18/01/2011

1

APALANCAMIENTO DE

PROYECTOS UTILIZANDO

HERRAMIENTAS SIX-SIGMA

REFINERIA ELECTROLÍTICA

CODELCO NORTE

2CODELCO

RESUMEN EJECUTIVO

PROYECTO DISMINUCIÓN SCRAPSProyecto: Disminución del porcentaje de Scrap en el proceso de

electrorrefinación (ER).

Cambio en el proceso: Optimizar el proceso ER en sus parámetros

relevantes para permitir disminuir el porcentaje de scrap.

Beneficio Neto del Proyecto: KUS$ 5.600

El test T indica que las

medias son estadísticamente

distintas después de la

mejora y no hay evidencia

estadística para concluir que

las varianzas son distintas

pese a que visualmente

se observa también una

importante disminución.

% Scraps: De 23,2 a 19,5 %3128252219161310741

30,0

27,5

25,0

22,5

20,0

17,5

15,0

Controles Sección 1: Antes; 2:Despues

Scra

ps (

%) _

X=23,19

_X=19,49

UCL=29,90

UCL=22,59

LCL=16,47 LCL=16,38

1 2Carta % Scraps en el tiempo Antes y Despues Mejoras 2008

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2

¿QUÉ ES UNA REFINERÍA

ELECTROLÍTICA DE

COBRE?

4CODELCO

SITUACION ACTUAL REFINERIA ELECTROLITICA

REF Nº2

CATODO

PERMANENTE

FUNDICIONES

EXTERNAS

TTE, ALT

VENTAS

BARRO ANODICO

DESCOBRIZADO

COBRE EXTERNO

BLISTER FUNDICION

REFINERIA (FPO)

FUNDICION DE

CONCENTRADO

PLAMEN

DESCARTE SOLUCIONES

A OXIDOS

ERR STDRECHAZO

PATIO de

EMBARQUECCC-P

ANODO

COMERCIAL

CATODO

RESTO de

ANODO

DIAGRAMA de

PROCESO

SALA

MAQUINAS

RESTO de

ANODO

PAQUETES DE CÁTODOS

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GRANDES DESAFIOS AÑO 2008:

DISMINUIR EL PORCENTAJE DE RESTOS DE

ANODOS EN EL PROCESO.

RESOLVER EL PROBLEMA DE VERTICALIDAD DE

ANODOS EN EL PROCESO.

DISMINUIR EL RECHAZO CATÓDICO.

AUMENTAR LA DENSIDAD DE CORRIENTE SIN

IMPACTAR EN LA CALIDAD CATÓDICA LOGRADA.

6CODELCO

DIAGRAMA DE PROCESO ANTES

PROYECTO

Barro anódico

Descobrizado

25 % Ag; 0,2 % Au

1 % Cu

17 l/min

Recirculación

electrolito

Lixiviación

Barro anódico

Cu

Au

Ag

Sb

Se

Recolección

Barro anódico

64ºC

45 gpl Cu++

200 gpl H+

Energía Eléctrica

Celdas: : 1668

D.C. : 280 A/m2

Efic : 95 - 99%

Cons En: 300 kwh/t

Cátodo comercial

160 kg

99.99 % Cu

Resto de ánodo

Peso 97,4 kg.

99.7 % Cu

23,2 % Scraps

MISIÓN:

Disminuir el % Scraps

y así aumento peso del

Cátodo.

Anodo de Cobre

420 kg.

99.7 % Cu

Ag, Au,

Se, As,

Sb,

Cátodo Permanente

45 kg

Acero inoxidable

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4

7CODELCO

32,530,027,525,022,520,017,515,0

99

95

90

80

70

60

50

40

30

20

10

5

1

%_Scraps

Po

rce

nta

je (

%)

26,0

4

90

23,1

9

50

20,3

310

Mean 23,19

StDev 2,229

N 11

AD 0,480

P-Value 0,185

Normal - 95% CI

Gráfico de Probabilidad del % Scraps Línea Base Proyecto

Los datos indican buen comportamiento respecto a una distribución

Normal y el 80 % de los datos están entre 20,33 y 26,04 %.

8CODELCO

Lógica usada para determinar qué causa que no podamos

disminuir el porcentaje de scrap

SABIDURÍA DE LA ORGANIZACIÓN

Todo evento que provoca un aumento de corto circuitos o condiciones

operacionales fuera de control impacta en la eficiencia del proceso

de electrorrefinación, lo que implica que el ánodo se disuelve menos y

el porcentaje de scrap aumente respecto a estándares internacionales.

Si los electrodos vienen con deficiencias físicas ya sea por falta de una

definición de estándar en la preparación de éstos en las máquinas

de procesamiento implicará un aumento de corto circuitos y/o una

distribución de corriente deficiente en celdas.

Si en la nave no están las condiciones operacionales para asegurar

que los electrodos estén de acuerdo a estándar estos provocarán un

aumente de corto circuitos o caídas masivas de scrap impidiendo

optimizar el peso del resto de ánodo.

FASE ANÁLISIS

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5

9CODELCO

(Scraps)

de Anodos

% de Restos

Dismunición

Entorno

Mediciones

Métodos

Material

Máquinas

Personal

Hay selección de ánodos en Patio

Mantenimiento realiza buen trabajo

mantenimientoSe entregan máquinas a

contactos en insp y renovSe realizan actividades limpieza

MDC´sLimpian contactos de blanks las

Prensan bien MPA´s

Fresan bien MPA´s

Pesan bien MPA´s

a celda Ingreso de blanks pandeados

Variable (> 115 mm)Altura Oreja - Cuerpo Anodo

el ánodoAlto Contenido de Oxígeno en

Acuñado el Cuerpo del ánodo

Bajo Peso del ánodo

trabajo: 17 +/- 3 lpmFlujo a celdas en el rango de

temp electrolito en celdas 54°CEnergización de sección con

Se limpian contactos interceldas

sección energizadaEvitar lavado de celdas con

contactos aisladosHay herramientas para limpiar

inspección Hay disponibilidad de nave para

en MPA adecuados para fresar ánodosSe realizan mantenimientos

espesores de ánodo en MPAadecuados para medirSe realizan mantenimientos

MPAcontrastaciones en básculasSe realizan ajustes y

ante emergencias operativasSe dispone de bomba stand by

variabilidad en flujo a celdaBombas opera con alta

mm)estándar (largo cátodo: 1210Altura de compuertas fuera de

KACorriente Acumulada que 330Corte Sección a menor

Diagrama de causa y efecto

Todo evento que disminuye la eficiencia de corriente en el proceso

implica aumentar el porcentaje de scraps al final del ciclo catódico.

10CODELCO

¿Cómo abordamos los temas?

Con una visión de cómo sucede el proceso:

Electrodos: calidad física y química: peso, geometría, oxígeno,

Verificar los estándares de fabricación del ánodo.

Máquinas: mantenimiento y operación de acuerdo a diseño.

Nave: corriente acumulada por ciclo, distribución de corriente y

posicionamiento de electrodos en celda de acuerdo a diseño.

Se generan tres planes de trabajo para atender las causas:

1) Estandarización de los electrodos.

2) Estandarización de las máquinas.

3) Estandarización de la nave.

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6

11CODELCO

Revisión Diciembre 2008: 100 % Actividades planificadas realizadas.

ESTANDARIZACIÓN MPA´S

Revisión y corrección de estándares de Operación vs

Diseño.

Recomendaciones para el Plan de Mantenimiento de las

máquinas preparadoras de ánodos.

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7

13CODELCO

TOPES OREJAS DEBEN

ESTAR 5 MM AFUERA

C/R A LOS TOPES CUERPO.

LOS TOPES OREJAS Y

LOS TOPES CUERPO DEBEN

ESTAR ALINEADOS PARA

REALIZAR UNA BUENA

CALIBRACIÓN.

Topes Cuerpo

Topes Oreja

14CODELCO

ESTACIÓN DE PRENSADO DE OREJAS VERTICAL

Sector derecho con 3 mm de desfase

respecto a una horizontal.

Personal mecánico regula con topográfo

altura de los platos de fresado.

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15CODELCO

ESTACIÓN DE FRESADO:

Torre Derecha con juego de 8 mm

Torre Izquierda con juego de 3 mm

Personal mecánico levanta planos

y repara en forma provisional la

Estructura abocinada.

Posteriormente personal mecánico

nivela marcos y altura de fresado.

1522 mm altura Marcos.

1525 mm altura Fresas.

16CODELCO

ANODO PREPARADO POR MPA

MALA VERTICALIDAD

CAUSA : ANODO NO FRESADO

ACCIÓN INMEDIATA:

FRESAR EL 100 % ANODOS.

18/01/2011

9

17CODELCO

ANODO FRESADO AMBAS OREJAS ANODO CON VERTICALIDAD CORRECTA

18CODELCO

Recomendaciones para Mantenimiento y Operación:

• Incluir en las Intervenciones de Mantenimiento Programado, la revisión de:

- Posición y Alineamiento de los topes

- Calibración con ánodo patrón

- Alineamiento de los platos prensado orejas

- Ajuste de alturas de marcos y fresas

• Incorporar Sensor “Detección de Fresado” en las torres de Fresado.

• Incorporar muestreo diario de Verticalidad a todas las MPA´s.

• Incorporar revisión visual por turno de las estaciones del carrusel por operadores MPA.

18/01/2011

10

20CODELCO

Días Observaciones

Equipos A B C A B C A B C A B C

Máquinas

MDC1 1 1 2 1 2 A: Regulación fresado

Y Y B Y B B: Limpieza boquillas

MDC2 1 1 2 4 8 8 C: Aire acondicionado

Y Y B Y + Z E S M O D: Desarme y limp Clamp's

MDC3 1 2 1 1 E: Mant. eléctrico

Y B Y Y F: Mantenimiento SAE

MDC4 1 2 1 1 G: Equipo fuera de servicio

Y B Y Y H: Eliminación condición subestandar (terceros)

MPA1 0,5 0,5 1 0,5 0,5 1 0,5 0,5

A A Y A A Y A A J: Trabajos mejoramiento VCP

MPA2 1 8 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 K: Calibración estación prensado cuerpo (O y S)

Y O S A A A A A L: Trabajos estructurales

MPA3 0,5 0,5 1 0.5 0,5 1 0,5 0,5 M: Mant. mecánico

A A Y A A Y A A

MLS1 O: Mant. oleo hidráulico

P: Control verticalidad SIP

MLS2

R: Inspección técnica

MIB S: Mant. Sistemas de Control

SUBGERENCIA REFINERÍAS

PROGRAMA TETRA MANTENIMIENTO 4 DÍAS SEMANA 01-1

Miercoles 31 Jueves 01 Viernes 02Martes 30

El Programa de Mantenimiento preventivo está implementado para

Atender todas las áreas de Refinería: Máquinas, equipos, circuitos, etc.

Programa auditable por contar la Subgerencia con Certificación ISO

9001:2004.

ESTÁNDAR DEL ANODO

Cumplimiento del Peso solicitado: 420 kg +/- 7 kg.

Cumplimiento Selección Anodos en Patio de Almacenamiento.

Dimensiones críticas bajo control: base oreja a lomo cuerpo.

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22CODELCO

ANÁLISIS ESTADÍSTICO PESO ANODOSDescriptive Statistics: MPA_1_Mayo_2008

Variable N Mean SE Mean StDev Minimum Q1 Median

MPA_1_Mayo_2008 52159 418,87 0,0225 5,13 344,00 416,00 418,00

Variable Q3 Maximum

MPA_1_Mayo_2008 421,00 539,00

520494468442416390364

LSLTargetUSL

LSL 413

Target 420

USL 427

Sample Mean 418,865

Sample N 52159

StDev (Within) 2,15978

StDev (O v erall) 5,13157

Process Data

PPM < LSL 35295,92

PPM > USL 37136,45

PPM Total 72432,37

O bserv ed Performance

PPM < LSL 3307,23

PPM > USL 82,78

PPM Total 3390,01

Exp. Within Performance

PPM < LSL 126525,73

PPM > USL 56455,51

PPM Total 182981,24

Exp. O v erall Performance

Within

Overall

Capacidad del Proceso Peso Anodo Mayo 2008

Peso Anodo (kg)

Este tema

esta siendo

abordado

por otro

proyecto.

Se solicito

420 +/- 7 kg.

23CODELCO

532504476448420392364336

Peso Anodo (kg)

LSLTargetUSL

LSL 413

Target 420

USL 427

Sample Mean 420,89

Sample N 49381

StDev (Within) 1,7777

StDev (O v erall) 3,92711

Process Data

PPM < LSL 3240,11

PPM > USL 35418,48

PPM Total 38658,59

O bserv ed Performance

PPM < LSL 4,54

PPM > USL 293,80

PPM Total 298,33

Exp. Within Performance

PPM < LSL 22268,84

PPM > USL 59858,37

PPM Total 82127,21

Exp. O v erall Performance

Within

Overall

Capacidad del Proceso Peso Anodo Noviembre 2008

El peso del ánodo que llega a la Refinería continua mejorando su

calidad permitiendo explorar bajar aún más el % de scraps.

18/01/2011

12

24CODELCO

180 mm115 mm

12 mm

38 mm2 mm

13 mmNivel de Caja:

Después de Máquina:

Caso FPS: 5 mm +/- 2 mm

(125 mm +/- 2 mm)

Caso ALT: 12 mm +/- 2 mm

(118 mm +/- 2 mm)

ANALISIS ALTURA LOMO CUERPO AL CONTACTO ANODO

Antes de Máquina:

Caso FPS: 9 mm +/- 4 mm

(119 mm +/- 4 mm)

Caso ALT: 16 mm +/- 2 mm

(112 mm +/- 2 mm)

Se le solicita a la Fundición DCN normalizar situación en sus ánodos

ESTÁNDAR

OPERACIONAL/PROCESO

Cumplir con el estándar de las compuertas en celdas de toda la

nave electrolítica

Cumplimiento con el contenido de oxígeno en ánodos

Cumplimiento con el amperaje acumulado por ciclo catódico

Estándar para el contacto eléctrico

18/01/2011

13

26CODELCO

2352091831571311057953271

2600

2400

2200

2000

1800

1600

1400

1200

Medición en el año 2008 (1: Antes; 2: Después)

Oxíg

en

o e

n A

no

do

(p

pm

)_X=1967

_X=1792

UCL=2532

UCL=2282

LCL=1402

LCL=1301

1 2

Carta Control Oxígeno en Anodos 2008

Mejora el control de Oxígeno: 2000 +/- 600 a 1800 +/- 500 ppm

27CODELCO

Del sistema de Control de Procesos PCS7 Siemens se muestra el cumplimiento

18/01/2011

14

28CODELCO

POSICIÓN DE AJUSTE

DEL BLANK

POSICIÓN DE AJUSTE

Tolerancia de espacio entre

el perno y la base: 4-5 mm

Como máximo

Tolerancia de ajuste entre

barra del blank y la grata: 1 mm

de roce

FASE ANALIZAR MEJORAR

18/01/2011

15

30CODELCO

2

1

1412108642

Cla

sif

95% Bonferroni Confidence Intervals for StDevs

2

1

40353025201510

Cla

sif

Desv. Estándar

Test Statistic 3,16

P-Value 0,141

Test Statistic 1,92

P-Value 0,184

F-Test

Levene's Test

Test for Equal Variances for Desv. Estándar

P-Value > 0,05, por lo tanto, no se rechaza la hipótesis nula de que las desviaciones

estándar son iguales. Por lo tanto, no existe evidencia estadística que permite concluir

que hay una diferencia estadísticamente significativa entre las desviaciones estándares

de porcentaje de restos de ánodos.

31CODELCO

32,530,027,525,022,520,017,515,0

99

95

90

80

70

60

50

40

30

20

10

5

1

% Scrap

Pro

ba

bili

da

d (

%)

26

,85

21

,19

95

19

,52

17

,88

5

23,19 2,229 11

19,54 1,007 8

Mean StDev N

Sin Proyecto

Con Proyecto

Gráfico de Probabilidad del % Scrap

18/01/2011

16

32CODELCO

Cu

Au

Ag

Sb

Se

Recirculación

electrolito

Recolección

Barro anódico

64ºC

45 gpl Cu++

200 gpl H+

Anodo de Cobre

420 kg.

99.7 % Cu

Ag, Au,

Se, As,

Sb, Energía Eléctrica

20 l/min

Cátodo Permanente

45 kg

Acero inoxidable

Cátodo comercial

167 kg

99.99 % Cu

Lixiviación

Barro anódico

Barro anódico

Descobrizado

25 % Ag; 0,2 % Au

1 % Cu

DIAGRAMA DE PROCESO

ANTES/DESPUES DEL PROYECTO

Celdas: : 1668

D.C. : 280 A/m2

Efic : 95 - 99%

Cons En: 300 kwh/t

Resto de ánodo

Peso 92 kg.

23,2 % Scrap

Resto de ánodo

Peso 82,1 kg.

19,5 % Scrap

Celdas: : 1668

D.C. : 300 A/m2

Efic : 95 - 99%

Cons En: 300 kwh/t

APLICACIÓN A LOS

DESAFÍOS PENDIENTES

2008

18/01/2011

17

34CODELCO

RECHAZO CATÓDICO:

• Desde abril a junio se llega a 300 A/m2 en el circuito 14,

circuito que es usado como punta de lanza para conocer y

resolver problemas operativos/proceso asociados al objetivo

de llegar a 320 A/m2, densidad de corriente de diseño del

Proyecto de Modernización de la Nave Electrolítica.

• El rechazo en el período está en niveles superiores al 10 %.

• Se opta por usar las técnicas Six – Sigma conocidas en el

desarrollo del Proyecto Disminución de Restos de Anodos

para eventualmente controlar el rechazo catódico y así

poder seguir aumentando la densidad de corriente.

35CODELCO

No relevante

Importante

Relevante

Irregular

Depósito

Entorno

Mediciones

Métodos

Material

Máquinas

Personal

terreno.Deficiente control proceso de

renovaciones.Deficiencias en las

inspección.Deficiente trabajo de

(fresado).Verticalidad ánodo irregular

deficiente. Calidad Física Blanks

deficiente.Calidad Física Anodo

inadecuadoLavado de contacto

Carguío de ánodos especial

circuitosInspección de CC en los

Energización inadecuada

Estanques No hay desborres de

InadecuadoPreparación de Aditivos

Cambios AQ cátodos

Cambios AQ ánodos

procesoCambios en AQ aguas de

Cambios AQ cobre y ácido

Cambios AQ impurezas

del Insumo AguaCambios en la composición

CorrienteVariaciones en la Densidad

inadecuadoAdición de agua de proceso

irregularDosificación de Aditivos

bajoTemperatura de proceso

Flujo a celda bajo

Diagrama Causa - Efecto Alto Rechazo:

18/01/2011

18

36CODELCO

2712442171901631361098255281

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

Dato en el tiempo

Cl-

(g

pl)

_X=0,03626

_X=0,057UCL=0,06029

UCL=0,07665

LCL=0,01223

LCL=0,03833

1 2

11111

Carta de Control Ión Cloruro en Electrolito 2008 a marzo 2009

FUERA DE CONTROL

(agosto – septiembre)

37CODELCO

17115413712010386695235181

25

20

15

10

5

0

Período Junio a Dic 2008

Po

rce

nta

je R

ech

azo

(%

)

_X=12,80

_X=4,18

UCL=23,06

UCL=8,31

LCL=2,55

LCL=0,05

1 2

Carta Rechazo Catódico Antes y Después Control Ión Cloruro

Proceso ER a Control en calidad, rechazo baja a nuevo estándar.

18/01/2011

19

38CODELCO

NORMALIZACIÓN

DE LA CALIDAD:

ESTADO INICIAL DE

LOS CÁTODOS

CAMBIOS EN EL

PROCESO

39CODELCO

17015313611910285685134171

320

315

310

305

300

25

20

15

10

5

0

Datos Junio a Diciembre 2008 Circuito 14

De

nsid

ad

de

Co

rrie

nte

(A

/m

2)

Re

ch

_Fí

sic

o (

%)

Densidad 1

Densidad 2

Rech_Físico 1

Rech_Físico 2

Variable Clasif

Evolución Densidad Corriente C-14 2008

18/01/2011

20

RESULTADO FINAL 2008:

Mayores ingresos por:

Disminución del % Scraps.

Disminución del % Rechazo Catódico.

Aumento de la Densidad de Corriente en el Proceso.

Aproximadamente MUS$: 20.000