Las bombas centrífugas horizontales que operan en los circuitos de molienda SAG y de bolas trabajan bajo condiciones altamente exigentes, transportando pulpas abrasivas con elevadas concentraciones de sólidos. En este contexto, el agua de sello cumple una función esencial: protege los sistemas de sellado, evita el ingreso de pulpa hacia las partes móviles de las bombas y prolonga su vida útil.
Una disminución en la presión o el caudal de agua de sello puede generar desgaste acelerado, fugas, daños en sellos e incluso la detención no programada de equipos críticos para la continuidad operacional de la planta. Por esta razón, disponer de información confiable y en tiempo real sobre el estado de la red de agua de sello se vuelve una necesidad operacional más que una mejora opcional.
El desafío
En una importante operación minera aurífera de la Región de Atacama, el sistema de agua de sello de las bombas de proceso del área de molienda presentaba una necesidad creciente de monitoreo y control para asegurar la disponibilidad de los equipos críticos asociados a los molinos SAG y de bolas.
Las bombas de agua de sello tienen la misión de suministrar agua limpia a presión controlada hacia el sello de las bombas Warman de pulpa, evitando el ingreso de partículas abrasivas a la caja de estopero. Una disminución de presión o caudal puede provocar desgaste prematuro, fugas, daños en empaquetaduras o sellos mecánicos, e incluso la detención no programada de equipos esenciales para la continuidad operacional.
La operación requería conocer en tiempo real las condiciones hidráulicas de la red, disponer de alarmas tempranas ante desviaciones y controlar automáticamente la presión de suministro para adaptarse a las variaciones de demanda del proceso.
Disponer de información confiable y en tiempo real sobre el estado de la red de agua de sello se vuelve una necesidad operacional más que una mejora opcional.
La solución implementada
El proyecto contempló la construcción e implementación de una sala eléctrica acondicionada de acuerdo con los estándares de la industria minera, incorporando sistemas de fuerza, control, comunicaciones y monitoreo centralizado en el sector nivel -1 de molienda. Dentro de la nueva infraestructura se incorporó:
- Estación remota de control basada en PLC industrial y módulos de entradas y salidas remotas (Remote I/O).
- Comunicación redundante mediante fibra óptica hacia el PLC maestro de planta.
- Integración completa con el sistema SCADA y la plataforma de supervisión existente.
- Sistema de variadores de frecuencia (VDF) para el control de velocidad de las bombas de agua de sello.
- Estrategias de control orientadas a mantener la presión de suministro dentro de los rangos operacionales definidos.
- Sistema de alarmas, tendencias e históricos para soporte a la operación y el mantenimiento.
La instrumentación implementada permitió monitorear variables críticas tales como presión de descarga, presión diferencial, caudal de suministro, estado operativo de las bombas, frecuencia de operación de los variadores y alarmas de baja presión y bajo caudal. Además, se incorporaron sistemas de piping e instrumentación que permiten una adecuada aislación, mantenimiento y calibración sin afectar la continuidad operacional.
Del diseño al terreno: alcance ejecutado
La ejecución en terreno siguió la secuencia natural de un proyecto eléctrico-instrumental de esta envergadura: tendido de nuevas escalerillas porta conductores (EPC), instalación de la nueva sala eléctrica, montaje de instrumentación de campo, conexionado de las bombas de impulsión, tendido de cableado de fuerza, control y fibra óptica, instalación de tableros en terreno y modificación del cubículo de CCM destinado al proyecto.
- Levantamiento de ingeniería: evaluación de ruta, cálculos justificativos de cableado, EPC y malla de tierra, y cubicación de materiales.
- Montaje de escalerillas porta conductores: diseño, fabricación e instalación de soportación, y tendido de EPC de fuerza, control y cable desnudo.
- Instalación de la nueva sala eléctrica: preparación de terreno, coordinación de envío y descarga, y fijación definitiva.
- Tendido de cables de fuerza, fibra óptica para comunicación de PLC y VDF, y cableado de control e instrumentación, con sus respectivas pruebas de aislación.
- Instalación y conexionado de tableros JB de instrumentación, tablero partir/parar, transmisores de presión (PIT) y de caudal (FIT), fusionado de fibra óptica y conexión de la válvula de control.
Proceso de pruebas y puesta en marcha
El cierre de la etapa de montaje se validó mediante un proceso de pruebas estructurado: primero pruebas de instrumentación, motores en partida local y tableros instalados en terreno, y luego pruebas de instrumentación y motores en partida remota desde la sala de control, junto con la certificación de las comunicaciones del sistema de red. Como parte de la puesta en marcha también se midió la resistividad del suelo posterior a la instalación de la malla de tierra, obteniendo valores conformes con la normativa vigente.
Control automático de presión mediante VDF
Uno de los principales desafíos del proyecto fue mantener estable la presión de agua de sello frente a las variaciones de demanda generadas por la operación de las distintas bombas de proceso. Para ello se implementó un sistema de control automático basado en variadores de frecuencia que ajustan continuamente la velocidad de las bombas de agua de sello.
Esta estrategia permite:
- Mantener la presión requerida en la red de forma estable.
- Reducir los consumos energéticos del sistema.
- Disminuir los esfuerzos mecánicos sobre los equipos.
- Optimizar la vida útil de las bombas y los componentes hidráulicos.
- Adaptar automáticamente la producción de agua de sello a la demanda real del proceso.
La utilización de variadores de frecuencia, definidos ya desde la etapa de ingeniería, fue considerada además una medida de eficiencia energética y de optimización operacional dentro del diseño del sistema.
Beneficios para la operación
La implementación permitió transformar una red crítica de servicios auxiliares en un sistema monitoreado y controlado en tiempo real. Entre los principales beneficios obtenidos destacan:
- Mayor disponibilidad de las bombas de proceso del área de molienda.
- Reducción del riesgo de fallas asociadas a la pérdida de agua de sello.
- Detección temprana de condiciones anormales en la red hidráulica.
- Mejor capacidad de análisis para mantenimiento basado en condición.
- Optimización energética mediante control de velocidad de las bombas.
- Integración completa con la arquitectura de automatización existente (PLC maestro y SCADA de planta).
- Mayor confiabilidad operacional del circuito de molienda en su conjunto.
Ingeniería aplicada a la confiabilidad
Este proyecto demuestra cómo la integración de hidráulica, instrumentación, automatización industrial, comunicaciones y control avanzado puede transformarse en una herramienta concreta para aumentar la confiabilidad de activos críticos en minería. Desde el levantamiento inicial en terreno hasta la puesta en marcha remota validada con pruebas finales, cada etapa estuvo orientada a un mismo objetivo: que el agua de sello nunca deje de proteger a las bombas que sostienen la producción.
En CKF Soluciones continuamos desarrollando proyectos orientados a mejorar la disponibilidad operacional, optimizar procesos y generar información de valor para la toma de decisiones, aportando soluciones de ingeniería integradas para los desafíos de la minería moderna.
