. Nuevamente distinguimos dos tipos de salidas:

21
 Salidas Digitales: Sólo admiten 2 estados posibles,
ACTIVADO DESACTIVADO (0 ó 1 lógico). Utilizan salidas de este tipo
las que conectan a relés, contactores, lámparas de señalización, etc.
Existen modelos con salida a transistor y con salida a relé, que es la
más habitual. En este último caso, la intensidad máxima para cada
salida es de 2A y de 4A para el común de cada grupo de salidas,
independientemente del valor de tensión y de que sea en corriente
alterna o en corriente continua.
En el caso del PLC CP1H XA las salidas incorpora varios comunes (COM),
esto permite poder conectar distintos tipos de actuadores de características
diferentes, agrupando los de características similares a un mismo común. El
autómata está conformado por 16 salidas digitales como se muestra en la
Figura 2.3.5.3. CIO 100.00 a 100.07 y el CIO 101.00 a 101.07.
Figura 2.3.5.3. Salidas digitales PLC
 Salidas Analógicas: Los módulos de salida analógica permiten que el
valor de una variable numérica interna del autómata se convierta en
tensión o intensidad. Los rangos de salida son de 0 a 10 [V] ó
4 a 20[mA]. Lo que realiza es una conversión D/A (digital/analógica),
puesto que el autómata solo trabaja con señales digitales. Esta
conversión se realiza con una precisión o resolución determinada
(número de bits) y cada cierto intervalo de tiempo (periodo muestreo).
Esta tensión o intensidad se utiliza como referencia de mando para
actuadores que admitan mando analógico como los variadores de frecuencia,

22
reguladores de temperatura, permitiendo al autómata realizar funciones de
regulación y control de proceso continuo, en la Figura 2.3.5.4 se observa la
disposición de las borneras de conexión de la salida analógica.
Figura 2.3.5.4. Salidas Analógicas PLC
2.4 Interfaz Hombre Máquina (HMI)
HMI ‘Human Machine Interface’, son interfaces graficas, muy simples, que
muestran información del proceso en tiempo real utilizando diagramas
esquematicos, algunos contornos y hasta animaciones en la pantalla o
paneles, una HMI es un subsistema dentro de un entorno SCADA (
Supervisory Control And Data Adquisition), es el aparato que presenta los
datos a un operador (humano) y a traves del cual este controla el proceso.
Las funciones de una HMI son:
 Monitoreo. Es la habilidad de obtener y mostrar datos de la planta en
tiempo real. Estos datos se pueden mostrar como números, texto o
gráficos que permitan una lectura más fácil de interpretar.
 Supervisión. Esta función permite junto con el monitoreo la
posibilidad de ajustar las condiciones de trabajo del proceso
directamente desde el panel (Pantalla Touch Screen).
 Alarmas. Es la capacidad de reconocer eventos excepcionales dentro
del proceso y reportarlo estos eventos. Las alarmas son reportadas
basadas en límites de control preestablecidos.

23
 Control. Es la capacidad de aplicar algoritmos que ajustan los valores
del proceso y así mantener estos valores dentro de ciertos límites.
 Históricos. Es la capacidad de mostrar y almacenar en archivos,
datos del proceso a una determinada frecuencia. Este
almacenamiento de datos es una poderosa herramienta para la
optimización y corrección de procesos.
En la Figura 2.4 se muestra la forma física de una pantalla HMI.
Figura 2.4. HMI Serie NB Omron
Fuente: https://industrial.omron.es/es/products/nb
2.5 Instrumentación Industrial
Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos
productos. Los procesos son muy variados y abarcan muchos tipos de
productos: la fabricación de los productos derivados del petróleo, de los
productos alimenticios, la industria cerámica, las centrales generadores de
energía, la siderurgia, los tratamientos térmicos, la industria papelera, etc.
En todos estos procesos, es absolutamente necesario controlar y mantener
constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la
temperatura, el pH, la velocidad, la humedad, etc. Los instrumentos de
medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas
constantes en condiciones más idóneas que las que el propio operador
podría realizar. En instrumentación y control, se emplea un sistema especial
de símbolos con el objeto de transmitir de una forma más fácil y específica la
información. Esto es indispensable en el diseño, selección, operación y
mantenimiento de los sistemas de control.

24
2.5.1 Norma ISA
En instrumentación y control, se emplea un sistema especial de símbolos con
el objeto de transmitir de una forma más fácil y específica la información.
Esto es indispensable en el diseño, selección, operación y mantenimiento de
los sistemas de control.
Un sistema de símbolos ha sido estandarizado por la ISA (Sociedad de
Instrumentistas de América). Las necesidades de varios usuarios para sus
procesos son diferentes. La norma reconoce estas necesidades,
proporcionando métodos de simbolismo alternativos ANSI / ISA S 5.1 - 1984
(R1992).
La Sociedad de Instrumentistas de América (ISA) publica normas para
Símbolos, términos y diagramas que son reconocidos en la industria las
mismas se plasman en la parte de ANEXOS.
2.5.2 Transmisores
Los transmisores captan la variable de proceso a través del elemento
primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática, electrónica,
digital, óptica, hidráulica o por radio.
Un Transmisor de Variable de Proceso es un dispositivo utilizado para
convertir la variable física en una señal electrónica o neumática a ser
utilizado para su medición, transmisión o control. Este transmisor se conecta
físicamente al proceso y mediante el uso de sensores internos, convierte el
valor de la variable física en una señal que se pueda transmitir.
El Rango de Instrumentación de un transmisor electrónico es una corriente
de 4 a 20[mA] DC. El 0% de la variable de proceso equivale a 4[mA],
mientras que el 100% de la variable de proceso equivale a 20[mA]. En la
figura 2.3 se puede apreciar los distintos tipos de transmisores de flujo.

25
Rosemount Endress + Hauser Sierra ABB
Figura 2.4. Transmisores de Flujo
Fuente: James Robles, Departamento de Instrumentación, Huertas Junior College
2.5.3 Transmisor de pH
El transmisor de pH es un instrumento que permite medir de manera
automática la acidez de una solución, la medida se realiza a través de un
sensor o electrodo que se sumerge en la solución, esta envía la señal al
transmisor y de esta forma se lee entonces en la pantalla el valor de pH
determinado. Los electrodos son los sensores del transmisor, por lo tanto, de
la aplicación y calidad de estos dependerá tanto la exactitud de la medida de
pH como la duración del sensor.
En la figura 2.5.3 se puede apreciar un transmisor de pH y a la derecha los
electrodos de medición de esta variable.
Figura 2.5.3. Transmisor pH
Fuente: ABB

26
2.6 Variadores de Frecuencia (VDF)
Un variador de frecuencia está formado por circuitos que incorporan
transistores de potencia como el IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) o
tiristores, siendo el principio básico de funcionamiento transformar la energía
eléctrica de frecuencia industrial en energía eléctrica de frecuencia variable.
Esta variación de frecuencia se consigue mediante dos etapas en serie. Una
etapa rectificadora que transforma la corriente alterna en continua, con toda
la potencia en el llamado circuito intermedio y otra inversora que transforma
la corriente continua en alterna, con una frecuencia y una tensión regulables,
que dependerán de los valores de consigna. Todo el conjunto del convertidor
de frecuencia recibe el nombre de inversor. El modo de trabajo puede ser
manual o automático, según las necesidades del proceso, dada la enorme
flexibilidad que ofrecen los variadores de frecuencia, permitiendo hallar
soluciones para obtener puntos de trabajo óptimos en todo tipo de procesos,
pudiendo ser manejados por ordenador, PLC, señales digitales o de forma
manual.
La mayoría de las marcas incluyen dentro del propio convertidor protecciones
para el motor, tales como protecciones contra sobreintensidad,
sobretemperatura, fallo contra desequilibrios, defectos a tierra, etc, además
de ofrecer procesos de arranque y frenados suaves mediante rampas de
aceleración y de frenado, lo que redunda en un aumento de la vida del motor
y las instalaciones. En la figura 2.6 se puede apreciar un VDF de la marca
Schneider.
Figura 2.6. Variador de Frecuencia Altivar 12 Schneider
Fuente: Schneider Electric

27
Con respecto a la velocidad los convertidores suelen permitir dos tipos de
control:
 Control manual de velocidad. La velocidad puede ser establecida o
modificada manualmente (display de operador). Posibilidad de
variación en el sentido de giro.
 Control automático de velocidad. Utilizando realimentación se puede
ajustar la velocidad automáticamente. Esta solución es la ideal para su
instalación en aplicaciones en las que la velocidad demandada varía
de forma continua.
2.7 Elementos actuadores de Nivel (Flotadores)
Los elementos interruptores de nivel son utilizados para diferentes líquidos
(agua potable, agua de riego, etc.) en estanques abiertos y cerrados. Sirve
para señalización de niveles, conectar bombas, válvulas de descarga, etc. El
instrumento flota en el líquido y el nivel de conexión y desconexión se ajusta
con el peso colocado en el cable. En la figura 2.7 se puede apreciar los
flotadores mencionados.
Figura 2.7. Flotadores control de nivel eléctrico
Fuente: MargiRius

28
2.8 Accesorios utilizados para tuberías
En la figura 2.8 se puede ver los distitos tipos de los accesorios para
transporte de fluidos que pertenecen a la linea Tigre.
Figura 2.8. Accesorios para tuberías
Fuente: Catalogo Tigre
2.9 Bombas peristálticas
Una bomba peristáltica es un tipo de bomba hidráulica de desplazamiento
positivo usada para bombear una gran variedad de fluidos. Las bombas
peristálticas operan de forma similar a la estrategia que utilizan los cuerpos
de los seres vivos para desplazar líquidos en su interior. Se comprime un
conducto flexible en forma progresiva desplazando el contenido a medida

29
que la compresión va avanzando por el conducto. Es similar a lo que ocurre
cuando presionamos un tubo de dentífrico o pintura.
Para emular el movimiento muscular progresivo, el mecanismo más utilizado
está compuesto de 2 o 3 rodillos que giran en un compartimiento circular
comprimiendo en forma progresiva una manguera especial flexible. Los
rodillos son solidarios a través de algún mecanismo con el eje de un motor,
de manera que al girar el mismo, los rodillos presionan la manguera en forma
progresiva y hacen avanzar el contenido dentro de la misma. En este sistema
el contenido que está siendo bombeado no está en contacto con el
mecanismo, sólo con el interior del conducto. El bombeo además puede ser
tan lento como uno lo desee. En la figura 2.8 podemos ver un ejemplo con un
sistema de 3 rodillos.
Figura 2.8. Ilustración secuencia de funcionamiento del mecanismo de una bomba
peristáltica de 3 rodillos
Fuente: http://www.sadelplata.org/
Hay que notar que en ningún momento los rodillos dejan de presionar la
manguera en al menos un punto. Esto es importante ya que si en algún
momento los cilindros dejasen de presionar el conducto el líquido podría
retroceder. El sentido de rotación del motor determina la dirección del flujo
del contenido.

30
El volumen de contenido desplazado por la bomba en cada vuelta,
dependerá del diámetro interior del conducto utilizado y del aplastamiento
sufrido en el mismo por los rodillos. Esto implica que a medida que se
desgaste la manguera y pierda su flexibilidad, deberá recalcularse el volumen
desplazado por la bomba. El tiempo en el que ocurra ese desgaste
dependerá del material utilizado para el conducto y el espesor de las paredes
del mismo.
El tubo flexible juega un papel esencial en el funcionamiento de la bomba
peristáltica. La Silicona es un material blando con una dureza según la escala
de Rockwell de 40A. Su elasticidad es adecuada para un rápido
aplastamiento y consiguiente abertura del tubo, sin embargo puede resultar
desfavorable ante la fricción con los rodillos lo cual puede acortar
notablemente la duración de vida del tubo flexible. La figura 2.8.1 se puede
apreciar el tubo flexible de Silicona.
Figura 2.8.1 Tubo de silicona
Fuente: Belén Calvo Bernad
Los dos requisitos importantes, que son por regla general exigidos a una
bomba, son la presión de entrega y el caudal. El caudal es proporcional a la
velocidad de rotación del rotor, además de ser dependiente de la elasticidad
y dimensión del segmento. El diámetro interior determina la cantidad de fluido
que es transportada con cada revolución del rotor mientras que el espesor de
pared del tubo influye en la capacidad que tiene el tubo para recuperar su
forma original tras la compresión. Esto tiene un gran impacto en la vida útil de
la manguera.

31
CAPITULO 3
INGENIERÍA DEL PROYECTO
3.1 Determinación de los parámetros de diseño
En la Tabla 3.1 se muestra a detalle los volúmenes de los cinco tipos de
reactivos que se deben de controlar cuando se realice la dosificación de
estas para el proceso de recuperación de minerales.
VOLUMEN DE DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS EN [ml/min]
REACTIVOS
PUNTO DE
DOSIFICACION
Molienda
Acond.
Pb
Scaveng.
Pb
Acond.
Zn
Scaveng.
Zn
SIMBOLO NOMBRE
FLUJO DE
CARGA
6TPH
100Kg/m
in
ZnO Óxido de zinc Molienda 200
NaCN
Cianuro de
sodio
Molienda 150
AP 7310
(Max Gold)
Colector galena
Acondic. Pb
Scavengher Pb
50 10
CuSO4 Sulfato de cobre
Acondic. Zn
Scavengher Zn
150
50
AP 211
Colector
esfalerita
Acondic. Zn
Scavengher Zn
70 25
Tabla 3.1. Tabla de dosificación de reactivos
FUENTE: Empresa Pionner
 Puntos de dosificación
1. Molino Marcy: En la figura 3.1.1 se muestra el diagrama del volumen
requerido, punto de dosificación y el tipo de reactivo.
Figura 3.1.1. Punto de dosificación ZnO y NaCN
ZnO (Óxido de zinc)
Volumen 250ml
NaCN (Cianuro de sodio)
Volumen 150ml

32
2. Tanque acondicionador de Plomo (Pb): En la figura 3.1.2 se muestra
el volumen de dosificación, el punto de dosificación y el tipo de
reactivo.
Figura 3.1.2. Punto de dosificación AP 7310
3. Celdas de flotación de Plomo (Pb): En la figura 3.1.3 se muestra el
volumen de dosificación, el punto de dosificación y el tipo de reactivo
requerido.
Figura 3.1.3. Punto de dosificación AP 7310
AP 7310 (Max Gold)
Colector Galena
Volumen 50ml
AP 7310 (Max Gold)
Volumen 10ml

33
4. Tanque acondicionador de Zinc (Zn): En la figura 3.1.4 se muestra el
volumen dosificación el punto de dosificación y el tipo de reactivo
requerido.
Figura 3.1.4. Punto de dosificación CuSO4 y AP211
5. Celdas de flotación de Zinc (Zn): En figura 3.1.5 se muestra el
volumen de dosificación, punto de dosificación y el tipo de reactivo
requerido.
Figura 3.1.5. Punto de dosificación CuSO4 y AP211
CuSO4 (Sulfato de cobre)
Volumen 350ml
AP211 (Colector esfalerita)
Volumen 70ml
AP211 (Colector esfalerita)
Volumen 25ml CuSO4 (Sulfato de cobre)
Volumen 50ml

34
 Sistema de monitoreo de pH
1. Sistema primario para el plomo (Pb): En la figura 3.1.6 se muestra el
punto de monitoreo a través del transmisor de pH.
Figura 3.1.6. Punto de control de pH sistema primario
2. Sistema secundario para el zinc (Zn): En figura 3.1.7 se muestra el
punto de monitoreo a través del transmisor de pH.
Figura 3.1.7. Punto de control de pH sistema secundario
Control acondicionador de Plomo
Rango pH 8-9
Control acondicionador 2 (Zn)
Rango PH 8-10
Dosificación acondicionador 1 (Zn)
Cal

35
3.2 Selección de los tanques de almacenamiento
Cuando se trata de almacenar sustancias químicas en forma de fluido estas
siempre tienen que estar en recipientes plásticos y herméticamente cerrados,
para ello se utilizara tanques de plástico de polietileno para el
almacenamiento de estas sustancias químicas, la disposición de las mismas
se muestran en la Figura 3.2.
Figura 3.2. Disposición de los tanques
En la Tabla 3.2 se puede apreciar el tiempo en el cual se debe reabastecer
los tanques de almacenamiento que contienen a los reactivos.
Reabastecimiento de los tanques
REACTIVOS Volumen 24hr/dia
Consumo
Abastecer
(Días)
SIMBOLO NOMBRE
ZnO Óxido de zinc 200[ml] 288[L] 3
NaCN Cianuro de sodio 150[ml]
216[L] 4
AP 7310
(Max Gold)
Colector galena 50[ml] 10[ml]
86,4[L] 10
CuSO4 Sulfato de cobre 150[ml] 50[ml]
288[L] 3
AP 211
Colector
esfalerita
70[ml] 25[ml]
138,8[L] 6
Tabla 3.2. Reabastecimiento de los tanques de almacenamiento
FUENTE: Elaboración propia

36
En la Figura 3.3 se muestra a detalle los accesorios que se utilizan para los
tanques de almacenamiento de los reactivos.
Figura 3.3. Disposición de accesorios
En la Tabla 3.3 se especifica los nombres de los accesorios utilizados.
Tabla 3.3. Especificaciones de los accesorios
600L
400L
ACCESORIOS
1 Flange 10 Cable de flotador
2 Reducción ¾” a ½” 11 Niple ¾”
3 Niple ½ “ 12 Codo ¾”
4 Válvula bola ½” 13 Tubería PVC 20cm
5 Espiga ½” 14 Flotador
6 Manguera 15 Tanque 400
7 Abrazadera metálica 5/8” 16 Tanque 600L
8 Flotador 17
9 Prensa estopa ¾” 18

37
3.3 Construcción de las bombas de dosificación
3.3.1 Bombas Peristálticas
Para la dosificacion de reactivos se utilizaron bombas peristálticas, en donde
el volumen de contenido desplazado por la bomba en cada vuelta, dependera
del diametro interior del conducto utilizado (manguera de silicona), de la
compresion del mismo por los rodillos y de la velocidad de la bomba.
3.3.2 Construcción de la bomba peristáltica
Para la construcción de esta bomba peristáltica se considero como dato de
referencia el diametro de la manguera de silicona, la cual esta tiene un
diametro interior de 4mm y esta misma se puede apreiar a continuación.
Para obtener el diámetro del estator y a su respectiva construcción se va a
considerar la longitud de la manguera de silicona que en este caso llega a
tener una longitud de 160mm.
El perímetro: 2
P R

 (2)
V
D
Estator
Manguera de silicona
L=160mm
0,4
16
D cm
L cm


 
 
2
2
3
4
0,4 16
4
2,01 2
v D L
v cm cm
v cm ml


  
 
 
(1)
Datos:
 
2
160 80
25,46
2
50,96
50,92 12 62,92
P R
mm
R mm
D v
D mm

 

  
 
  

38
Por lo tanto a partir de los calculo realizados se obtiene aproximadamente lo
siguiente:
 Para una vuelta del eje del motor DC se tiene 2[ml] de dosificación.
 Para media vuelta del eje del motor DC se tiene 1[ml] de dosificación.
3.3.3 Rotor o impulsor de la bomba peristáltica
Hay que notar que en ningún momento los rodillos dejan de presionar la
manguera en al menos un punto. Esto es importante ya que si en algún
momento los cilindros dejasen de presionar el conducto el líquido podría
retroceder. El sentido de rotación del motor determina la dirección del flujo
del contenido.
Por lo tanto para que el líquido no retroceda el rotor dispondrá de tres rodillos
para mantener presionado el conducto en al menos un punto como se
muestra en la Figura 3.3.3.
Figura 3.3.3. Disposición de los rodillos del rotor de la bomba peristáltica
FUENTE: Elaboración propio
Rotor Rodillos
120º

39
3.3.4 Construcción del Estator y Rotor
Para construir el rotor y estador de la bomba peristaltica se dispondra de los
siguientes materiales como se detalla en la Figura 3.3.4.
Figura 3.3.4. Materiales utilizados para la construcción de la bomba peristáltica
3.3.5 Construcción Torneado del estator
Para la construcción del estator se dispondrá de aluminio con una dimensión
de 3” de diámetro por 1” de largo, esta pieza se trabajara en un torno
convencional, en la Figura 3.3.5 se muestra el trabajo realizado en la pieza.
Figura 3.3.5. Torneado del estator de la bomba peristáltica
Barrilla acero
inoxidable 5/16” de
diámetro
Electrodo de acero
inoxidable
Barrilla acero
inoxidable cuadrada
8x8mm
Aluminio 3” de
diámetro por
1” de largo
Rodamientos
NMB L_1680HH

40
En la Figura 3.3.6 se muestra el trabajo acabado del estator de la bomba
peristaltica con la respectiva forma corespondiente.
Figura 3.3.6. Acabado del estator de la bomba peristáltica
3.3.6 Construcción del Rotor
En la Figura 3.3.6.1 se muestra las piezas soldadas del impulsor de la bomba
peristáltica, para este fin se hiso el uso de los siguientes materiales. Una
barrilla de acero inoxidable 5/16” de diámetro, electrodo de acero inoxidable,
una barrilla de acero inoxidable cuadrada 8x8mm, rodamientos
NMB L_1680HH, etc.
Figura 3.3.6.1. Impulsor de la bomba peristáltica

41
En la Figura 3.3.6.2 se muestra el acabado del impulsor de la bomba peristáltica.
Figura 3.3.6.2. Impulsor de la bomba peristáltica
En la Figura 3.3.6.3 se muestra la manguera de silicona montado en el
estator con el respectivo impulsor de la bomba peristáltica.
Figura 3.3.6.3. Manguera de silicona rotor e impulsor de la bomba peristáltica
En la Figura 3.3.6.4 se muestra la bomba peristáltica ya terminada en su
construcción con sus respectivas piezas montadas.
Figura 3.3.6.4. Bomba peristáltica

42
   
10
Nm x peso Kg x radio R

3.3.7 Selección del motor DC para la bomba Peristáltica
Calculamos el par motor requerido para nuestra aplicación de forma práctica
utilizando como fuente de referencia el catalogo Kelvin, la cual nos permite
realizar la selección del motor DC y su respectivo reductor de velocidad.
El Par resistente para nuestra aplicación es de 0,225[Nm] aproximadamente,
seleccionaremos el motor 42,85 del catalogo Kelvin el mismo es un motor de
corriente continua (DC) donde acontinuacion en la Figura 3.3.7.1 se muestra
sus caracteristicas.
Figura 3.3.7.1. Motor DC modelo 42.85
Fuente: Catálogo Kelvin
W 2,5Kg
R
R=0,009m
PAR:
   
 
10
10 2,5 0,009
0,225
Par W R
Par Kg m
Par Nm
  
  

(1)

43
3.4 Selección de la instrumentación del sistema de
dosificación
3.4.1 Selección del transmisor de pH
Para el monitoreo de pH se utilizara el instrumento de la serie TB82
transmisores de pH bifilares de ABB, estos están diseñados para un amplio
abanico de sectores especializados, que abarca desde el químico o el
energético hasta el de la pulpa y el papel, pasando por el hídrico y el
tratamiento de aguas residuales.
La configuración, el mantenimiento y el manejo son sencillos, y las
instrucciones aparecen sobre cada Smart Key, mientras que la intuitiva
interfaz permite una configuración y calibración sencilla del transmisor, en la
Figura 3.4.1 se muestra la forma de la misma y seguidamente algunas
especificaciones técnicas.
Figura 3.4.1. Transmisor de pH ABB TB82
Fuente: ABB
Especificaciones:
Tipo Transmisores de pH bifilares.
Tipos de sensor de entrada Vidrio, antimonio (Sb), isopotencial
equipotencial personalizado y potencial
asimétrico.
Rango de entrada 0 a 14 pH (con –2 a +16 pH de variación).
Requerimientos de energía 14,0 a 53 VCC
Salida 4 a 20mA

44
En la Figura 3.4.1.1 se muestra un certificado de calibración del instrumento
donde se muestra la señal de entrada de 0 a 14[pH] respecto de la salida
analógica del mismo de 4 a 20[mA], la misma se puede constatar que la
relación es lineal entre la entrada y la salida de la señal del transmisor.
Figura 3.4.1.1. Transmisor de pH ABB TB82 relación entrada respecto salida
Fuente: www.ABB.com
En la figura 3.4.1.2 se observa los bloques de los terminales ubicados en la
parte trasera del transmisor estas aceptan cables del calibre 12 a 24 AWG.
Para todas las conexiones deben utilizarse terminaciones de tipo clavija. La
etiqueta del bloque terminal esta identificada todas las conexiones eléctricas
y debe tenerse en cuenta al instalar el transmisor.
Figura 3.4.1.2. Conexiones eléctricas TB82pH
Fuente: Ficha Técnica DS/TB82PH–ES

45
En la figura 3.4.1.3 se muestra el diagrama del cableado electrico en las
borneras de conexión que se encuentran en la parte posterior del transmisor.
Figura 3.4.1.3. Diagrama de cableado convencional
Fuente: Ficha Técnica DS/TB82PH–ES
3.4.2 Diagrama de monitoreo de pH:
El proceso de control debe mantener la variable (pH), en un valor deseado
determinado, esta variable tiende a varia con el transcurso del tiempo y no se
mantiene en el valor deseado. El sistema de control exige para que esta
comparación y subsiguiente corrección sean posibles, que se incluya una
unidad de medida, una unidad de control, un elemento final de control para el
proceso. Este conjunto de unidades forman un bucle o lazo que recibe el
nombre de lazo de control. El lazo puede ser abierto o bien cerrado. En la
Figura 3.4.2.1 se muestra el diagrama de control en lazo cerrado que
representa el sistema de control de pH del proyecto.
Figura 3.4.2.1. Diagrama de control lazo cerrado
Fuente: Elaboración propia

46
En la Figura 3.4.2.1 se puede ver un esquema que corresponde a la
representación gráfica de los elementos de control, elementos de medición
del sistema de monitoreo de pH del proceso.
Figura 3.4.2.1. Diagrama de control
A continuación en la Figura 3.4.2.2 se muestra el diagrama del sistema de
monitoreo y control de pH del proceso de recuperación de minerales.
Figura 3.4.2.2. Diagrama de control pH

47
3.5 Desarrollo del control de dosificación de reactivos
En la Figura 3.5.1 se muestra el diagrama o circuito de control de dosificación
de reactivos a través de una bomba peristáltica, el circuito desarrollado
permite realizar el control de la misma conjuntamente con el PLC y la HMI al
momento de realizar la dosificación.
El circuito está elaborado a base de un micro sensor que ha sido acoplado al
motor DC de la bomba peristáltica, se ha acoplado al eje del motor DC un
disco (disk) como se observa en el circuito de la Figura 3.5.1, este elemento
obstruye al micro sensor cada medio giro que da el motor DC generando
pulsos, esta señal que genera el micro sensor es enviado al PLC la cual
mediante el programa desarrollado permite controlar el número de vueltas
que da el motor DC.
La dosificación se realiza en función al número de vueltas que realiza el
motor de corriente continua (DC) de la bomba peristáltica.
Por cada media vuelta que gira el motor DC de la bomba peristáltica se
dosifica un volumen de 1[ml] aproximadamente, además mediante la pantalla
táctil de la HMI interfaz hombre maquina permite modificar y seleccionar el
volumen requerido que se desea llagar a dosificar.
Figura 3.5.1. Circuito dosificación
+88.8
B2
5V
B1
12V
HMI
PLC
MODULO
RELAY
PHOTOMICROSENSOR
FUENTE
PLC
24VDC
Disk
Común
Motor
12DC

48
A continuación en la Figura 3.5.2 se muestra el micro sensor y la disposición
de pines de la misma, este elemento trabaja con un emisor y receptor de
infrarrojos la cual cuando se interrumpe esta barrera genera un pulso de
5 voltios en su salida.
Figura 3.5.2. Photomicrosensor
Fuente: Omron
Para desarrollar el programa de regulación y control se seleccionó el
controlador lógico programable (PLC) de la línea Omron modelo CP1H XA,
este modelo de autómata programable cuenta con 4 entradas analógicas y
2 salidas analógicas que se utilizaron para realizar este proyecto, en la
Figura 3.5.3 se muestra la forma física del PLC mencionado.
Figura 3.5.3. PLC CP1H XA
Para realizar el programa de regulación y control se considerara la señal de
la entrada analógica del PLC respecto a la variable que se va medir, en este
caso se trata del pH, el transmisor de pH lleva incorporada una salida
analógica de 4 a 20[mA] la misma se va llegar a conectar a la entrada
analógica del PLC de 4 a 20[mA].

49
En la Figura 3.5.4 se muestra el rango de trabajo del transmisor, la misma
nos permite realizar la interpolacion de estas señales en cualquier punto del
rango permitido, esto con el fin de desarollar el programa del PLC.
Figura 3.5.4. Rango del Transmisor entrada respecto salida
En la Figura 3.5.5 se muestra detallada la resolución de la entrada analógica
del PLC que biene ser de 1 a 6000 puntos (0000-1770hex), con estos datos
de referencia nos permite desarrollar el programa de monitoreo y control del
pH del proceso en rangos de trabajo establecidos.
Figura 3.5.5. Relación Corriente 4-20[mA] y 0-14[pH]
Para la programación de las entradas analógicas se utilizara la función
escalar SCL (194) su aplicación de esta instrucción esta detallada en el
manual de programación del PLC CP1H XA.

50
Lógica de programación
En la Figura 3.5.6 se muestra el diagrama de flujo que representa el
funcionamiento de la programación realizada para el autómata programable,
el programa principal desarrollado para el PLC en lenguaje escalera se
encuetra en Anexos I, este diagrama basicamente muestra el proceso de
control de dosificación de una bomba peristaltica, la misma representa a un
bloque del programa principal desarrollado, pero se debe notar que los
demas bloques practicamente tienden a realizar el mismo procedimiento.
Figura 3.5.6. Diagrama de flujo del programa de dosificación

51
3.6 Montaje del prototipo del sistema de control
 Montaje circuito de control:
El autómata programable que se utilizó para el armado del prototipo es el
modelo CP1L de la marca Omron, este es un PLC compacto que tiene
14 puntos de E/S, es decir la CPU tiene 8 puntos de entrada de 24VDC y 6
puntos de salida a relé, además puede utilizarse unidades de expansión de
E/S de la serie CP hasta un total de 54 puntos, la forma física de este PLC se
muestra en la figura 3.6.1.
Figura 3.6.1. PLC CP1L-L14DR A
En la figura 3.6.2 se muestra la disposición de las entradas y salidas digitales
del PLC CP1L.
Figura 3.6.2. PLC Omron Entradas y Salidas CP1L-L14DR A
Fuente: Manual Operación CP1L
En la figura 3.6.3 se muestra la entrada analógica que dispone el PLC, la
misma lleva un terminal para una entrada analógica, la cual toma una señal
externa de variación de tensión de 0 a 10V, y este valor se visualiza en el
área auxiliar A643CH del programa desarrollado en el software, esta misma
varia de entre 0 y 256.

52
Figura 3.6.3. Entrada analógica
Fuente: Manual Operación CP1L-L14DR A
En la Figura 3.6.4 se muestra la grafica que representa la relación entre la
tensión de entrada y el valor actual del area auxiliar A643CH de la entrada
analógica que tienene una resolución de 8bits.
Figura 3.6.4. Relación entre la tensión de entrada y el valor actual (PV) de A643
Fuente: Manual Operación CP1L-L14DR A
En la Figura 3.6.5 se muestra la resolución de la entrada analógica del
autómata programable que la misma tiene una resolución de 8 bits (variación
de 0-255 puntos).
Figura 3.6.5. Entrada analógica del PLC

53
En la Figura 3.6.6 se muestra el diagrama de flujo que representa el
funcionamiento de la programación realizada en el autómata programable
para realizar el monitoreo del pH.
Figura 3.6.6. Diagrama de flujo del programa de monitoreo de pH del prototipo

54
Para la parte de control de la dosificación se elaboró un flujo grama que se
muestra en la Figura 3.6.7, la misma representa el funcionamiento de la
programación realizada en el autómata programable para realizar el control
de dosificación a través de la bomba peristáltica. En la siguiente página se
detalla de forma más explícita el funcionamiento de la programación
realizada para el PLC.
Figura 3.6.7. Diagrama de flujo del programa de dosificación del prototipo

55
 Programa pincipal para el PLC CP1L:
El programa inicia al activar la entrada física CIO I: 0.05. En la línea de
programa (0) que se observa en la Figura 3.6.8 la instrucción BCD(024)
convierte el valor de la entrada analógica externa A643 (8 bits de resolución)
en valor BCD y lo almacena en el área de memoria D0. La instrucción
BIN(023) convierte el dato almacenado en D0 a codigo binario y lo almacena
en el area de memoria D10.
Figura 3.6.8. Programa entrada analógica del PLC
En la línea de programa (1) que se observa en la Figura 3.6.9 se encuentra
instrucciones de comparación, estas instrucciones tienen un rango definido
experimentalmente y esta se compara con el dato de la entrada analógica (0
a 255) a través de un potenciometro, si el dato de la entrada analógica esta
dentro de estos rangos definidos se activa (1 lógico) las respectivas marcas
(W0.06…W0.09), caso contrario estan inactivos (0 lógico). De esta manera
se genera una secuencia de bits.
Figura 3.6.9. Línea de programa (1)

56
Las líneas de programa (2,3,4) generan un secuencia de bits que se muestra
en la Tabla 3.7.
VDF
Salidas Q: 100.03 Q: 100.02 Q: 100.04 Q: 100.05 f (Hz)
0 0 0 0 0
1 0 0 1 40
1 0 1 0 30
1 0 1 1 20
1 1 0 0 10
Tabla 3.7. Secuencia generado por el PLC
Estas 3 salidas físicas (CIO 100) del PLC que se muestra en la Figura 3.6.10
estan conectadas al variador de frecuencia (VDF). De esta manera se puede
controlar la velociadad de un motor 3 que simula una bomba centrifuga,
cuando la entrada analógica del autómata detecte una variación que se
encuentre fuera del rango definido el motor se activara, se varia la entrada
analógica a través de un potenciometro que simula a un transmisor de pH.
Figura 3.6.10. Línea de programa (2, 3, 4)
En la línea de programa (5) que se muestra en la Figura 3.6.11 la instrucción
KEEP(011) a traves de la entrada física CIO I: 0.04 se pone en marcha el
proceso, con la entrada física CIO I: 0.05 se detiene (Reset) el proceso.

57
En la línea de programa (6) que se observa en la Figura 3.6.12 la salida
CIO Q: 100.03 habilita al VDF para controlarlo de forma remota. La línea de
programa (7, 8) se encarga de controlar la bomba peristáltica en función al
número de vueltas del motor DC, la entrada I: 0.00 esta conectado a un
microsensor que genera pulsos por cada media vuelta que gira el motor DC
de la bomba peristáltica, estos pulsos son recepcionados por el contador
CNT 0000. La bomba peristáltica se mantine activo hasta que el contador
decremente su valor definido (#10) a (#0).
En la línea de programa (9) que se muestra en la Figura 3.6.13 a través de la
instrucción Bit de pulso de reloj de un segundo (P_1s), habilita al contador
CNT 0001 en el transcurso de cada minuto para que la misma active a la
instrucción DIFU(013) que se muestra en al Figura 3.7.11, esta instrucción
genera un pulso de 1 segundo de esta forma reinicia al contador CNT 0000 y
el contador CNT 0001 en el transcurso de cada minuto de tal forma que se
genera un bucle que se detiene (Stop) con la entrada física CIO I: 0.05.

58
En la línea de programa (11) que se muestra en la Figura 3.6.14 se
encuentra la salida física CIO Q: 100.00 que pone en funcionamiento la
bomba peristaltica, esta salida se activa con la entrada CIO I: 0.04, se
mantiene en activo cada ves que el contador CNT 0000 este activo.
 Circuito de control:
En la figura 3.6.15 se muestra el circuito de control de la dosificación de
reactivo y monitoreo de pH que fue implementado en el prototipo.
Se inicia el proceso habilitando la entrada I: 0.04 (Inicio) la cual pone en
funcionamiento la bomba peristáltica ( Salida Q: 100.00), el control de las
vueltas de la bomba peristáltica se realiza a través de la entrada I: 0.00, esta
entrada esta conectado a un microsensor que genera un pulso por cada
media vuelta que gira el motor DC de la bomba peristáltica, de esta manera
permite controlar la dosificación en función al número de vueltas que gira el
motor DC de la bomba peristáltica.
En la entrada analógica del PLC se incorporo un potenciometro que simula
un trasmisor de pH, la misma controla de forma proporcional la velocidad de
un motor 3 a través de un VDF, cuando la entrada analógica del automata
detecta una variación y la misma este por debajo del rango definido el motor
3 empieza a incrementar la velocidad de giro, este motor simula una bomba
centrifuga, la variación en la entrada analógica del PLC se realiza a través de
un potenciometro que simula un transmisor de pH la misma tiene la función
de monitoriar la variable (pH) del proceso.

59
La pantalla HMI que se muestra en el circuito de control permite modificar o
seleccionar el volumen de dosificación en [ml] requerido. La marcha y la
parada del proceso del circuito de cotrol se la puede realizar utilizando los
pulsadores indicados o a través de la pantalla HMI.
Figura 3.6.15. Circuito de control dosificación de reactivo y monitoreo de pH

60
 Montaje del Tablero:
En la figura 3.6.16 se muestra como se armo el tablero de control se utilizo
cable canal y riel din para este proposito.
Figura 3.6.16. Tablero de control
En la figura 3.6.17 se muestra el tablero de control con su respectivo
cableado eléctrico terminado.
Figura 3.6.17. Conexiones del tablero de control

61
3.7 Pruebas y simulaciones
 Pruebas del prototipo:
En la Figura 3.7.1 se muestra la comunicación entre el PC y el PLC esta
comunicación sucede debidamente se instale el driver para 64bits para
Windows10, para luego poder cargar el programa poner en modo RUN el
PLC, esta comunicación se realiza por USB.
Figura 3.7.1. Comunicación del PLC
En la Figura 3.7.2 se puede apreciar el PLC puesta en modo RUN.

62
En la Figura 3.7.3 se muestra una probeta milimetrada de 100[ml] que
permirá la misma realizar las respectivas mediciones del volumen, cuando la
bomba peristáltica empise a realizar la dosificación.
Figura 3.7.3. Probeta milimetrada de 100[ml]
Fuente: SamiLab
Se realizaron las pruebas respectivas para verificar el corecto funcionamiento
de la bomba peristáltica. Se verifico el funcionamiento de la misma realizando
cinco mediciones para cada uno de los siguientes volumenes: 10[ml], 20[ml],
25[ml], 50[ml] y 100[ml], estas mediciones se realizaron con una probeta
milimetrada de 100[ml].
En la Tabla 3.7 se muestra los resultados obtenidos con las respectivas
mediciones realizadas, se puede obsevar que en algunos casos al realizar la
dosificación, la bomba peristáltica llega a tener un error de +2[ml] y en otros
de -2[ml] con referencia al volumen que se quiere llegar a dosificar. Se
calculó el promedio para los cinco volumenes distintos con las cinco
mediciones realizadas para cada uno de estas, obteniendo valores donde el
volumen promedio esta por debajo del volumen de consigna llegando a
alcanzar al volumen que se quiere llegar a dosificar. De esta manera se
puede ver que no habra un exceso al momento de realizar la dosificación de
reactivos.

63
En las pruevas realizada se observo que la bomba peristáltica alcanza a
tener un error de  2[ml] al momento de realizar la dosificación, este error
sucede debido a que no existe una compresión adecuada en la manguera de
silicona la cual genera un retorno de fluido cuando la bomba peristáltica esta
estatica.
PRUEBAS REALIZADAS DE DOSIFICACIÓN [ml/min]
N° MEDIDAS 10 [ml] 20 [ml] 25 [ml] 50 [ml] 100 [ml]
1 10 18 25 48 102
2 9 20 27 49 101
3 11 19 24 52 98
4 9 22 25 50 100
5 9 19 24 49 102
MEDIA 9,6 19,6 25 49,6 100,6
Instrumento de medición Probeta milimitrada de 100[ml]
Tabla 3.7. Pruebas de dosificación
En la Figura 3.7.4 se muestra el caudal que llega a alcanzar la bomba
peristáltica al momento de realizar la dosifición durante el tiempo de un
minuto. La bomba peristáltica llega a dosificar 10[ml] en un tiempo de 3[seg],
llegando a dosificar 200[ml] por cada minuto.

64
En la Figura 3.7.5 se muestra las pruebas que se realizaron en el prototipo.
 Simulaciones de la HMI
Una vez realizada el programa para el PLC y diseño de la HMI se procede a
la simulación en modo off line sin tener el PLC y la HMI en forma fisica. En la
figura 3.7.6 se muestra la simulación de la HMI esto se realiza de forma
conjunta con el programa del PLC activado.
Figura 3.7.6. Simulación HMI pantalla 0

65
En la figura 3.7.7 se muestra la simulación modo de prueba que nos permite
comprovar el funcionamiento de los programas desarollados.
En la Figura 3.7.8 se muestra la simulación continua que se realizó que
comprueba el funcionamiento del programa desarrollado.

66
3.8 Software de programación del PLC Omron
El software que va permitir realizar el programa se denomina
CX-Programmer, es el software de programación para todas las versiones o
modelos de autómatas programables de la marca Omron, en la Figura 3.8.1
se muestra el inicio del programa donde se aprecia la versión utilizada.
Figura 3.8.1. Software CX Programmer
Fuente: CX-One
A continuación en la Figura 3.8.2 se muestra el entorno de trabajo del
software CX-Programer.
Figura 3.8.2. Entorno de trabajo CX Programmer
Fuente: CX-One

67
3.9 Software del entorno grafico del HMI
 CX-Designer:
Para desarrollar el entorno grafico del HMI se utilizó el software CX-Designer
que permite realizar la simulación una vez diseñado el entorno grafico en
modo off line, de esta forma podemos verificar el correcto funcionamiento del
propósito que queremos lograr, en la figura 3.9.1 se muestra el inicio de
programa y su versión respectiva.
Figura 3.9.1. Software CX Designer
Fuente: CX-One
En la Figura 3.9.2 se muestra el entorno de trabajo del Software de
programación para la HMI, el diseño empieza con un menu que nos permite
ingresar a otras dos pantallas donde nos permitira realizar el control del
volumen de dosificación de los cinco tipos de reactivos existentes.
Figura 3.9.2. Pantalla 0 Menú

68
En la Figura 3.9.3 se aprecia el diseño para la HMI pantalla 1 con sus
respectivas funciones que se pretende realizar.
Figura 3.9.3. Pantalla 1
respectivas funciones para esta aplicación del proyecto.

69
 NB-Designer:
Para desarrollar el entorno grafico del HMI del prototipo se utilizó el software
NB-Designer en la figura 3.9.5 se muestra el inicio de programa y su versión
respectiva.
Figura 3.9.5. Software CX Designer
Fuente: CX-One
En la Figura 3.9.6 se muestra el entorno de trabajo del Software de
programación para la HMI, el diseño empieza con un menu que nos permite
ingresar a otras dos pantallas donde nos permitira realizar el control del
volumen de dosificación y la otra al monitoreo de pH.
Figura 3.9.6. Pantalla 0 Menú

70
respectivas funciones para el monitoreo de pH del prototipo.
respectivas funciones para el control de dosificación de una bomba
peristáltica del prototipo.

71
CAPITULO 4
COSTOS DEL PROYECTO
Costo de equipos:
Elementos de automatización:
ITEM CODIGO DESCRIPCION MARCA CANTIDAD
COSTO
UNITARIO(Bs)
COSTO
TOTAL(Bs)
1
CP1H-
XA40DR-
A
PLC.40
puntos.24E
/16S.Relé;
4E.Analogicas;
/2S.Analogicas;
100-240VAC.
OMRON 1 11.338,25 11.338,25
2
NB3Q-
TW00B
Pantalla; Color;
HMI 3.5";
Táctil; Luz de
Fondo LED;
Comunicación;
RS 232C; RS
422A; 485;
Distancia
Transmisión
15mts; 20.4-
27.6VDC
OMRON 1 3.950,80 3.950,80
3 TB 82
Transmisores
plon, ORP, de
pH
pH: de 0 a 14
Requerimientos
de energía
Estándar:
1
4
,
0
a
5
3
V
C
C
Salida
ABB 2 11.555,60 23.111,2

72
pH: aislada de
4 a 20mA.
4 AP300
Sensores
combinados de
pH/Redox
(ORP)
2 3.454,30 6.908,6
TOTAL(Bs.) 45.308,85
Costos de materiales para el montaje de la instalación:
ITEM DESCRIPCION UNIDAD
COSTO
UNITARIO(Bs)
COSTO
TOTAL(Bs)
1
Cable canal
30x50mm 2m
ranurado
1 35.26 35,26
2
Caja para
botonera CSC
CA-BX3
1 12,21 12,21
3 Precinto Negro
2.5X1550mm
100 0,1 10
4
Botonera verde
NO
1 25 25
5
Botonera rojo
NC
1 25 25
6 Piloto verde 1 15 15
7 Piloto rojo 1 15 15
8 Cable 17AWG 100m 1,50 150
9 Cable 14AWG 100m 2,50 250
10
Tablero
metálico
40x50x21 1935 1935
Total (Bs) 2472,47
Costo de materiales de la bomba peristáltica:
ITEM DESCRIPCION UNIDAD COSTO COSTO

73
UNITARIO(Bs) TOTAL(Bs)
1
Aluminio 3” de diámetro
por 1” de largo
1 10 10
2
Barrilla de acero
inoxidable 5/16” Ǿ 1 10 10
3 Barrilla de acero
inoxidable 8x8mm
1 10 10
4
Rodamientos NMB
L1680HH
6 5 30
9
Pernos, tuercas más
volandas
4 docena 15
10
Acrílico transparente lizo
30x30cm doble
1 10 10
11 Motor 24VDC 20w 1 100 100
12
Manguera de silicona
4mm diámetro interno,
espesor 2mm.
1m 16 16
13
Manguera plástica 5mm
de diámetro.
2m 2 4
Total (Bs) 205
Materiales indirectos: Son los materiales necesarios para el proceso de
fabricación de la bomba peristáltica.
COSTO
UNITARIO(Bs)
COSTO
TOTAL(Bs)
1 Electrodo inoxidable 2 10 20
2 Disco de corte 1 30 30
3 Disco de desbaste 1 30 30
Total (Bs) 80
Costo por servicio: Son los costos del uso de equipos y maquinas
herramientas para la construcción de la bomba peristáltica:
COSTO
UNITARIO(Bs)
COSTO
TOTAL(Bs)
1
Servicio de soldadura con
arco eléctrico.
1 20 20
2 Servicio de torneado. 1 50 50
Total (Bs) 70
Costo total del proyecto:

74
COSTO
TOTAL(Bs)
1 Elementos automatización 45.308,85
2 Bomba peristáltica 8 2840
3
Costos de materiales para el
montaje de la instalación
2472,47
4 Costo servicio mano de obra 12.000
Total (Bs) 62.621,32
CONCLUSIONES
Se ha logrado cumplir el objetivo de diseñar un sistema automático de
dosificación de reactivos para la empresa Pionner Mining.
Las pruebas realizadas en el prototipo para la dosificación de un reactivo a
través de la bomba peristáltica, fueron satisfactorias, obteniendo un error
aproximado de  2[ml], y esta variación puede ser subsanada con la
implementación de un flujómetro.
El nuevo sistema de dosificación de reactivos se estima una mejora del
proceso en la recuperación de concentrados de mineral, pero la eficiencia del
proceso dependerá mucho de la selección de la mejor fórmula de reactivos.
El monitoreo de pH en el proceso permitirá mantener esta variable en un
rango o nivel óptimo, ambiente en el cual, se obtendrá el mejor resultado
operacional.

75
Desde un punto de vista práctico sería muy interesante la implementación del
proyecto para cuantificar las mejoras del proceso real.
Se diseñó una bomba peristáltica para el prototipo la misma, cumple con su
función, con un leve problema en los rodillos al momento de comprimir y
desplazarse sobre la manguera de silicona, provocando un retorno del fluido,
este error fue subsanado adicionando láminas de plástico alrededor del
rodillo incrementando el diámetro de este para que la compresión sobre la
manguera de silicona sea la adecuada, estos pueden minimizarse con el
diseño en una impresora 3D, no se optó por esta opción porque implica un
alto costo su implementación en el prototipo.
RECOMENDACIONES
Se recomienda trabajar en función del manual de mantenimiento que se ha
elaborado para el proyecto.
Para cada elemento de control, y unidad de medida utilizados en este
proyecto el fabricante facilita un manual de operación, donde detalla
minuciosamente instrucciones de instalación eléctrica, manejo, cuidados,
riesgos y mantenimiento del equipo, por ello se recomienda trabajar
conjuntamente con este manual de operación.
El diseño del proyecto es factible ya que se utilizaran equipos de acuerdo al
requerimiento sin un sobredimensionamiento exagerado.
En cuanto a las recomendaciones en el área eléctrica los conductores
eléctricos se deben de instalar sobre tubos galvanizados, como también los
elementos de control en gabinetes con un grado de seguridad IP 65 contra el
polvo.

76
Se debe realizar un mantenimiento semanal a los electrodos que miden el pH
ya que en esta se acumulan partículas que ocasionan medidas erróneas.
A la hora de realizar el cableado del prototipo se recomienda instalar
elementos de protección como ser fusibles ante un posible corto circuito para
salvaguardar los equipos de esta forma evitar que se malogren o arruinen.
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http://bz.mt.com/dam/MTPRO/PDF/BA/OM_Transmitter_M300_es_52
121391_Dec14.pdf
ANEXOS

MANUAL DE MANTENIMIENTO
Definición de mantenimiento
Mantenimiento es el conjunto de acciones que permiten conservar o
restablecer un sistema de producción a un estado específico, para que pueda
cumplir un servicio determinado.
Existen varios tipos de mantenimiento, con distintos objetivos, planificación y
ejecución. Sin embargo, en este manual se hace énfasis en el mantenimiento
preventivo.
Mantenimiento preventivo
Es el que utiliza todos los medios disponibles, incluso los estadísticos, para
determinar la frecuencia de las inspecciones, revisiones, sustitución de
piezas críticas, probabilidad de aparición de averías, vida útil, u otras. Su
objetivo es adelantarse a la aparición o predecir la presencia de las fallas.
La característica principal de este tipo de mantenimiento es la de
inspeccionar los equipos, de esta manera detectar las fallas en su fase inicial
y corregirlas en el momento oportuno.
Para efectuar este mantenimiento se indica a continuación una frecuencia de
inspección, la cual se basa en condiciones normales y puede modificarse
según las necesidades del caso.
 sistema eléctrico
Personal autorizado:
 Electromecánico
 Electricista

Equipos de protección personal:
 Uniforme, botas con punta de acero, casco.
 Lentes
 Protector auditivo
 Guantes
Materiales y herramientas a utilizar:
 Pinza amperimétrica.
 Tester
 Destornillador
Actividades de mantenimiento
Actividades de
mantenimiento
Inspección Trabajo a ejecutar
En cada turno
(operador).
Tablero de control con
instrumentos de
medición.
Reportar diariamente las
lecturas de todos los
instrumentos: voltaje y
corriente.
Térmicos, Relés,
PLC, HMI.
Tomar nota de las fallas
observadas e informar de
inmediato superior en el reporte
diario.
Cada semana
(operador).
Tablero de control. Limpiar polvo acumulado.
Verificar:
Presión de contacto apropiado.
Verificar si existiera ruido
excesivo en algún elemento de
maniobra o de control.
Funcionamiento apropiado de los
dispositivos.

Actividades de
mantenimiento
Cada mes
(operador).
Dispositivos de
control y
protección.
Acumulación de suciedad o
sustancias aglutinadas: Limpiar.
Observar si hay corrosión de las
piezas metálicas en los contactos;
protegerlas, recambio.
Verificar:
Si existiera el recalentamiento de
algún dispositivo.
Presión de contacto apropiado de los
terminales.
El estado del cable de comunicación
RS-485.
Realizar la limpieza de los electrodos
de pH.
Limpieza de los transmisores de pH.
Observar si hay corrosión en los
soportes metálicos del transmisor, si
es así pintar estos.
Cambiar protector de pantalla de la
pantalla HMI.
Cada seis
meses
(operador).
Pulsadores de
marcha y
parada.
Verificar:
Presión de contacto apropiado.
Conexiones flojas.
Notar si funcionan con la facilidad
necesaria para ofrecer protección en
caso de emergencia, caso contrario
reemplazarlas.
Cuidados:
Limpieza del polvo, suciedad. El polvo puede eliminarse utilizando aire
comprimido seco o una brocha. Esta limpieza es importante, ya que el polvo
no solo puede impedir el funcionamiento normal del sistema de control, sino
que puede causar cortocircuitos cuando contienen partículas conductoras y
se deposita entre puntos de diferente potencial en las superficies de contacto
de los enclavamientos eléctricos, el polvo puede impedir el cierre de un
circuito, aun cuando las puntas estén en posición cerrada.

 sistema mecánico
Actividades de mantenimiento:
Actividades de
mantenimiento
En cada turno
(operador).
Bomba
peristáltica.
Verificar los conductos de carga y
descarga si no hay fugas.
Verificar el volumen de descarga por
minuto con una probeta, elaborar un
registro de la misma.
Cada semana
(operador).
Bomba
peristáltica.
Lubricar los rodamientos.
Verificar:
Estado de la mangueras de silicona.
Elementos de sujeción.
Volumen de descarga en minuto con una
probeta, elaborar un registro de la misma.
elementos mecánicos.
Limpieza del área.
Cada mes
(operador).
Bomba
peristáltica.
Acumulación de suciedad o sustancias
aglutinadas: Limpiar.
Cambiar la manguera de silicona.
Verificar:
Elementos de sujeción.
Volumen de descarga en un minuto con
una probeta, elaborar un registro de la
misma.
elementos mecánicos.
Inspeccionar estado de los flotadores de
nivel del tanque de reactivos.
Limpieza del área.
Cada seis
meses
(operador).
Bomba
peristáltica
Observar si hay corrosión de las piezas
metálicas; protegerlas, pintar las mismas.
Cambiar la manguera de silicona.
Verificar:
Si existe recalentamiento, ruido en los
motores de corriente continua, si es así
reemplazarlas.
Elementos de sujeción (vibración).
Acumulación de suciedad: Limpiar.
Estado de los ductos flexibles,

Fugas, goteo en los accesorios.
Inspeccionar estado de los flotadores de
nivel del tanque de reactivos.
Limpieza del área.
Piezas gastadas o rotas.
Conexiones flojas en bornes del motor.
Recomendaciones:
Familiarizarse con los circuitos y el funcionamiento de pada aparato
instalado en el sistema de dosificación de reactivos y monitoreo de pH de la
planta.
Conservar al alcance de la mano el esquema de conexiones, puesto que es
el medio más eficaz que ofrece el fabricante para la reparación de un
aparato.
Tener a mano un instrumento portátil para medir voltajes, corriente y
resistencia.
Si no conoce a fondo como funciona y debe repararse un aparato que resulta
complicado o desconocido para el operador de la planta, es mejor que no
intente su reparación.
En todo caso, debe solo observar bien en que consiste la falla, tomar nota de
la anormalidad observada y pasar un informe completo a su inmediato
superior. Dicho informe puede tener los siguientes datos:
 datos completos de características.
 Datos de la planta sobre características del equipo para el cual se usa
el mando.
 Intensidad de servicio (ciclo de trabajo) y detalles de funcionamiento.
 Tiempo que el aparato ha permanecido en servicio y número
aproximado de veces que el equipo haya funcionado.

 Voltaje y frecuencia suministrada al tablero de control, y otros datos
referenciales a la fuente de alimentación.
 Descripción detallada de la manera en que ocurrió la avería anormal
del servicio.
Se puede indicar la razón por la cual se cree que se haya producido el
problema, así como cualquier idea que contribuya a evitar la repetición de la
misma
A continuación se detalla todos los procedimientos para realizar
modificaciones del programa del PLC como también de la HMI para obtener
un respaldo de las mismas.
 Software del PLC
Para descargar el programa de la CPU del PLC y obtener un respaldo de
dicho programa o modificar el programa, la misma se realiza con el software
de programación denominado Cx-Programmer versión 9.5 en adelante como
se muestra en la figura 1.
Figura 1. Software Cx-Programmer
 Software del HMI
Para modificar, obtener un respaldo del programa o añadir elementos
gráficos en la pantalla HMI la misma se realiza con el software de
programación NB-Designer versión 1.35 en adelante como se muestra en la
figura 2.

Figura 2. Software NB-Designer
 Comunicación PLC y HMI
La CPU del PLC CP1H incorpora dos slots donde se incorpora módulos de
comunicación interfaz serie, en la cual para realizar la comunicación entre el
PLC y HMI se la realiza con interfaz RS-485 como se indica en la figura 3.
Figura 3. Comunicación RS-485 entre PLC y HMI
A continuación se muestra la interfaz de comunicación RS-485 que lleva
incorporada la pantalla HMI serie NB que se aprecia en la figura 4.
Figura 4. Puertos de comunicación de la HMI

De la misma manera se muestra la interfaz de comunicación RS-485 modulo
que esta se incorpora al autómata programable CP1H esta misma se puede
apreciar en la figura 5.
Figura 5. Módulo de comunicación RS-485 del PLC CP1H
 Configuración de la interfaz de comunicación RS-485 del PLC y
HMI
En la ventana biblioteca y objetos de proyecto del software NB-Designer se
selecciona en la opción HMI el modelo de la interfaz hombre maquina (HMI),
de la misma forma en la opción PLC se debe seleccionar el modelo del
autómata programable como se aprecia en la figura 6.
Figura 6. Selección del HMI y PLC

En la misma ventana mencionada se selecciona el conector que se utilizará
para realizar la comunicación entre el PLC y HMI esta misma se aprecia en la
figura 7 la cual se realiza por un puerto serie.
Figura 7. Comunicación serie RS-485
En las propiedades del HMI se configura las variables del puerto de
comunicación los mismos se pueden apreciar en la figura 8.
Figura 8. Configuración del puerto serie del HMI
De la misma manera se debe realizar la configuración del puerto serie del
autómata programable mediante el software Cx-Programmer, en la opción de
configuración del PLC en la pestaña puerto serie 1 se debe configurar los
parámetros de comunicación de tal forma que esta sea similar a la
configuración realizada para la HMI como se puede apreciar en la figura 9.

Figura 9. Configuración del puerto serie del PLC
 Especificaciones del HMI serie NB
En la tabla 1 se indica las condiciones normales de funcionamiento del HMI
la cual está determinada por el fabricante, donde se detalla el voltaje de
alimentación y su respectiva tolerancia ante fluctuaciones, tiempo de vida del
elemento, temperatura de trabajo, etc.

Tabla 1. Características del HMI
 Cable de comunicación RS-485
En la figura 10 se muestra los teminales de conección necesarios para
realizar la comunicación entre el PLC y el HMI, considerando que para la
comunicación en serie RS-485 solo se requiere el uso de dos terminales
correspondientes de ambos elementos como se puede apreciar en nota
adjunta en la figura mencionada.
Figura 10. Cable de comunicación serie RS-485
 Especificaciones del PLC
En la figura 11 se indica las características del PLC CP1H –X40DRA de
Omron.
Figura 11. Especificación del PLC CP1H-X40DR-A

A continuación en la figura 12 se muestra las características técnicas de
las entradas del PLC mencionado.
Figura 12. Características de las entradas del PLC
A continuación en la figura 13 se muestra las características técnicas de
las entradas del PLC.
Figura 13. Características de las salidas del PLC

ANEXOS 1
Conceptos y términos de minería
1. Mena. Es el mineral cuya explotación presenta interés. En general, es
un término que se refiere a minerales metálicos y que designa al
mineral del que se extrae el elemento químico de interés. En este caso
de los minerales son metálicos, se requiere un tratamiento de la mena.
2. Mineral. Un mineral es una sustancia inorgánica natural, que posee
estructura atómica-cristalina y composición química definida, que en
ocasiones se puede encontrar asociado con otros tipos de roca.
También se puede definir como una sustancia o compuesto inorgánico
que posee una composición química y red cristalina definida, que
constituye la parte de mineral metálico o no metálico que le da el valor
comercial a la mena y comúnmente se le conoce con el nombre de
“mineral valioso”.
3. Ganga. Comprende a los minerales que acompañan a la mena, pero
que no presentan interés minero en el momento de la explotación.
Ejemplos frecuentes en minería metálica son el cuarzo y la calcita.
Conviene resaltar que minerales considerados como ganga en
determinados momentos se han transformado en menas al conocerse
alguna aplicación nueva para los mismos.
4. Ley media. Es la concentración que presenta el elemento químico de
interés minero en el yacimiento. Se expresa como tantos por ciento, o
como gramos por tonelada (g/t) (equivale a partes por millón, ppm) u
onzas por tonelada (oz/t).
5. Ley de corte. Es la concentración mínima que debe tener un elemento
en un yacimiento para ser explotable, es decir, la concentración que
hace posible pagar los costes de su extracción, tratamiento y
comercialización. Es un factor que depende a su vez de otros factores,
que pueden no tener nada que ver con la naturaleza del yacimiento,
como por ejemplo pueden ser su proximidad o lejanía a vías de
transporte, avances tecnológicos en la extracción, etc.

6. Recuperación. La recuperación mide la eficacia con la que la Planta
Concentradora (separador) ha extraído los minerales valiosos
contenidos en el mineral alimentado (mineral de cabeza).
7. Estéril. Corresponde a las rocas que no contienen mineral o lo
contienen en cantidades muy por debajo de la ley de corte. No suele
corresponder con la ganga, que como se indica antes, son los
minerales acompañantes de la mena.
8. Pulpa. Es la mezcla de una porción definida de sólidos con una
granulometría casi uniforme y una porción de agua en cantidad
también definida.
9. Minerales hidrofílicos. Son mojables por el agua, constituidos por:
óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros, que generalmente
representan la mayoría de los minerales estériles o ganga.
10.Minerales hidrofóbicos. Son aquellos que no son mojables o son
poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: Los metales
nativos, sulfuros de metales o especies tales como: Grafito, carbón
bituminoso, talco y otros.
11.Reactivos. Son de naturaleza orgánica o inorgánica (según su
accionar sobre la superficie del mineral o del medio o pulpa), los
cuales tienen la tendencia de concentrarse en una de las cinco
interfaces, tales como: líquido/gas, líquido/líquido, sólido/líquido,
sólido/gas y sólido/sólido, desarrollando así una acción definida.
12.Reactivos Colectores. Los colectores son compuestos orgánicos de
moléculas complejas de estructura asimétrica y heteropolares, cuya
función principal es la de adsorberse en la superficie del mineral
valioso hidrofobizándola selectivamente dentro de la pulpa, para crear
condiciones de reducción de la energía libre superficial del mineral
hidratado (mojado) a un punto donde sea posible la formación de un
perímetro de contacto de fases (mineral-agua-aire), favoreciendo la
adherencia de la partícula mineral a la burbuja.
13. Reactivos Espumantes. Permiten la formación de espuma estable,
de tamaño y mineralización adecuada.

14. Reactivos Modificadores. Los reactivos modificadores son utilizados
en flotación para modificar y controlar la acción del colector, ya sea
intensificando o reduciendo el efecto repelente al agua sobre la
superficie mineral, haciendo de este modo más selectiva la acción del
colector hacia ciertos minerales, asegurando una mejor precisión en la
separación eficiente, razonable y económica de ellos.
15.Activadores. Son sales solubles cuyos iones alteran la naturaleza
química de las superficies de los minerales valiosos, de tal modo que
mejoran o ayudan a la adsorción de un colector, haciéndolos
hidrofóbicos y flotables, es decir, hacen la acción del colector más
selectiva.
16.Depresores. Son reactivos que inhiben o evitan la adsorción de un
colector por un mineral volviéndolo hidrofílico, por tanto, no flotable.
Esto permite una flotación diferencial o selectiva. Una forma de
depresión natural es por las lamas presentes en la pulpa que recubren
a los minerales haciéndolos hidrofílicos.
17.CuSO4 (Sulfato de cobre). Activador de sulfuros de Zn, Fe, Co, Ni.
18.NaCN (Cianuro de sodio). Depresor de sulfuros de Cu, Zn y Fe.
19.ZnO (Óxido de zinc). Depresor de sulfuros de Cu, Zn y Fe.
20.Menas sulfuros. Contienen al metal como sulfuro, tales como la
galena (PbS) → Pb (Plomo); La calcopirita (CuFeS2) → Cu (Cobre); la
esfalerita (ZnS) → Zn (Zinc); etc.
21.Reactivo. Sustancia que al interactuar con otra genera una reacción
química y que gracias a esto da lugar a nuevas sustancias que
tendrán otras propiedades que las originales.
22.Relave. Material de desecho de una planta concentradora después de
que los metales valiosos han sido recuperados.
23.pH. El pH es una medida de la acidez o alcalinidad del agua con
compuestos químicos disueltos. Su expresión viene dada por el
logaritmo de la inversa de la concentración del ion H, expresada en
moles por litro. Una disolución ácida tiene mayor concentración de ion
hidrógeno que el agua pura y por lo tanto su pH será menor de 7. Una
disolución básica le ocurre a la inversa y su pH será mayor de 7. Las
medidas prácticas del pH se encuentran entre los valores de 0 a 14.

ANEXOS 2
Tablas y planos
ANEXO 2. 1. Tabla resumen consumo de Reactivos
REACTIVOS KILOGRAMOS
gr/ton MES AÑO
ZnO 400 1,600 19,200
NaCN 177 708 8,496
AP 7310 (Max Gold) 76 304 3,648
CuSO4 530 2,120 25,440
AP 211 116 464 5,568
Cal 12,000 48,000 576,000
Fuente: Empresa Pionner
ANEXO 2. 2. Tabla volumen dosificación de Reactivos (cc/min)
REACTIVOS
PUNTO DE
DOSIFICACION
PREPARACION Molienda
Acond.
Pb
Scaveng.
Pb
Acond.
Zn
Scaveng.
Zn
FLUJO DE
CARGA
6TPH
100Kg/
min
ZnO Molienda 10% 200
NaCN Molienda 10% 150
AP 7310
(Max Gold)
Acondic. Pb
Scavengher Pb
10% 50 10
CuSO4
Acondic. Zn
Scavengher Zn
10% 150
50
AP 211
Acondic. Zn
Scavengher Zn
10% 70
25

ANEXO 2. 3. Diagrama P&ID de la Planta

ANEXOS 3
Simbología Norma ISA

Fuente : INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SAN LUIS POTOSI ING. ALFONSO PÉREZ GARCÍA

Símbolos representación de instrumentos en los procesos industriales.

ANEXOS 4
Programa del PLC CP1H-XA

ANEXOS 5
Especificaciones de los equipos

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