LARRAIN RIESCO JOSE ANTONIO (CL)
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REIVINDICACIONES
1. Un equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación, para instalarse a una red de riego que incluye tuberías principales que se extienden longitudinalmente a un lado de las pilas, tuberías de distribución paralelas entre sí se extienden a través de Ia pila desde las tuberías principales a intervalos definidos, y líneas de goteros, paralelas y a intervalos suficientemente estrechos, que se extienden longitudinalmente desde las tuberías de distribución hasta las tuberías de drenaje, en que cada línea de goteros tiene una pluralidad de salidas o aspersores para el fluido a surtir, CARACTERIZADO porque comprende:
a) Al menos un sensor de presión en cada tubería de distribución. b) Una válvula de control de riego, de pilotaje eléctrico, conectada a cada tubería de distribución. c) Al menos un sensor de turbiedad ubicado en cualquier punto de las líneas de goteros, correspondientes a una misma tubería de distribución. d) Al menos una válvula ON/OF, de pilotaje eléctrico, instalada en cada tubería de drenaje. e) Un caudalímetro conectado a cada tubería de distribución. f) Al menos un dispositivo con una pluralidad de sensores para el monitoreo de las variables pH, O 2 gaseoso, y temperatura a distintos niveles en Ia pila de lixiviación. g) AI menos un sensor de contenido de fluido para medir en el perfil de Ia pila desde Ia superficie hasta Ia base de Ia pila. h) Al menos-un-sensorde contenido-de-fluido- para-mediren el perfil de Ia pila- desde Ia superficie hasta una profundidad de 0,5 m. i) Antenas repetidoras. j) Un sistema de control computacional capaz de recibir e interpretar señales provenientes de una pluralidad de antenas repetidoras, y emitir señales para controlar cada sector cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, o módulo de riego, de forma independiente. Donde además:
- cada sensor, incluido el caudalímetro, está conectado a un transmisor inalámbrico y a una batería como fuente de energía.
- dichos transmisor inalámbrico y batería, y las partes del sensor que Io requieran, están dispuestos en un receptáculo tubular de polietileno de alta densidad (HDPE).
- cada válvula está conectada a un receptor inalámbrico, un amplificador y una batería.
- dichos receptor inalámbrico, amplificador y batería, están dispuestos en un receptáculo tubular HDPE.
- dichos receptáculos tubulares de HDPE descansan sobre Ia superficie de Ia pila.
- Un número de antenas repetidoras suficientes considerando, el número de equipos instalados, el alcance de los transmisores, el alcance de las mismas antenas repetidoras y Ia distancia al sistema de control computacional.
2. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque un sensor de presión primario está conectado aguas arriba de Ia mayoría de las líneas de goteros.
3. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 2, CARACTERIZADO porque dicho
-sensor- -de- presión- se- ubica- -preferentemente -aguas-- arriba-todas— las-líneas-de ¬ goteros.
4. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1, CARACTERIZADO porque un sensor de presión secundario está conectado a continuación de Ia última línea de goteros.
5. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque cada válvula de control de riego se ubica aguas abajo de Ia conexión con Ia tubería principal, en cada tubería de distribución.
6. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque cada válvula de control de riego es una válvula de control hidráulico con pilotos reductores de presión de funcionamiento compensado frente a cambios de presión del flujo en Ia alimentación.
7. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque cada válvula de control de riego tiene una cantidad de pilotos reductores de presión, que definen regímenes de flujo, y que se agregan modularmente a Ia válvula.
8. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 y 7, CARACTERIZADO porque cada piloto reductor de presión puede ser seleccionado con un pulso eléctrico, mediante solenoides instalados para actuarlos, y posteriormente actúa Ia retención.
9. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque Ia o las válvulas ON/OF están ubicadas preferentemente los extremos dicha tubería de drenajer ~
10. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 y 2, CARACTERIZADO porque el caudalímetro se ubica aguas abajo de Ia válvula de control de riego y aguas arriba del primer sensor de presión, en cada tubería de distribución.
11. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el dispositivo con una pluralidad de sensores para el monitoreo de variables pH, O 2 gaseoso, y temperatura a distintos niveles de una pila de lixiviación, comprende:
- un tubo o vastago de HDPE inserto verticalmente en Ia pila hasta Ia base de ésta.
- grupos de sensores (pH, O 2 gaseoso, y temperatura) dispuestos a intervalos definidos, según los requisitos de monitoreo, a todo el largo del tubo mediante algún método de sujeción o amarre.
- envoltura o funda, de un material resistente e impermeable al medio ácido en la pila, aplicada a cada grupo de líneas de señal y de alimentación eléctrica desde y/o hacia los sensores, protegiendo también las partes de cada sensor que no toleren dichas condiciones de acidez.
- baterías y transmisores necesarios para emitir las señales generadas por los sensores.
- receptáculo tubular de HDPE, en que están dispuestos las baterías y transmisores necesarios para los sensores, dispuesto sobre Ia superficie de Ia pila.
12. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los sensores de contenido de fluido funcionan midiendo Ia resistividad del terreno a distintas profundidades.
13. Un método de monitoreo de presiones en una red de riego para pilas de -—lixiviación estructuradas -en -módulos- de- riegormódulos-que-corresponden-al -sector- de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Configurar como parámetro el valor de Ia caída de presión mínima y de Ia caída de presión máxima. b) Transmitir inalámbricamente y de forma simultánea Ia medida de Ia pareja de sensores de presión asociado a Ia tubería de distribución correspondiente, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. c) Recepción de Ia señal y presentación o actualización en pantalla, del valor de las variables medidas, en un una matriz de presiones de entrada y presiones de salida para todos los módulos de riego, siendo cada módulo individualizado. d) Determinar el caudal teórico para el respectivo módulo de riego, en función de Ia caída de presión y del diseño hidráulico de Ia red de riego. e) Actualizar una base de datos para Ia evolución temporal de las presiones medidas y el caudal teórico. f) Activar un aviso de alerta de obturación cuando Ia caída de presión sea inferiora Ia caída de presión mínima. g) Activar un aviso de alerta de rotura de Ia red de riego cuando Ia caída de presión sea superior a Ia caída de presión máxima. h) Volver al paso (b).
14. Un método para controlar el flujo de una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Configurar- manualmente-una-eantidad determinada de -regímenes-de- flujo en Ia válvula de control de riego, cada régimen de flujo asociado a distintas tasas de riego a utilizar en distintas etapas de Ia explotación de Ia pila. b) El operador selecciona una de las tasas de riego disponibles en el sistema de control computacional. c) Telecomando de Ia válvula de control de riego, estableciendo el régimen de flujo correspondiente a Ia tasa de riego escogida. d) Si se requiere modificar Ia tasa de riego ir al paso (b). Donde además:
- dichos regímenes de flujo que están compensados ante variaciones de presión en Ia alimentación del flujo.
- El comando a distancia de Ia válvula de control de riego requiere de un pulso para producir el cambio entre regímenes de flujo, posteriormente y hasta que vuelva a ser actuada, Ia válvula se mantiene retenida en dicha posición.
15. Un método para automatizar Ia mantención de una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Configurar como parámetro el valor crítico para Ia turbiedad. b) Transmitir inalámbricamente Ia medida de Ia turbiedad, correspondiente a alguna de las líneas de goteros del módulo respectivo, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. c) Recepción de Ia señal y comparación de Ia medida registrada con el valor crítico para Ia turbiedad:
• Si Ia medida registrada es mayor, seguir al paso (d)
• Si Ia medida registrada es menor, volver al paso (b) d) Transmisión inalámbrica de Ia señal para el drenaje del módulo de riego correspondiente a dicha medida de turbiedad alta. e) Recepción de Ia señala amplificaciónry-aceionamiento -de -la-apertura- de la- o las válvulas dispuestas para el drenaje, operación con una duración preestablecida, f) Volver al punto (b).
16. Un método de monitoreo del caudal en una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente Ia medida del caudal asociado a Ia tubería de distribución correspondiente, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal y actualización en pantalla y en una base de datos, del caudal medido, y el caudal acumulado por módulo y en Ia pila. c) Volver al punto (a).
17. Un método para el monitoreo de las variables de proceso de pilas de lixiviación, CARACTERIZADO porque comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente las medidas de pH, 02 gaseoso, y temperatura correspondientes a distintos niveles de Ia pila de lixiviación, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal y presentación o actualización en pantalla del valor de las variables medidas para cada nivel de Ia pila. c) Simultáneamente, actualizar gráficos en pantalla y una base de datos para Ia evolución temporal de cada variable a cada nivel de Ia pila. d) Volver al paso (a).
18. Un método para el monitoreo del nivel freático y perfil de mojamiento para pilas de lixiviación, CARACTERIZADO porque comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente las medidas de contenido de fluido correspondientes a distintos niveles de Ia pila de lixiviación, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal y presentación o actualización en pantalla del valor de las variables medidas para cada nivel de Ia pila. c) Simultáneamente, actualizar gráficos en pantalla y una base de datos para Ia evolución temporal de Ia variable a cada nivel de Ia pila. d) Actualizar una base de datos para Ia evolución temporal de las presiones medidas y el caudal teórico. e) Volver al paso (a).
19. Un método para el monitoreo del contenido de fluido superficial para pilas de lixiviación, CARACTERIZADO porque comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente las medidas de contenido de fluido correspondientes varios niveles en los primeros 50 cm de profundidad de Ia pila de lixiviación, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal, y actualizar una base de datos para Ia evolución temporal de cada variable a cada nivel de Ia pila. c) Registro del tiempo a contar del inicio del riego en que se detecta por primera vez contenido de fluido mayor a un porcentaje definido, para cada nivel. d) Presentación o actualización en pantalla del valor de contenido de agua para cada nivel, y del valor de velocidad de infiltración obtenido a partir de los datos del paso anterior. e) Volver al paso (a).
20. Un método para monitoreo y control de riego en una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas de siguientes:
a) Configurar como parámetro Ia variación máxima de flujo. b) Configurar manualmente una cantidad determinada de regímenes de flujo en Ia válvula de control de riego, cada régimen de flujo asociado a distintas tasas de riego a utilizar en distintas etapas de Ia explotación de Ia pila. c) El operador selecciona una de las tasas de riego disponibles en el sistema de control computacional. d) Telecomando de Ia válvula de control de riego, estableciendo el régimen de flujo correspondiente a Ia tasa de riego escogida. e) Transmitir inalámbricamente, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones, las medidas de:
• caudal asociado a Ia tubería de distribución correspondiente,
• contenido de fluido correspondientes varios niveles en los primeros 50 cm de profundidad de Ia pila de lixiviación, f) Recepción de las señales en el sistema de control computacional. g) Activar un aviso de alerta y un registro cuando Ia diferencia entre el régimen de flujo y el caudal medido sea mayor que Ia variación máxima de flujo. h) Actualización en pantalla y en una base de datos del caudal medido y el caudal acumulado, por módulo y en Ia pila, i) Activar un aviso de alerta de empozamiento y transmitir una señal de detención del flujo para el módulo de riego en que el contenido de fluido indique saturación total en todos los niveles, j) Actualizar una base de datos para Ia evolución temporal del contenido de fluido a cada nivel de Ia pila, k) Si se requiere modificar Ia tasa de riego, dentro de las posibilidades establecidas en (b) ir al paso (c).
Donde además:
- dichos regímenes de flujo que están compensados ante variaciones de presión en Ia alimentación del flujo.
- El comando a distancia de Ia válvula de control de riego requiere de un pulso para producir el cambio entre regímenes de flujo, posteriormente y hasta que vuelva a ser actuada, Ia válvula se mantiene retenida en dicha posición. |
SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO DE RIEGO EN PILAS DE LIXIVIACIóN
CAMPO DE APLICACIóN
Aplicado a Ia extracción de cobre en pilas de lixiviación.
DESCRIPCIóN DEL ARTE PREVIO
En una instalación convencional de lixiviación se considera una pila de materia prima sobre Ia cual se construye un sistema de riego por goteo o aspersión, a través del que se vierte lentamente una solución acida de agua con ácido sulfúrico en Ia superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en Ia pila hasta su base, actuando rápidamente al entrar en contacto con los minerales. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales, formando una solución de sulfato de cobre, Ia que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.
El riego de las pilas, es decir, Ia lixiviación, se mantiene normalmente por 45 a 100 días, pudiéndose extender este período dependiendo de Ia ley y tipo de mineral, después de Io cual se supone que se ha agotado casi completamente Ia cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre.
El proceso de lixiviación es fundamental para Ia obtención de cobre fino, el cuál llega a una pureza del 97-98%. El objetivo de Ia lixiviación es Ia extracción de Ia mayor cantidad de cobre en el menor tiempo posible. Esto se logra pasando Ia mayor cantidad de fluido a través de Ia pila por medio del riego, sin que esta se vea afectada en su estructura ni en el proceso físico-químico de Ia lixiviación.
Como antecedente del control de Ia variables de proceso se hace referencia a Ia patente concedida 539-1973, con fecha de registro 28/10/1975. En esta patente se presenta Ia "Lixiviación de minerales de cobre oxidados, mediante Ia acción de ácido sulfuroso, caracterizado porque las condiciones de operación, tales como temperatura, acidez y concentración de cobre de Ia solución, se mantienen entre límites especificados".
Respecto a Ia instalación convencional de lixiviación antes expuesta se puede encontrar variantes relativo a Ia manera en que se riega, como ejemplo considérese el documento WO03/102253 análogo a Ia solicitud de patente chilena 3079-2004, de TECHNOLOGICAL RESOURCES PTY LIMITED. El documento se refiere a un método de lixiviación de un metal desde una pila de mineral, que considera establecer un flujo descendente de un fluido para lixiviación a través de una sección de Ia pila mediante el suministro de dicho fluido sobre Ia superficie Ia sección, y permitir el drenaje del fluido, conteniendo el elemento metálico en solución, desde Ia base de Ia pila. El método está orientado a suministrar flujo sobre Ia superficie de Ia sección a una tasa de riego suficiente para que el flujo descendente sature Ia sección de Ia pila. Esta condición de saturación, según se indica en el documento, permite Ia extracción de Ia mayor cantidad de cobre.
Situación a nivel nacional
Hoy, en Ia industria minera podemos ver problemas importantes en Ia distribución y uniformidad del fluido sobre Ia pila. Por una parte esto se debe a que Ia información con que se cuenta durante el proceso de riego es macro, teniendo información de los caudales totales de las pilas y no el detalle de cada módulo que compone Ia pila. Por Io tanto, es difícil saber si el caudal total pasó por un módulo o se repartió uniformemente en toda Ia pila, como es Io deseado. En resumen, Ia extracción de cobre a fin de mes no es Ia esperada, a pesar que los volúmenes de fluido totales son los correctos.
Por otro lado tenemos que Ia pila de lixiviación, estructuralmente es una superficie inestable, es difícil desplazarse en su superficie, además de estar utilizando sustancias altamente peligrosas como es el ácido sulfúrico. Adicionalmente todo el
manejo es manual, Io que hace muy difícil una adecuada operación y control en toda su extensión.
Por el manejo que se realiza del riego constantemente hay cambios.,, como por ejemplo, del tipo de fluido que se esta utilizando, Ia tasa de riego en base al caudal total del sistema, variaciones de presión, etc. Manualmente es muy difícil tener un control riguroso ya que se requeriría de un número muy alto de personal capacitado, para operar el sistema con Ia oportunidad que se requiere y así evitar los eventos no deseados. Hoy esto no es así.
En Resumen, en el proceso de riego es importante mantener Io más constante posible una tasa de riego definida anteriormente medida en l/h/m2, siempre y cuando Ia pila no colapse por exceso de flujo. El riego debe ser Io más homogéneo posible debiéndose trabajar con coeficientes de uniformidad mayores al 90%. Otro factor importante son los eventos no deseados donde Ia rotura de tuberías, anegamientos superficiales de Ia pila, y desmoronamientos son los más frecuentes.
La operación sobre Ia pila tanto en el manejo y control del riego de Ia pila es realizada manualmente habiendo uno o más operarios realizando estas labores. Todo se realiza en base a Ia experiencia del operador de Ia pila, no existiendo información objetiva y oportuna para Ia toma de decisiones.
En Ia mayoría de las pilas se ve que las tasas de riego esperadas no se cumplen, se ven apozamientos superficiales no deseados, niveles freáticos altos, desmoronamientos de taludes, etc. Todo esto con lleva a mayor costos en insumos (ácido Sulfúrico), mayor costo energético por bombeo de fluido, mayor costo operativo y un alto costo alternativo de tener Ia pila con un funcionamiento adecuado.
DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN
El sistema de monitoreo y control de riego para pilas de lixiviación, está diseñado para lograr tener información en tiempo real de distintas variables importantes en el
proceso de lixiviación de minerales, y para mantener un control del flujo a través del control y operación automatizada de válvulas de control hidráulico. Con esta información disponible es posible tomar decisiones de cómo regar, ver en tiempo real eventos no deseados y poder modelar el riego para una condición particular y así lograr con datos objetivos un manejo que hoy no se realiza, ya que a nivel de Ia malla de riego, sobre Ia pila de lixiviación todo el sistema de riego se opera manualmente no existiendo ningún tipo de instrumentación que permita tener información objetiva del riego sobre Ia pila en tiempo real.
El sistema integra control de variables hidráulicas, variables hidrodinámicas y de proceso además de Ia operación telemétrica de las válvulas de control hidráulico.
Cada una de las variables antes mencionadas son medidas por medio de un sensor determinado especialmente para esta función.
Cada uno de estos sensores se instala en el lugar físico donde debe realizarse Ia medición. Pudiendo variar de lugar en cada caso.
Cada sensor está conectado a un transmisor inalámbrico el cuál transmite Ia información tomada por el sensor a una antena repetidora que a su vez se comunica a un sistema central donde se encuentra un PC con el software que controla el sistema y procesa los datos en gráficas y almacena registros históricos en bases de datos.
Cada uno de los equipos sensor-transmisor tiene como fuente de energía una batería recargable, con una autonomía dependiente de Ia capacidad de Ia batería y de Ia frecuencia en tiempo que se programe para tomar los datos (por ejemplo, sensar los instrumentos cada 5 min). Todo esto está con una protección de un tubo de polietileno de alta densidad (HDPE), resistente a las condiciones medio ambientales que estará expuesto.
A parte de los sensores, está Ia automatización de las válvulas de control hidráulico y las válvulas de flushing (lavado de tubería). Para ambos tipos de válvulas es posible un accionamiento a distancia, sin cables y permitiendo Ia operación remota.
El número de antenas repetidoras en Ia pila se determinará considerando el número de equipos instalados, el alcance de los transmisores, el alcance de las mismas antenas repetidoras, y Ia distancia al sistema de control computacional. La alimentación eléctrica de las antenas repetidoras será proveída mediante paneles solares y un banco de baterías protegido contra el medio ácido.
Este sistema está diseñado modularmente, donde es posible trabajar con todos o con un módulo indistintamente.
A continuación se describen los módulos del sistema:
1.- Operación de válvulas: con este sistema es posible controlar y operar Ia válvula de control de riego de un módulo determinado telemétricamente y trabajar con más de una tasa de riego.
2.- Monitoreo de Presiones: puede establecerse en dos niveles, dependiendo de las necesidades del monitoreo, que se diferencian por Ia cantidad de sensores instalados. En un primer nivel, con un sensor de presión a Ia entrada del módulo de riego, es posible verificar Ia presión regulada por Ia válvula de control de riego, es decir, Ia presión real de trabajo. En un segundo nivel se agrega otro sensor de presión para conocer Ia caída de presión debido al consumo de las líneas de emisores del módulo de riego. El control de las presiones es fundamental para saber cuál es el caudal teórico de riego, o tasa teórica, a una presión de trabajo determinada. Además permite evaluar el estado hidráulico de Ia red de riego. Con esto es posible determinar una fuga y el sector donde ocurre o ver indirectamente el taponamiento de los emisores de riego. Este equipo se instala sobre Ia tubería a Ia que se conectan las líneas de emisores.
3,- Flushing automático: es un sistema de limpieza de las líneas de emisores que nos evita un taponamiento prematuro de los dispositivos para surtir el fluido, esto está controlado por válvulas on/off operadas de forma telemétrica. Todas las líneas de emisores se conectan a una tubería de drenaje, en el extremo opuesto a Ia entrada del fluido. En al menos un extremo de esta tubería se instala una válvula on/off para lavar Ia línea automáticamente cuando el fluido trae muchos sólidos. A este sistema está incorporado un sensor de turbiedad que nos indicará objetivamente cuando Ia solución utilizada en el riego está con un alto contenido de sólidos. Este sensor se instala en cualquier punto de Ia red hidráulica.
4.- Variables de proceso: Monitoreo de pH, O 2 gaseoso, y temperatura (T). Para esto se utilizan sensores dentro del lecho de pila para cada una de estas variables. Estos se instalan junto con Ia construcción de Ia pila. En el proceso de lixiviación ía temperatura, el pH y el O 2 son variables importantes de estar midiendo en el perfil de Ia pila (distintas profundidades) para conocer Ia dinámica del proceso de lixiviación.
5.- Nivel freático: En el proceso de riego y lixiviación es importante conocer el nivel freático en Ia base de Ia pila y el perfil de mojamiento de Ia pila. Un nivel freático alto detiene, en Ia zona afectada, Ia reacción química que se desea. Por otro lado aumenta el riesgo de rotura mecánica de Ia pila. Esta variable es monitoreada con un instrumento que mide el contenido de fluido a distintas profundidades, y que por Io tanto entrega el perfil de mojamiento.
6.- Contenido de fluido en Ia pila: un sensor similar al del nivel freático pero de un largo de hasta 50 cm, por Io tanto entrega el perfil de mojamiento en esos 50 cm. Indirectamente nos da Ia velocidad de infiltración del fluido, contenido en ese perfil y Ia existencia de apozamiento superficial en ese punto.
7,- Caudal: caudal instantáneo real y acumulado del módulo de riego medido con un caudalímetro, en cada sector de riego. Una versión alternativa, más económica, considera medir caudal por grupos o sectores, por ejemplo medir el caudal de los módulos asociados a una misma tubería principal.
BREVE DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS
Figura 1 : Presenta un módulo de riego de una pila de lixiviación conectado a una tubería principal (10). Se representan esquemáticamente los componentes contemplados en Ia Invención.
Figura 2: Vista en planta parcial de una pila de lixiviación, donde en particular se conectan módulos de riego a dos tuberías principales (10).
Figura 3: Conjunto correspondiente al sensor de presión primario (1) o al sensor de presión secundario (2), según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 4: Despiece del conjunto correspondiente al cualquiera de los sensores de presión de Ia Figura 3.
Figura 5: Conjunto correspondiente al sensor de turbiedad (3), según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 6: Conjunto correspondiente al caudalímetro (5), en el caso particular de un caudalímetro ultrasónico (22) para montaje exterior sobre Ia tubería.
Figura 7: Conjunto correspondiente al sensor de contenido de fluido (7) y/o al sensor de nivel freático (8), según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 8: Corte transversal de Ia pila en el cual se aprecia el conjunto correspondiente al dispositivo (6) para medición de variables de proceso, según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 9: Detalle de Ia figura anterior correspondiente al dispositivo (6).
Figura 10: Conjunto correspondiente a una válvula de control de riego (9) o a una válvula ON/OFF (4), según Ia configuración de Ia presente invención.
DESCRIPCIóN DETALLADA DE LOS DIBUJOS
Figura 1
Cada componente que se puede instalar en Ia pila de lixiviación se presenta esquemáticamente en el módulo de riego de Ia Figura 1 , esta configuración de módulo es atípica y se presenta con fines explicativos.
En la tubería de distribución (11) y a partir de Ia conexión con Ia tubería principal (10), se presentan en orden descendente según el sentido de flujo los siguientes instrumentos: Ia válvula de control de riego (9), un caudalímetro (5) que puede ser por ejemplo de tipo ultrasónico, un sensor de presión primario (1) para medir Ia presión de entrada del fluido al módulo, y un sensor de presión secundario (2) que se dispone próximo al extremo ciego de Ia tubería de distribución. Con Io cual los módulos de Operación de válvulas, Caudal, y Monitoreo de presiones tienen dispuestos sus sensores y actuadores.
Las líneas de emisores (12) se extienden por sobre Ia superficie de Ia pila en forma paralela, entre Ia tubería de distribución (11) y Ia tubería de drenaje (14). Una pluralidad de goteros (13) -el emisor del flujo puede ser de otro tipo- instalados en cada una de estas líneas permite surtir el fluido. Donde Ia distancia entre líneas de emisores (12) y entre los goteros (13) en una misma línea dependerá del diseño hidráulico del sistema.
La tubería de drenaje (14) cuenta con una válvula ON/OFF (4) en un extremo y el extremo opuesto ciego o con una tapa. En otros diseños podría incluirse una segunda válvula ON/OFF en el extremo taponado.
Conectado preferentemente en by-pass a una línea de emisores (12) se ubica el sensor de turbiedad (3), que junto a Ia válvula ON/OFF (4) son integrantes del módulo de Flushing automático.
El módulo de Variables de proceso cuenta con un dispositivo (6) -dispositivo con una pluralidad de sensores para el monitoreo de las variables pH, O 2 , y Temperatura (T a ) a distintos niveles de Ia pila-. La cantidad y ubicación de dispositivos de este tipo en Ia pila dependerá del nivel de monitoreo deseado, sin embargo sería extraño contar con uno por cada módulo como se presenta en este ejemplo.
El monitoreo de Contenido de fluido en Ia pila y del Nivel freático se realiza con sensores que disponen de elementos para Ia medición de Ia resistividad de terreno intervalos establecidos dentro de un tubo que los aloja. De éste modo entregan datos para distintos niveles de Ia pila. En Ia Figura 1 se dispone de un sensor que incorpora un sensor de Contenido de fluido en Ia pila (7) y un sensor de Nivel freático (8) gracias a que registra varios niveles dentro de los primeros 50 cm desde Ia superficie, y de forma más espaciada registra niveles hasta Ia base de Ia pila. La cantidad y ubicación de dispositivos de este tipo en Ia pila dependerá del nivel de monitoreo deseado, sin embargo sería extraño contar con uno por cada módulo.
La antena repetidora (15) se ubica adosada a una porción de Ia tubería de distribución.
FIGURA 2
Vista en planta de una pila de lixiviación es de mayor longitud a Io mostrado en Ia Figura 2, sin embargo, puede seguir el mismo patrón por cada 6 módulos. Esta figura corresponde a un ejemplo de realización en que se dispone de:
- Sensor de turbiedad (3) para cada módulo de riego.
- Un dispositivo (6) para Ia medición de las variables de proceso.
- Una antena repetidora (15).
- Un sensor de contenido de fluido (7) y/o al sensor de nivel freático (8).
- Válvulas de control de riego, válvulas ON/OFF, y caudalímetros por cada módulo de riego (se omitió referencias numéricas)
Figuras 3, 4. 5. 6 v 7
El conjunto correspondiente al sensor de presión primario (1), como se presenta en el despiece de Ia Figura 4 el sensor está conectado a un transmisor inalámbrico (18) y a una batería (17) como fuente de energía. Ambos elementos (17 y 18) están dispuestos en un receptáculo tubular (16) de HDPE para protegerlos y permitir el acceso de un operario para realizar el cambio de baterías y/o mantención.
Dicho receptáculo tubular (16) de HDPE normalmente descansa sobre Ia superficie de Ia pila, manteniendo Ia estanqueidad requerida para el funcionamiento.
Esta configuración para permitir el monitoreo a distancia es característica de Ia presente invención y se presenta en los sensores de turbiedad (3) -Fig. 5-, el caudal ímetro -Fig. 6-, el sensor de contenido de fluido (7) y/o el sensor de nivel freático (8) -Fig.7-, y el dispositivo (6) para Ia medición de las variables de proceso - Fig.8 y 9-.
En el conjunto correspondiente al sensor de turbiedad (3), en Ia Figura 5, el elemento sensor (21) se encuentra conectado a dos líneas del mismo tipo que las líneas de emisores (12), permitiendo su conexión en by-pass.
En el conjunto correspondiente al caudalímetro (5), en Ia Figura 6, se presenta un caudal ímetro de tipo ultrasónico (22) para ser dispuesto adosado exteriormente a una tubería según sus especificaciones. Como ya se indicó, Ia señal obtenida se recibe y transmite en los componentes dentro del receptáculo tubular (16) de HDPE.
El conjunto en Ia Figura 7 corresponde al sensor de contenido de fluido (7) y/o al sensor de nivel freático (8). Entre ambos Ia única diferencia es Ia longitud del vastago (23) y Ia separación entre los elementos para Ia medición de Ia resistividad
del terreno al interior de dicho vastago. Este producto del mismo modo que el caudalímetro ultrasónico se encuentra disponible comercialmente.
Figuras 8 v 9
En Ia vista en corte de Ia pila de lixiviación en Ia Figura 8 se puede apreciar los taludes (24) del material de Ia pila, Ia base (25) que está protegida para evitar infiltración del fluido lixiviante con su contenido de cobre fuera de Ia pila, fluido que además es colectado por las tuberías (26) para conducirlo a Ia siguiente etapa del proceso de obtención de cobre.
Además, en las Figuras 8 y 9 se aprecia como Ia mayor parte del dispositivo (6) se encuentra inmerso en el material de Ia pila, entre Ia superficie y Ia base de ésta.
Un tubo (29) o vastago de HDPE inserto verticalmente en Ia pila hasta Ia base de ésta sirve de soporte a grupos de sensores pH-T a (27) y O2 gaseoso-T a (28), dispuestos a intervalos definidos, según los requisitos de monitoreo, a todo el largo del tubo (29) mediante algún método de sujeción o amarre, como por ejemplo el uso de amarras plásticas o abrazaderas de material resistente al medio ácido.
Las líneas de señal y de alimentación eléctrica desde y/o hacia los sensores (27 y 28), y las partes de cada sensor que no toleren condiciones de acidez son protegidas mediante una envoltura o funda, de un material resistente e impermeable al medio ácido en Ia pila.
El receptáculo tubular (16) de HDPE, dispuesto sobre Ia superficie de Ia pila, sirve como alojamiento a las baterías y transmisores necesarios para emitir las señales generadas por los sensores. Los cables (30) llegan con su envoltura protectora desde el interior de Ia pila hasta éste receptáculo tubular (16).
Este montaje de los sensores para las variables de proceso requiere que Ia instalación se realice junto con Ia construcción de Ia pila. Primero, el dispositivo (6)
debe ser ensamblado, cableado y aplicadas las envolturas protectoras. Segundo, se dispone del dispositivo (6) anterior de forma concéntrica -aproximadamente- con un tubo de mayor diámetro. Tercero, se dispone el conjunto anterior verticalmente durante Ia adición de mineral a Ia pila. Cuarto, el tubo externo es retirado mientras se retiene el dispositivo (6) apoyado en Ia base de Ia pila.
Figura 10
En esta figura el o los actuadores eléctricos (32), serán solenoides con las características requeridas por los pilotos reductores de presión agregados modularmente a cada válvula de control de riego (9). En el caso de las válvulas ON/OFF (4) solo hay una alternativa de accionamiento.
Un sistema de control computacional en una posición remota es capaz de emitir señales para controlar cada válvula asociadas a una misma tubería de distribución, o de drenaje, de forma independiente.
Al interior del receptáculo tubular (16) de HDPE para cada válvula se dispone de un receptor inalámbrico con un amplificador y una batería, capaces de entregar Ia señal de control requerida.