ventilacion por demanda
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Page 1Rev. 4.0
Tecnologia de Control de Energia, Expandible
Para toda empresa y
Optimizacion de Sistemas Mineros
SmartEXEC
Tecnologia Simsmart
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Simsmart , Un proveedor por mas de 25 años, de productos y soluciones
completas (llave en mano) de: Modelaje Dinamico Multidisciplina para todaempresa, Simulacion y control en „Tiempo Real ‟ en las areas:
• Sector Militar Naval
• Industria Minera
• Industria en General
Los productos y servicios Simsmartcomprenden:
• Ingenieria total de procesos de sistemas
en toda la industria,
• Auditoria completa de sistemas y
analisis de rendimiento
para desafiar el diseño existente
• Modelaje , Simulacion y Analisis de
Rendimiento del Sistema
• Control y Optimizacion en tiempo real
• Sistemas de capacitacion
Quienes son Simsmartnesson Simsmart
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Control Total de Procesos Multidisciplina para la
Empresa , Modelaje Dinamico y Simulacion &
Control en ‘Tiempo Real ’ para: Liquidos
Gases
Ventilacion (OMVOD)
Otros procesos mineros incluyendo: manejo de materiales, airecomprimido, bombas mineras, izaje, fresado, fundicion, etc
Generacion y distribucion Electrica
Controles
Propulsion
Causa & Efecto en logica decisional
”Paquete de Ingenieria” SimsmartCapacidades de Modelaje y Control
Paquete de Ingenieria basado en fisica
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Los siguientes factores han forzado a la industria minera a reaccionar con vigor:
1. Los costos de electricidad en la mayoria de las jurisdicciones se ha elevado enun +60% desde el 2001 hasta el presente y continua subiendo rapidamente
2. El costo energetico constituye mas del 10% de los costos de operacion de la mayoria de las minas, el segundo mas alto despues de la mano de obra
3. La ventilation alcanza hasta un 50% de los costos energeticos de una mina.(Fuente: Newmont Mining CFO :”Compañias auriferas ahorrando energia en
la explotacion “. Editorial del Financial Post, Agosto 24, 2005)
4. Los costos de emisiones de gas/carbon efecto invernadero, se agregaran a los
reportes financieros en el futuro
5. Los costos energeticos pueden establecer la factibilidad de explotar nuevas
zonas de minerales o la de mantenerse en el negocio.
6. La calidad y cantidad del aire aumentan su importancia en regulaciones
de salud y seguridad, siendo impulsores ambientales en todas las
industrias incluyendo la minera
7. Nueva s technologias para lidiar con asuntos comerciales, operacionales, de
salud y seguridad en mineria subterranea, son fundamentales para el
crecimiento de la industria y en algunos casos, la sobrevivencia misma.
ESTADISTICAS MINERAS
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La Oportunidad
• Tipicamente una mina subterranea consumira cerca del 50% de la electricidad disponible en el lugar.• De esta electricidad subterranea, el 50% esta comunmente asociado con ventilacion.• La practica en el pasado ha sido, activar la ventilacion y operar por 24/7/365• En minas remotas con generadores diesel , el costo de esta energia esta promediando
alrededor de $0.23 - $0.29 per kWh• Esta energia produce un residuo de carbon de aproximadamente 0.7 kg CO2(e) per kWh
Mina subterranea tipica
Costo anual promedio de ventilacion
•Primario = $0.52 million
•Secundario = $1.73 million
•TOTAL = $2.25 million
Planta Procesadora15.179 MWh
Planta Chancadora 2.248 MWh
Bombas Agua
Area Subterranea14.032 MWh
VentiladorSecundario
Compresor de aire
Ventilador primario
Dependencias
Luces
PerforadorCampamento14.032 MWh
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Herramienta de planificacion Mina Sub-terranea/Tuneles, Diseño de Ventilacion
Herramienta Regulatoria cumple connormas de Salud y Seguridad (Auto
Archivante)
Integracion de rastreo de Personal y
Maquinaria
Controles de flujo de aire, manual, pro-gramado y automatico
Optimizacion de Distribucion de Aire paramejorar la Produccion
Optimization del uso energetico
Reduccion de CO2 y Oportunidades deBonos de Carbon
La Mina mas Profunda
Toma varios minutos en el
ascensor de alta velocidad del
pique Nº9 para llegar al fondo de la
Mina Creighton, que se encuentra
a mas de dos kilometros bajo la
superficie.
La mina de 105 años es la mas
profunda del hemisferio
Occidental
Creighton.Produccion: Cobre, Niquel,
metales preciosos, abrio en 1901
Operacion: Siete obras,
Pique de 2.175 metros
Empleados: 373
OMVOD EXpandible SmartEXECProductos de Control de Energia
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El control energetico expandible SmartEXEC de Simsmart es un sistema optimizado de
ventilacion minera por demanda (OMVOD), basado en un paquete de software de ingenieria
PROBADO de Simsmart. Suplementa los sistemas basicos de control existentes para
ventilar la mina y esta compuesto por PLCs (Controladores Logicos Programables) con IMHs
(Interfaces Maquina Humano) y control de supervision, estableciendo una demanda
DYNAMICA de ventilacion como funcion del rastreo de maquinaria y/o ubicacion del personal
en TIEMPO-REAL y/o monitoreo fisico de flujo de aire y calidad del aire.
• Esta demanda es distribuida OPTIMAMENTE en las areas de trabajo a travez dela red de ventilacion, en donde la energia requerida para ventilar es minimizada por unfactor de (+50%) satisfaciendo al mismo tiempo la demanda para cada zona.
" El sistema OPTIMIZADO de ventilacion minera opera sobre la base de instru-
mentacion standard para el monitoreo fisico del flujo de aire, y optionalmente, via un modelo
DINAMICO de alta fidelidad de simulacion predictiva para la red de ventilacion minera, en
conjunto con equipos de control emulados tales como, ventiladores, reguladores de flujo de
aire. Esta tecnologia de modelaje se basa en el � � Paquete de Ingenieria � patentado de
Simsmart desarrollado a lo largo de los ultimos 25 años.
• El modelo opcional basado en el �PAQUETE de INGENIERIA � patentado , siemprealcanza un BALANCE de MASA del FLUJO de AIRE, en donde la presion y la densidad son
compensadas segun la profundidad tomando en cuenta los flujos de presion de ventilacion
natural debido a las diferencias de temperatura. Un flujo siempre es re-conciliado con el otro.
Un sistema completo de control de ventilacion minera puede
estar compuesto de una combinacion hibrida de controles fisicos y otros basados en un
modelo. Algunos sistemas puede que no necesiten un modelo de ventilacion en absoluto.
OMVOD ofrece controles adicionales para concentraciones de gas y temperatura de aire.
" Los valores del modelo se cotejan constantemente con los limites de seguridad yse envian a un equipo de control fisico real, via el sistema de control basico..
• Esta simulacion PROBADA, OPTIMIZADA, DINAMICA EN TIEMPO REAL y
Control Minero en Vivo, son exclusivos de SIMSMART y sus
soluciones para la mineria.
SIMSMART - Descripcion General - SmartEXEC(OMVOD) (Optimized Mining Ventilation On Demand )
Palabras Clave:
• Probado– Mas de 25 Años
• Di namico
• Tiempo Real
• Optimizado
• Balance de Masa Optional
• Hasta +/-50% Ahorro Energetico
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– Nivel 1
–HMI Auto-configurado para control manual superficie/remoto
(ventilador on-off, o velocidad prefijada en VDF, % de apertura
Regulador/Damper , Puertas abiertas /cerradas o, % apertura)
– NIvel 2
–Modos de operacion y programa ( basado en tiempo, basado en evento,por demanda, i.e.: pre-quemada, post-quemada, comienzo de turno,alta concentration de gas)
– Nivel 3
– Flujo automatico Superficie/Remoto , concentracion de gas ycontrol de temperatura (damper, regulador, o modulacion delventilador de acuerdo a mediciones fisicas de flujo), calculos omodelo opcional de calculo de flujo.
–Nivel 4
–VOD (Ventilacion por Demanda), cobertura de zonas de acceso entrada/salida o, cobertura y rastreo total )
–Nivel 5
–Optimization de la distribution del flujo de aire y consumo energetico enventiladores de superficie
* (Ahorro de Energia estimado, basado en Resultados Generados por Modelos de Datos Mineros)
Implementacion y
meta de
Ahorro Energetico
$Hasta un+/-10%*
$$Hasta un+/-30%*
$$$Hasta un+/-50%*
Smart EXEC, 5 nivelesde Opciones Expandibles
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Fase 1
Ingenieria Preliminar Fase 1- Estudio de
Evaluacion (+/-30%)
Fase 1b - Estudio de Factibilidad (+/-10%)
Evaluacion encaminada a Factibilidad, analisis preliminar de la oportunidad de negocio, ahorros, alcance y costos de implementar la solucion completa de SmartEXEC con los siguientes productos:• Especificar Requisitos del Sistema y evaluacion del proyecto• Ahorros, Presupuesto estimativo • Costo fijo para fases 2a y 2b del proyecto• Estimacion aproximada del presupuesto para el costo del proyecto
Fase 2a
SMARTEXEC Ingenieria detallada de produccion
Fase 2b
Aprovisionamiento de
equipos e instalacion.Ingenieria detallada
Fase 3
Instalacion del sistema y puesta
en marcha
Fase 4
Soporte del sistema
• Soporte remoto y/o en terreno para mantencion y apoyo• Asistencia en diagnostico de problemas • Solucion de problemas• Renovaciones y mejoras• Deteccion de fallas
• Revision de los Requisitos del Sistema y aceptacion• Revision Critica del Diseño y aceptacion• Plan de pruebas y pruebas de aprobacion por la fabrica,
procedimientos, revisiones y aceptacion• Pruebas de aprobacion por la fabrica y aceptacion del sistema• Modelo de ventilacion SmartEXEC , controles, optimizacion,
programas, configuracion, IHMs y capacidad analisis de rendimiento
• Fases 1 y 2a productos a entregar• Reconocimiento fisico de la mina
• Entrevistas con ingenieros de ventilacion y operaciones
• Confirmacion de costos esperados del sistema completo incluyendo costos de instalacion
• Presupuesto detallado incluyendo costo de aprovisionamiento fijo mas instalacion para Fase 3
• F ases 1, 2a y 2b Productos a entregar
• Aprovisionamiento, instalacion, puesta en marcha y capacitacion para los VDFs, instrumentacion, regulacion automatica de flujo, ABB DCS
e integracion del modelo SmartEXEC al sistema de control ABB
• I ntegracion del SmartEXEC al sistema de control ABB
• I nstalacion del sistema , alistamiento, partida y ajustes del modelo de acuerdo a planimetria de ventilacion
• Prueba de Aceptacion in Situ y aceptacion final del sistema.
• Sistema instalado• Contrato de apoyo tecnico
• Plan de desarrollo Mina/Tunel
• Diagrama de ventilacion Mina/Tunel (planos, detalle de niveles y estocada de extraccion )
• Lista de equipos o ventiladores, reguladores y maquinaria, conteo de personal
• Costos energeticos• Entrevistas con ingenieros de ventilacion y operaciones
• Fase 1 Producto a entregar• Informacion detallada de parametros y comportamiento de todos
los equipos
• Escenarios de operacion
(maquinaria, turnos, pre-quemada, post-quemada, programas.• Entrevistas con ingenieros de ventilacion y operaciones
SmartEXECFases del Proyecto
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Nivel deImplementacion
Descripcion del Nivel de Control Control Convencional ( mediciones fisicas)
Control Basado en Modelo( mediciones calculadas)
Balance de masa del flujo en toda la mina con presion, tem-peratura, densidad y resistencia del aire como una
funcion de la profundidad
Nivel 1 Control Manual : IHM inteligente para control remoto/superficie(ventiladores on/off, o velocidad preestablecida en VDF, puertas controlables. reguladores/dampers,(moderadores))
Standard Opcional
Nivel 2 (opcional)Control de eventos y horarios : Basado en tiempo, señal limite , por demanda,i.e.: aireado, parada, pre quemada, post quemada,comienzo de turno, alta concentracion de gas, …
Standard Opcional
Nivel 3 (opcional) Control de Flujo, concentracion de gas y temperatura Standard Opcional
Nivel 4 (opcional)
Control de Flujo via calculos de demanda de ventilacioncomo una funcion de la ubicacion del personal y de las maquinas con su status (operacion) ,(enlace con sistema derastreo e identificacion) (cobertura de zona portones de acceso, hasta cobertura de rastreo total)
Standard Opcional
Nivel 5 (opcional)Control de Optimizacion : Distribution del flujo de aire y energia de ventiladores de superficie
Standard Opcional
Implementacion
Expandible
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ControlManual
y
Monitoreo
Aire
Flujo
GasesTempUbicaciony status
de vehiculos
Ubicaciondel personal
Ventiladoresprincipales
Ventiladores
auxiliares y
de refuerzo
Reguladores,
dampers
y puertasInstrumentos Distintivos
y rastreo
Sistema de Automatizacion
modelo ventilacion OMVOD
Calculo dedemanda por zona
Calidadde aire &control
temperat.
Reguladores,
dampers, vent.aux.
y control de venti...de refuerzo
Control
ventilador
superficie
Control deflujo minimo y otro limites
Distribution deaire y optimizadorde consumo devent. de superficie
Eventos y programas Control Autom. flujo
VOD
VOD
Control Autom. flujo
o
Sistema SmartEXECImplementacion en 5 niveles
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Control y Optimizacion
en Tiempo Real Sistema
Emplazable
Reacondicionar
y Renovar
Requerimientos
Diseño Detallado
y
Funcional
Diseño
Conceptual
Definiciondel
ProductoSistemas
Validados
PruebaVirtual
Analisis de
Rendimiento
Sistemas
Operacionales
Simulaciones
de entrenamiento
Diagrama de implementacion de SmartEXEC
Diseño Analisis y Pruebas
Capacitacion de OperadoresControl y Optimizacion
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Vents, Reguladores, Sensores flujo, Sensores calidad de aire
Manipulacion / Medidas
Calidad de aire, flujo de aire, ubicacion de personal, ubicacion de
maquinas y status, velocidad vent, posicion o flujo de regulador
Optimizando control de bucle
Calculo de demanda de flujo, programas
Control de Supervision
Distribution de flujo por nivel ,
tareas programadas
Control
economico
dinamico
Programacion de energia,
de vent. de superficie
Control de bucle simple
Flujo aire vent, flujo aire de regulador, programas,Seguridad en terreno, enclavamiento en terreno,permisibilidad
Proceso de Ventilation
DCS
y
PLCsSistema de
Rastreo Dinamico
HMI integrated en OMVOD
• Integra rastreo, monitoreo,
controles and optimizacion
• Superficie, Subtarranea y Web
• Se autoconfigura segunevolucion de la mina
Interface de configuracion OMVOD:
• Diagrama de Ventilacion
• Ventiladores y Reguladores
• Parametros de Control
• Maquinaria
• Personal
• Reports de Configuracion
Arquitectura completa de comunicacion Cliente-Servidor
Motor OMVOD en tiempo real
• Integracion de rastreo
• Calculo demanda de aire
• Modelo de ventilacion de
alta fidelidad
• Controles y optimizacion
• Tareas programadas
Arquitectura SmartEXECJerarquia de Control del Proceso General
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Ejemplo de Modelo nivel 5 Ahorro Energetico anual de $ 2,523,475(59%)** ( Basado en Datos Operacionales de Mina )
1@$1
22@$
3
cfmcfm
cfmcfm
TCpmq
Ubicacion
Potenciadel vent.
rateada en(KW)
%
de velocidad
Velocidadventilad.
(real) RPM
Potenciareal delvent. en
(KW)
cabezal del
vent.
Procedimiento Standardde Operacion de Minas
Velocidadventilad. (rateada)
RPM
Identificacionde
ventilador
Vent.1 INVent.2 INVent.3 IN
Vent. 1 OUTVent. 2 OUT
InyectorInyectorInyector
ExtraccionExtraccion
%%
Potencia Total (KW)
Costo por KW ($)Costo Electrico Total de Operacion de los Ventiladores
Ahorro versus ($) rateados
Ahorro versus (%) rateado
Ahorro versus procedimiento standard de operaciones ($)
Ahorro versus procedimiento standard de operaciones (%)
Numero de Ventiladores Operando De un maximo de:
SmartEXECOptimizador Dinamico de Energia
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Los Desafios del Exito
Desafio Status/Plan
Expectaciones de mineros experimentados, que la ventilacion parta y
se mantenga funcionando.
Se requiere un cambio cultural de los mineros coneducacion constante sobre los beneficios globalesdel sistema Dinamico OMVOD . Enfasis en Salud ySeguridad
Legislacion Archivamiento Dinamico de la calidad del aire, etc
permitira validacion o desafio a la Legislacion actual.
Inspectores de Minas Inclusion en validacion y proceso de implementacion.
Restricciones del Capital Validacion inicial del IRR (tasa de rentabilidad interna) yROI (rendimiento de la inversion) usando el modelo desimulacion para confirmar la proposicion empresarialdel OMVOD Dinamico
Falta de certeza en el modelo antes de aventurarse en el cambio Validar/desafiar el Modelo de Simulacion antes de laimplementacion. Esquema de implementacion gradualen 5 niveles para asegurar grado de certeza.
Aplicaciones rudas de equipo “fragil” Seleccion e instalacion de equipos ya probados enminas, con software redundante y a prueba defallas
Disponibilidad de ejemplos de componentes integrados Disponibilidad de referencias OMVOD DinamicoSimsmart , para instalacion en minas.
Salvedades y Precauciones
Trabajos de alta temperatura con calor residual significativo en la roca pueden rebotar muyrapidamente durante periodos sin ventilacion. Expulsion de gas de tronadura …
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0
20
40
60
80
100
Contro
l de
Super
ficie
Sin C
ontrole
s
Contro
l Pro
gram
ado
Beneficios Escalonados Simplificados SmartEXEC Ahorros de Consumo de Energia Estimativos
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Con full
SmartEXEC
OPEX Produccion
Hoy
Meta de Beneficios SmartEXEC
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