UNIVERSIDAD CATÓLICA DE  VALPARAÍSO - FUNDACIÓN ISABEL CACES DE BROWN
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Monitoreo de Niveles para un Horno Convertidor tipo Teniente

El Convertidor Teniente (CT) es esencialmente un reactor que toma material en procesamiento con una cierta ley (porcentaje de cobre) y libera material con una ley superior (Metal Blanco), obviamente acompañado con la liberación de otros elementos tales como gases y elementos de baja ley (escoria). Durante la operación del CT la identificación de los elementos que participan (Metal Blanco - escoria - gases) es un paso de vital importancia pero que lamentablemente se encuentra implementado con posterioridad al proceso y sin un control adecuado.

El objetivo que se plantea en este proyecto es la utilización de la tecnología Termográfica como método de monitoreo de la operación del Convertidor Teniente. Para esto se plantea la implementación de una cámara termográfica cuyas imágenes sean analizadas en línea por un computador que entregue los resultados de manera adecuada y visualizables por Internet, permitiendo una optimización no sólo de esta etapa del funcionamiento sino también de la operación en total.

El alto nivel de ruido que se presenta en las imágenes que son entregadas por la cámara termográfica es la mayor dificultad a enfrentar, por lo que la búsqueda del filtro óptimo y la operación de éste es el núcleo del desarrollo de este proyecto, el cual para observar su comportamiento fue validado en terreno con resultados positivos.

Descripción Física del CT

El Convertidor Teniente es un reactor cilíndrico horizontal de dimensiones que varían entre los 3,8 y 5 [m] de diámetro y entre 14 y 22 [m] de longitud (5 [m] de diámetro y 22 [m] de largo en el caso de los Convertidores de Codelco -Chuquicamata).

El casco se fabrica en placas de acero especial y resistente a deformaciones por el sometimiento a carga permanente y con altas temperaturas. Interiormente está revestido con ladrillos refractarios que contienen cromo y níquel.

Existe una cantidad cercana a las 50 toberas en la zona posterior del casco. En su gran mayoría son destinadas a la inyección de aire y oxígeno, dejando unas 4 dedicadas a la penetración del concentrado seco al interior del CT.

Situación Física Interna del CT

Debido a la diferencia de densidades entre el Metal Blanco y la escoria, se genera la separación de fases, tal como se indica en la figura.

Al realizar un corte imaginario al CT de tal manera de observar la situación física interna de éste, nos encontraríamos en primera instancia con el borde inferior del Convertidor, el cual está constituido por una capa de acero y ladrillos refractarios. Estos últimos sufren un desgaste continuo debido a las condiciones existentes dentro del reactor. Inicialmente el espesor inferior del CT mide unos 50 [cms], medida que comienza a disminuir con la utilización del horno.

Durante la operación el nivel que alcanza el Metal Blanco varía entre 1.00 [m] y 1.30 [m] aproximadamente. El descenso del nivel es debido al sangramiento de MB y el aumento a la inyección continua del material por las toberas.

Con la escoria sucede algo similar manteniendo un nivel aproximado de 40 [cms] con una variación de unos 10 [cms] según el estado de operación del CT.

El estándar utilizado por Codelco para la operación de un Convertidor de las dimensiones especificadas indica que en el momento en que el nivel de Metal Blanco alcanzado se encuentre cercano a 1.20 [m] es posible realizar el sangrado del material.

El método utilizado actualmente (introducción de una barreta metálica que es corroída por el MB) presenta innumerables inconvenientes. Un mejoramiento en el sistema de medición puede traer consigo una variedad de beneficios no sólo en la operación del CT, sino también en la producción del cobre

Diagrama de Operación

La operación completa de este sistema, consta de una cámara termográfica cuya señal de video es capturada y procesada, entregando los resultados a traves de la red a la interfaz del usuario.

Captura de la señal proveniente de la Cámara Termográfica

La gran mayoría de las cámaras termográficas existentes en el mercado tienen la capacidad de enviar la información captada a través de una señal de video.Esta señal, por lo tanto es factible de recibir por una tarjeta capturadora instalada en un PC.

Traspaso señal de video - Imagen

Existe un programa que permite analizar la información recibida por la tarjeta capturadora, de esta manera se permite captar las imágenes provenientes de la cámara, para así procesar la data y guardar estas imágenes como matriz de píxeles según un formato de archivo adecuado.

En este programa es factible de regular el intervalo de captura y también el formato del archivo de imágenes a entregar. Para nuestro caso el intervalo de tiempo puede fácilmente ser superior a los 3 minutos, debido a que el proceso estudiado no presenta variaciones notables en tramos de tiempos inferiores.


Procesamiento de la Imagen:

1 Plataforma Computacional

La plataforma escogida para montar todo el sistema de monitoreo fue el Sistema Operativo LINUX.

Esta decisión se basa en el mejor rendimiento que demuestra este sistema operativo en los procesos multitareas. Recordemos que el servidor a utilizar debe capturar la imagen de la cámara y procesarla en forma continua, entregando los resultados del procesamiento de las imágenes usando el Servidor Web instalado en este mismo computador.

2 Visualización en Internet

El lenguaje HTML (HyperText Marked Language) posee la inconveniencia de ser estático en su presentación. En internet, más allá de las animaciones originadas por Gifs Animados u otro tipo de herramientas, nada de lo dinámico es producido por las características del lenguaje HTML.

Ante la necesidad de presentar los resultados de manera gráfica, se optó por interfaz en SVG.Con este software es factible leer los archivos con la información y entregar un gráfico dinámico, es decir que varía en el tiempo según la llegada de nuevos datos.

Un ejemplo de interfaz para este experimento se muestra en la siguiente imágen: