Diseño de un controlador difuso aplicado a un proceso de flotación de tipo columna en una planta concentradora

Abstract

El proceso extractivo de los minerales sulfurados (cobre, molibdeno, níquel y hierro) se realiza en distintas etapas, que incluyen la extracción, conminación o reducción de tamaños, clasificación de tamaños, procesamiento de minerales utilizando el método de concentración de flotación por espuma, filtrado y finalmente el proceso de fundición para su comercialización. Debido al crecimiento de la demanda y el desarrollo tecnológico, las empresas mineras están al servicio de suministrar materia prima para la construcción de aparatos tecnológicos. Es importante mencionar que para suministrar la materia prima se deben pasar por distintos procesos para obtenerla. El proceso más relevante es la concentración de mineral que hace uso del método de flotación por espuma. La finalidad del proceso de flotación es incrementar la concentración del mineral de interés. El proceso de flotación de minerales por espuma es la etapa de recuperación de mineral fino y es una de las etapas más relevantes en la industria minera. Es un proceso físico-químico que se fundamenta en la adhesión de partículas sólidas (mineral valioso) a burbujas de gas generadas externamente. También es denominado como un proceso discontinuo o (batch) debido a que las características de la materia prima se modifican, cambiando de una condición de operación a otra con el fin de obtener un producto. En este trabajo se desarrolla un estudio innovador de algoritmo de control difuso, algoritmo de control clásico PID y un control PID fraccional aplicado a un proceso de flotación columna utilizado para la recuperación de mineral fino. Se identifico que el proceso de flotación columna que utiliza el método de concentración de minerales por espuma es ineficiente en la recuperación del concentrado de mineral fino debido a dificultades en las mediciones de variables de control y perturbaciones. Para contrarrestar el problema, se propuso diseñar y simular un algoritmo de control difuso aplicado al proceso de flotación columna para controlar el nivel de espuma dentro de las celdas de flotación. Esto se logra mediante variables manipuladas y controladas que están relacionadas con la eficiencia de la recuperación de concentrado de mineral fino. Para la solución del problema se diseñó el algoritmo de control difuso y el control PID clásico, con el fin de comparar ambos algoritmos y validar la eficiencia del algoritmo de control difuso. Se emplearon diferentes criterios de medición de error, como IAE, ITSE, ITAE, ISE, y también se empleó el análisis temporal del sistema. Dichos resultados se detallan en el capítulo 5. Teniendo en cuenta el desempeño gracias a la medición y análisis, se infiere que el algoritmo de control difuso tiene una mejor eficiencia y una mejor respuesta con el punto de referencia. El algoritmo de control difuso podría ser más ´optimo si la sintonización es mejor y la inferencia heurística es ´optima. Por ende, lo que se quiere lograr es mejorar la respuesta del proceso con los parámetros o variables medibles, lo que traerá consigo grandes beneficios económicos a la empresa minera a través de la estabilidad del nivel mineralizado en las celdas de flotación y un gran desarrollo para contribuir en el ´ámbito macro industrial minero.