El monitoreo de los niveles de material en las tolvas y los contenedores intermedios a granel es vital para prevenir tiempos de inactividad no programados. Jorge Espinoza, gerente de la industria minera en Emerson, y Jennifer Muñoz, ingeniera de productos en Emerson, explican cómo los transmisores de radar avanzados ofrecen las soluciones más adecuadas para estas aplicaciones desafiantes.

Mantener la continuidad del proceso es fundamental para la productividad y rentabilidad mineras, ya que incluso periodos breves de inactividad no programados pueden tener consecuencias operativas y financieras significativas. El monitoreo preciso y confiable de los niveles de materiales es importante no solo para ayudar a garantizar la continuidad del proceso, sino también para unas operaciones seguras y eficientes.

Sin embargo, las aplicaciones de medición de nivel en el sector minero generalmente no son sencillas, ya que los entornos hostiles, los procesos de rápido movimiento y las superficies irregulares de los materiales plantean desafíos para los instrumentos de medición.

Las tolvas y los contenedores intermedios a granel (IBC) son dos puntos de medición importantes, pero particularmente difíciles de monitorear de manera confiable. Si bien pueden parecer secundarios dentro del proceso más amplio, ambos se sitúan en puntos de transición clave.

Las tolvas controlan el flujo de los materiales al guiar los sólidos, tales como mineral triturado, concentrados y polvos, entre las etapas principales de procesamiento, mientras los IBC suministran los reactivos que permiten que dichos procesos funcionen de manera eficaz.

En las tolvas, los problemas pueden surgir rápidamente. Una pequeña acumulación de material puede derivar rápidamente en una obstrucción total, lo que restringiría o detendría por completo el flujo de mineral. Esto puede obligar a detener los equipos situados aguas arriba, como trituradoras o cintas transportadoras, y desencadenar una cascada de tiempos de inactividad en toda la instalación y, potencialmente, paralizar por completo el proceso de producción.

Por su parte, la falta de visibilidad de los niveles en los IBC puede provocar que los reactivos críticos se agoten o se dosifiquen en exceso. En procesos como la flotación o la lixiviación, esto puede comprometer las tasas de recuperación, perturbar la estabilidad del proceso o incluso requerir paradas temporales para corregir las condiciones.

La importancia de estas aplicaciones implica que requieren más que mediciones de nivel periódicas o aproximadas: exigen soluciones automatizadas que proporcionen datos continuos, precisos y confiables. Por lo tanto, es fundamental que los operadores seleccionen las tecnologías más adecuadas para cada aplicación.

Desafíos del monitoreo de las tolvas

En muchas minas no existe un monitoreo automatizado de las tolvas y las obstrucciones solo se detectan durante inspecciones manuales o cuando el proceso se detiene: un enfoque que resulta ineficiente e introduce riesgos de seguridad adicionales.

Sin embargo, las tolvas presentan una de las aplicaciones más exigentes para la medición automatizada de nivel. Un desafío clave es la ausencia de una superficie estable del material. Dentro de una tolva, el material continuamente cae, se desliza o rebota, lo que crea un perfil sumamente irregular y en constante cambio.

Las tecnologías convencionales de medición de nivel, que suelen estar diseñadas para superficies estables, a menudo tienen dificultades para ofrecer lecturas consistentes bajo estas condiciones.

El propio entorno operativo complica aún más la medición. Las tolvas se colocan con frecuencia aguas abajo de trituradoras o equipos de molienda, donde los niveles de polvo pueden ser extremos.

Las nubes densas de polvo, combinadas con la vibración y el movimiento rápido de materiales, pueden interferir con muchas tecnologías de medición, en particular con los dispositivos por ultrasonido, que dependen de una trayectoria de señal despejada. Con el tiempo, esto puede provocar pérdida de señal, desviaciones y alarmas falsas frecuentes.

Además, la geometría de la tolva presenta limitaciones prácticas. Las tolvas son con frecuencia estrechas, inclinadas y confinadas, con revestimientos o estructuras internas que presentan múltiples superficies reflectoras. Estas características no solo complican la interpretación de las señales, sino que también restringe las opciones de instalación, lo que dificulta el posicionamiento óptimo de los instrumentos.

De la medición al conocimiento de los materiales

A diferencia del monitoreo del nivel de materiales en tanques o silos, el monitoreo de tolvas implica comprender el comportamiento del material en tiempo real. Incluso en un sistema en movimiento, siempre existe una superficie de material medible en cualquier momento dado.

Al realizar un seguimiento continuo a la distancia desde un sensor hasta esta superficie, es posible determinar si la tolva está vacía, si opera con normalidad o si está acumulando material.

Los transmisores por radar sin contacto son ideales para esta aplicación. Estos dispositivos a menudo se montan en la parte superior o lateral de una tolva y emiten señales de alta frecuencia hacia el material. La señal reflejada proporciona una indicación continua de la distancia.

Una señal estable y fluctuante generalmente indica un flujo normal, mientras que una distancia que disminuye constantemente puede indicar acumulación de material. Una lectura persistentemente alta puede indicar una obstrucción.

La tecnología de radar por contacto no se ve afectada en gran medida por el polvo, las turbulencias o los cambios en las propiedades de los materiales, lo que le permite proporcionar mediciones de nivel continuas, precisas y confiables, incluso en condiciones altamente dinámicas.

Además, un ángulo de haz estrecho permite enfocar la medición en el área deseada, al reducir la interferencia de las paredes de la tolva, los revestimientos y las estructuras internas.

Los dispositivos avanzados, como el transmisor de nivel Rosemount™ 3408 de Emerson, se basan en estas ventajas fundamentales e incorporan características diseñadas específicamente para aplicaciones exigentes con sólidos.

Por ejemplo, un algoritmo específico para sólidos permite interpretar las superficies de material en constante cambio, típicas de las tolvas. Igualmente importante es el papel del procesamiento avanzado de señales, que permite al transmisor distinguir entre los reflejos reales del material y los ecos falsos causados por obstrucciones o acumulaciones.

En conjunto, estas capacidades permiten realizar mediciones más estables y confiables, lo que facilita la detección temprana de condiciones anómalas y una operación más confiable del proceso.

Además, la disponibilidad de opciones de comunicación inalámbrica simplifica la instalación en lugares remotos o de difícil acceso, lo que elimina la necesidad de un cableado extenso. Esto resulta especialmente beneficioso en proyectos de modernización, donde añadir nuevos puntos de medición sería costoso o poco práctico.

El despliegue de dispositivos de radar sin contacto proporciona a los operadores mucha más información que los dispositivos tradicionales de nivel puntuales, como los interruptores de paleta o las horquillas vibratorias, que simplemente indican si el material ha alcanzado un punto fijo.

Si bien estos dispositivos son ciertamente útiles para fines de detección básica, no proporcionan la visibilidad continua necesaria para identificar problemas incipientes antes de que se vuelvan críticos.

La disponibilidad de datos continuos transforma el monitoreo de las tolvas de ser una tarea reactiva a una operación proactiva basada en datos, donde las condiciones de nivel anormales activan alertas y permiten a los operadores identificar y prevenir problemas importantes.

Esto se traduce en una mayor confiabilidad del proceso, una reducción del tiempo de inactividad y una mayor seguridad.

Los IBC: pequeños activos, gran impacto

Si bien medir los niveles de sólidos en movimiento resulta particularmente difícil, el monitoreo confiable de líquidos tampoco está exento de dificultades.

Si bien los grandes tanques y silos suelen acaparar la mayor atención en las operaciones mineras, los IBC desempeñan un papel fundamental, aunque a menudo pasado por alto, en el mantenimiento de la eficiencia del proceso.

Estos recipientes relativamente pequeños, utilizados para almacenar y dispensar reactivos, ácidos y otros productos químicos de proceso, son esenciales para el suministro de materiales en aplicaciones como la flotación, la lixiviación y el tratamiento de aguas.

Las consecuencias de una medición de nivel inexacta en los IBC pueden ser significativas. Esto puede dar lugar a una dosificación química ineficiente, al aumentar los costos y reducir el rendimiento del proceso y la recuperación de minerales.

También puede provocar que se agoten los reactivos esenciales que interrumpirían etapas enteras del proceso.

El monitoreo manual sigue siendo habitual en muchos centros, pero este método requiere mucha mano de obra, es propenso a errores y a menudo provoca retrasos en las respuestas. También puede generar problemas de seguridad, especialmente en zonas concurridas o clasificadas.

Los IBC presentan desafíos específicos en la medición del nivel. Su tamaño compacto, combinado con aberturas pequeñas, limita las opciones de instalación, mientras que la presencia de obstrucciones internas como tapas, conexiones o tubos de inmersión puede afectar la precisión y la confiabilidad de las mediciones realizadas con tecnologías automatizadas.

La naturaleza del fluido de almacenamiento añade aún más complejidad. El contenido de los contenedores IBC puede variar ampliamente, desde líquidos limpios hasta sustancias viscosas o químicamente agresivas.

Pueden presentarse vapores, espuma y condensación, todo lo cual puede afectar negativamente a ciertas tecnologías de medición.

Los dispositivos que se basan en el contacto son especialmente vulnerables en estos entornos, ya que los componentes expuestos al fluido del proceso pueden corroerse, ensuciarse o desgastarse con el tiempo, lo que conlleva un aumento de las necesidades de mantenimiento.

Solución de radar compacto

La tecnología de radar sin contacto proporciona una solución no intrusiva, práctica y confiable para estos desafíos en las aplicaciones IBC.

Un instrumento compacto como el transmisor de nivel y caudal Rosemount 1208 de Emerson es capaz de proporcionar lecturas precisas incluso en espacios confinados con obstrucciones internas, gracias a su funcionamiento de alta frecuencia y a sus haces de medición focalizados.

Dado que la medición por radar no se ve afectada en gran medida por la temperatura, la presión o las condiciones de vapor, puede ofrecer un rendimiento estable en una amplia gama de fluidos químicos.

El monitoreo continuo y en tiempo real proporciona a los operadores una mayor visibilidad de los niveles de inventario, lo que permite una dosificación más precisa y reduce el riesgo de interrupciones en el proceso.

Su diseño sin contacto también reduce las necesidades de mantenimiento, lo que lo hace muy adecuado para aplicaciones que implican sustancias agresivas.

Además, los dispositivos modernos están diseñados para optimizar la facilidad de instalación y uso. Su diseño compacto permite que se adapten a espacios de montaje reducidos, mientras que las sencillas herramientas de configuración reducen el tiempo de comisionamiento y la necesidad de conocimientos especializados.

Esto facilita la sustitución de tecnologías obsoletas, como los dispositivos por ultrasonido que pueden presentar dificultades en condiciones de proceso variables.

Los transmisores de radar se pueden montar sobre una estructura de soporte o base fija, lo que permite intercambiar los contenedores sin necesidad de desmontar el instrumento. Esto evita trabajos de instalación repetitivos y ayuda a mantener un rendimiento de medición constante que mejoran la confiabilidad general del proceso.

La señal de radar también es capaz de medir a través del techo de plástico del IBC, lo que permite una instalación completamente no invasiva.

Al eliminar la necesidad de realizar perforaciones en el proceso, este enfoque reduce el riesgo de fugas o contaminación, al tiempo que simplifica la instalación y el mantenimiento.

La eliminación de las mediciones manuales de nivel puede generar mejoras significativas en la eficiencia operativa, pero es fundamental implementar las tecnologías adecuadas para afrontar los desafíos de cada aplicación.

Ya sea que se implementen en tolvas difíciles y llenas de polvo o en contenedores IBC compactos, las modernas soluciones de radar sin contacto ofrecen la precisión y la confiabilidad necesarias para mantener operaciones continuas.

El resultado va más allá de una simple mejora en la medición: representa un cambio en la forma en que se gestionan las operaciones.

Gracias a una mayor visibilidad de los niveles de material y las condiciones de flujo, los operadores pueden detectar problemas con antelación, reducir el tiempo de inactividad no programado y mejorar la seguridad en toda la planta.

En un sector donde la eficiencia y la confiabilidad son primordiales, esta transición del mantenimiento reactivo al control proactivo representa un importante paso adelante.

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