MARCH 13TH 2017
ABB Ability – Mine Energy Optimization Optimización del uso de la Energía en la Industria Minera
Alvaro Castro – ABB Perú, Mine Automation
Incremento de la Productividad (+ 200%), Reducción de Energía (-30%) con una vida útil más larga (+ 30%)
March 6, 2019 Slide 2
ABB Ability Tecnologia Digital en la Industria
Connected robots Manufacturing execution systems Energy assessment Cybersecurity assessment
Digital simulation for robot deployment
Power quality monitoring & demand-response Distributed Control systems
Remote monitoring & optimization
SELECTION
Vision Digital en la Industria / futuro
Local Automated
Connected & optimized
Collaborative & mobile
Autonomous & economic optimization
Partly Automated
Transport, Yard and
Port
Minerals Processing,
Benefication
Mining,
OPM & UGM
Mine Hoist Systems Pump & Dewatering On site services
Limited Automation Disconnected Electrification
Self driving mobile equipment Robotic Solutions for Mining Robotic Solutions for Maintenance Mobile Workforce solutions Machine learning for predictive maintenace & advanced process control Digital Twin Market price and process flow economically optimized Economic Process Control
Basic Automation Disconnected Electrification
Semi automatic Stacking & Reclaiming Drive systems On site services
Integrated Process automation Separate Electrical SCADA Grinding Systems On site services
Islands of Automation Disconnected Electrification
Integrated process & power control Central control room Advanced Process Control Plant Asset Management Information Management Remote Diagnostic
Automatic Stacking and Reclaiming Stockyard Mngmt System Conveyor Asset Mngmt Remote Services
Fleet Manager Ventilation on Demand Modular digital Underground substations Remote Diagnostic
IT & OT integration & analytics Seamless data and process integration Collaborative and Remote Operation Centers Real time production planning & scheduler On demand dispatch to mobile operator Equipment and work force localization Cloud-based asset & production performance monitoring Intelligent Sensors
Value Proposition
Control Products Electrification Products
Automation Systems Electrification Systems Mining Applications
Advanced Applications Enhanced connectivity Process step improvements Asset Condition Monitoring
ABB AbilityTM Cloud based services
ABB AbilityTM Integrated collaborative Mining solutions and platforms
Connected and optimized productivity and availability across value chain
Mine safety
Unmanned mine
Artificial Inteligence
Transformación Digital: del producto a la cadena de valor.
ABB AbilityTM Expert Optimizer / APC Advanced Process Control
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Los Objetivos de la Industria Minera Nuestra Solución
Solución avanzada de control de procesos con experiencia comprobada en la industria minera en una amplia gama de aplicaciones de los procesos mineros para identificar y brindar beneficios significativos
En última instancia, APC permite que la planta compita a escala mundial por el menor costo de metal producido.
Reducir los costos
• Minimiza el consumo de energía.
• Minimizar el exceso en el uso de reactivos
Maximizar el rendimiento
• Maximiza el rendimiento al minimizar el tiempo de entrega
• Minimizar las variaciones de un turno a otro
• Minimizar la variabilidad de las características del mineral o de las materias primas.
• Cuidar el medio ambiente.
Sistema Experto / Control Avanzado para le reduccion del consumo de energia.
ABB AbilityTM Expert Optimizer
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Posibilidad de utilizar diferentes herramientas de control avanzado en la misma aplicación, lo que permite diseñar la mejor estrategia de control
• Modelo de Control Predictivo
• Lógica difusa
• Bloques de reglas
• Sensores blandos (red neuronal)
• Funciones secuenciales
La herramienta adecuada para la aplicación correcta en el control de los procesos mineros
Beneficios de la Optimizacion
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Estabilizar luego optimizar
Al siguiente Proceso Flotacion
Mill
Mill
Zaranda
Cyclones
Cajon de Descarga
Optimización del circuito de molienda
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Variables Típicas
Alimentación de Mineral
Agua de Sumidero Variables Manipuladas
Tamaño de mineral
Variables Controladas
Legend:
Velocidad de Molino
Velocidad del Molino
Indicador de Carga de Molino
Indicador de Carga de Molino
Potencia
Potencia
Perturbaciones Medibles
Carga Circulante
Calidad de Pulpa
Densidad
Agua de Alimentación
Control avanzado de procesos para la Molienda.
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Caracteristicas Beneficios
Variabilidad del tamaño de partícula reducida en un 50%.
Carga del molino y optimización de rendimiento
Control de tamaño de partícula
Soporte para varios tipos de molinos (AG, SAG, bola, etc.) y configuraciones de circuitos
Salida óptima a la calidad dada del producto
Mejor rendimiento de los procesos posteriores debido a un mejor control del proceso de molienda.
Mayor vida útil de los liner del molino.
Resumen
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ABB AbilityTM Expert Optimizer
Estrategias de control avanzado
para:
- Ahorro de Energía
- Incrementar procesamiento
- Disminuir tiempos de parada
por mantenimiento
—
Tres niveles de función Inteligente
Control básico incluye control remoto, evento, sensor y tiempo.
Control de Ventilación bajo demanda.
Optimización energética de los ventiladores autónomos.
El caso de éxito mostró una reducción del 54% del consumo de
energía y reducción del 21% de la calefacción.
ABB Ability - Mine Ventilation Control
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Sistema Inteligente de Ventilación Mina
March 6, 2019
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Consumo total promedio de 10 minas = 90.4 kWh / tonne ore hoisted, 44,3 kW in ventilation Ref: 2005, Natural Resources Canada, Benchmarking the Energy Consumption of Canadian Underground Bulk Mines
Potencial de ahorro en energia Estudio NRC: Consumo de energia por mineria subterranea.
• Asegurar un ambiente de trabajo saludable en la mina subterranea
• Dilucion de substancias peligrosas
• Control de Clima
• Evacuacion mas rápida de los gases de explosion – Tiempos de Parada
más cortos.
• Minimizar el consumo de energía - Reducción de costos
• Mejor uso de la infraestructura existente – control del CAPEX and OPEX.
Incremento de la seguridad e importantes ahorros de energia
Por qué controlar la ventilacion minera subterranea?
© ABB Group
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Por qué controlar la ventilacion minera subterranea? - DS0024-2016
© ABB Group
March 6, 2019 | Slide 13
Requisitos Se requiere (ofrecido por ABB) No se garantiza
Art. 236.* Caudal Mínimo 6 m3/min persona
Monitoreo en Tiempo Real del flujo (Q m3/s) en puntos críticos a definir con el usuario.** Alarmas ante niveles mínimos superados.
Calculo teórico de flujo en galerías. Equipos operando con flujo Real menor al teórico. Condiciones de funcionamiento de equipo fuera del punto de operación de diseño
Art. 249: Providencias para evitar la destrucción y paralización de ventiladores principales
Monitoreo en tiempo real de condición del equipo: vibraciones (mm/s2), flujo (CFM), presión. Garantizar operación en zona segura. Detección de variaciones anómalas en línea.
Inspección periódica o después del incidente. Equipos axiales en mina fallan recurrentemente por falta de medios de evaluación en línea. Son de difícil acceso.
Art. 251:¨Paneles de control remoto que permitan el monitoreo de operación.
Panel de control con controlador remoto interconectado al centro de control principal
Control de estado (on/off).
Art. 251: Regulación de parámetros requeridos… y emitir señales de alarma en caso de paradas…”
Monitoreo en tiempo real de parámetros eléctricos y mecánicos y gestión de alarmas en el centro de monitoreo.
Correcciones antes de falla permiten evitar fallas con perdida masiva de impulsores o falla de motor.
Art. 251: “..inversión de corriente de aire en caso necesario y … disminución de velocidad.”
Uso de variadores de velocidad. Monitoreo de flujo
Arranque directo o soft starter
Art. 251:” …el monitoreo comprenderá el contenido de gases…”:CO, O2, Nox, Temp.
Equipo de monitoreo de gases permanente, interconectado al panel local
Monitoreo mensual o semestral, manual.
Art. 251. Operación solo por supervisión autorizada
Sistema de supervisión con privilegios de acceso.
Baterías de Respaldo UPS
Main fan + Heater
Control room
Ventilation objects with embedded control
Wired communication network
DCS room MCC room
Communication Node Sensor Equipment
Engineering workplace
System servers
Extended Operator Workplace
Supervisory controllers
ABB Ability Smart Ventilation Resumen del Sistema
Gate control Temperature/motion Flow/humidity Gas concentration Vibrations ID control
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ABB Ability Mine Ventilation Control Selecciona tu nivel de monitoreo, control y optimizacion
Nivel 1 - Basico
Control Basico y Monitoreo de ventiladores, rejillas y compuertas de ventilacion.
Costos de energia reducida e increment de la Seguridad por supervisin y control del operador.
Nivel 2 – Ventilacion Basada en Demanda
Solucion de ventilacion a escala total basada en demanda. Control automatic de todos los ventiladores, louvers compuertas de ventilacion controlables.
Calidad de aire mejorada mediante la provision de aire fresco donde es demandado.
Ahorros de energia de to 30-50% por año
Level 3 – Optimizacion y Operacion Autonoma
Optimizacion de la ventilacion en mina usando ABB SmartAir optimizer. Usa retroalimentacion de sensores de aire para realizer optimizacion en linea de los ventiladores principals.
Real control y optimizacion de flujo de aire y calidad de aire en toda la mina minimizando a la vez el consume de energia en tiempo real.
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ABB Ability Mine Ventilation – Vista del Sistema
© ABB Group March 6, 2019 | Slide 18
Controladores de Ventilacion centralizada
Controladores Distribuidos de Inteligencia Local Panel c. controlador e I/Os.
System 800xA Aplicacion Smart Ventilation
Estación de Operacion, ventilación
ABB Mine Location intelligence Systema de Rastreo global
SmartAir™ Optimizador de ventilación mina
Estación de Ingenieria
Controlador Supervisor de Ventilacion Hardware y software de control de la coordinacion multi-ventilador.
System 800xA Servidor(es)
Ventiladores de ventilacion primaria Monitoreo centralizado y control remoto. El operador setea on/off/velocidad de referencia
Secondary ventilation fans Centralized monitoring and remote control. Operator sets on/off/speed reference
Puertas/compuertas de Ventilacion Panel c. controlador e I/Os y software.
Communication network
Actuador Control de motor en dos direcciones
Sistema de rastreo de vehiculo local Rsistema de rastreo de vehiculos basado en radio en la ubicacion de los ventiladores. Requiere controlador local en la ubicacion del ventilador.
Estacion de calidad de Aire Sensores para CO2, SO2, NOx, etc
Mediciones de Presion Presion diferencial sobre ventiladores, paredes y puertas.
Control de motor Variador de velocidad para ventiladores secundarios
Mediciones de Flujo de Aire. Sensores ultrasonicos para chimeneas, ductos y ventiladores
Local Intelligence Distributed controllers Box w. controller and I/Os.
Control de motor Variador de velocidad para ventiladores secundarios
Hardware y software de control para objetos de
ventilacion básicos.
ABB Ability Mine Ventilation Diagrama para la deteccion de equipo mobil
TRANSMISOR DEL VEHICULO
RECEPTOR LOCAL (Radio, RFID etc.)
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CONTROLADOR LOCAL CON COPIA DE LA LISTA DE EQUIPO MOVIL
Estacion del operador Estacion de Ingenieria
Servidores del sistema
Red de Comunicaciones
Estacion de Operacion Extendida
Controlador Supervisor
ABB Smart Ventilation Diagrama con integración del Sistema de rastreo Global
© ABB Group March 6, 2019 | Slide 20
ABB MLI u otro Sistema de rastreo global
PUNTOS DE ACCESO WIFI A
Sistema de control ABB 800xA
servidor CS OPC
ABB Ability Mine Ventilation Incluido en el System 800xA – completo, abierto y flexible
System 800xA, una plataforma colaborativa abierta de clase mundial
Los Operadores, Ingenieros and gerentes de Mina pueden supervisor y controlar la totalidad del Sistema de ventilacion, ambos centralizadamente asi como en dispositivos moviles. Los consumes de energia y KPI´s son facilmente accesibles a los usuarios
Solucion Modular
La libreria del software Smart ventilation prove un ambioente de operador estandarizado – de eficiente operacion.
Modularized hardware solution built on System 800xA standard components - efficient engineering and reduced maintenance cost
Plataforma Abierta
Facil de integrar ventiladores conectados o controlados en otras formas al Sistema de ventilacion ABB Smart ventilation por medio de interfaces como OPC o Modbus TCP.
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Un simple vistazo Los datos operacionales del ventilador se presentan en pantallas estandarizadas, en armonia con el ABB 800xA ”mira-y-siente”.
Configuracion sencilla Configuracion normal del ventilador manejada con la pantalla del HMI, sin necesidad de programar el controlador.
Re-configuration sencilla Los ventiladores pueden moverse como una unidad (Ventilador, VFD, Control equipment) cuando la produccion termina en un area. Re-configuration in la pantalla.
ABB Ability Mine Ventilation Interface de Software y usuario
© ABB Group
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March 6, 2019 Slide 23
ABB Ability Mine ventilation control
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Funcion como Servicio
March 6, 2019
El consumo electrico de los ventiladores fue reducido en 54%.
Esto corresponde a 1918 MWh por año
El consumo de propano, usado para calentamiento se redujo en 21%
Esto corresponde a 1000 MWh por año
Instalado en Boliden, en la mina Kankberg 2016.
Ventilación por demanda
Caso de Estudio – ABB Ability Mine Ventilation
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10. Energy monitoring
11. Power Management System (IEC61850)
12. Maintenance system
13. Document Management System
14. Stop/log reporting system
15. PA system (radio)
16. Video system
1. Mine hoist
2. Mine ventilation
3. Dewatering and water system
4. Pressurized air system
5. Sub stations (LV, MV and HV)
6. Conveyors
7. Crushers
8. Ore storage (stockyard system)
9. Crushers
17. Facility/building automation (BAC)
18. Underground comm. network
19. Process instrumentation, positioners & valves
20. Motors & drives systems
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CR
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© ABB Group
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Boliden Mineral – Garpenberg 2.5 Many autonomous systems for different purposes in Garpenberg
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ABB Ability Mine Ventilation Ventilacion basada en demanda y optimizacion de la ventilacion en mina
© ABB Group March 6, 2019 | Slide 27
Pais Compañia Projecto / ubicacion Descripcion Status
Suecia Lundin mining Mina Zinkgruvan Sistema de control System 800xA con AC400 y comunicación via power
cable. Aprox. 65 ventiladores.
En operación desde antes del 1999
Suecia Boliden Renström/Petiknäs Basado en Sistema de control ABB AC400 and communicación via power
cable y ABB Smart ventilation
En operación desde antes del 1999
Suecia Boliden Mina Kristineberg System 800xA y tecnologia ABB Smart ventilation. Aprox. 55 ventiladores. En operación desde el 2007
Suecia Boliden Mina Garpenberg System 800xA y tecnologia ABB Smart ventilation. Integracion complete de
mina y concentradora. 70 ventiladores + expansion con 55 ventiladores 2013-
2014.
En operación desde el 2009
Suecia LKAB Mina Malmberget Sistema de control System 800xA con AC400. Control of ventiladores
principals y compuertas.
En operación desde el 2009
Chile Codelco Andina System 800xA y controladores de terceros via Modbus TCP En operaciones desde el 2009
Canada Vale Mina Totten Sistema de control System 800xA con integracion electrica y drives ABB. En operaciones desde el 2011
Suecia Boliden Mina Kankberg System 800xA y tecnologia ABB Smart ventilation. Aprox 15 ventiladores y en
expansion.
En operaciones desde el 2012
Finlandia AngloEagle Mina Kittelä Tecnologia System 800xA and AC800M/AC500. En operación desde el 2013
Suecia LKAB Mina Kiruna Tecnologia System 800xA and AC800M/AC500. En operación desde el 2014