ANÁLISIS DE PLANTAS: CAPACIDAD CALCULADA DE PROCESAMIENTO POR SIMULACIÓN DE MONTE CARLO

Ejemplo de una planta (ficticia) de procesamiento de minerales

Cuando en una página anterior hablamos del análisis de plantas, expresamos que sus capacidades pueden expresarse en términos de la masa que procesan, o de la que producen, formulamos algunas ideas acerca de la fracción de la capacidad nominal a la que podrían operarse, y quedamos en seguir hablando de este fascinante e inagotable tema.

Esta vez, proponemos el ejemplo de una planta ficticia de procesamiento de minerales para: (1) Realizar algunas  elucubraciones respecto de su capacidad de procesamiento; (2) Analizar el rol que juega la variable “tiempo de descarga” de los camiones que alimentan el mineral al proceso; (3) Estimar la capacidad calculada (otra definición de capacidad de procesamiento) de procesamiento; y (4) Realizar un análisis somero de la sensibilidad de la capacidad de procesamiento respecto de la variable  “tiempo de descarga” de los camiones que alimentan la tolva T-100.

Figura 1. Planta de procesamiento de minerales

Figura 1. Planta de procesamiento de minerales

Descripción del proceso

El proceso que se muestra en la figura 1 corresponde a una planta para secar un mineral que ingresa con una humedad de 50% sobre base seca, que debe secarse hasta un contenido de humedad de 15%, en un secador constituido por una banda calentada por gas.

Se desea que la planta pueda procesar 50,000 toneladas métricas cada 24 horas. Para los fines de alimentar el mineral a la planta se utilizan camiones de 250 toneladas de capacidad, que transportan el mineral hasta la boca de la tolva T-100.

De la tolva T-100 el mineral cae por gravedad, y a través de la válvula rotatoria RV-1, a la banda secadora B-100, donde permanece por un tiempo de retención adecuado para salir de la operación de secado con una humedad de 15%.

Capacidad de procesamiento de la planta

Y esta es la pregunta del millón. Aceptando que los equipos tengan la capacidad de procesar la masa que se alimente a la planta- la capacidad de operación de ésta tendría que ser igual a lo que se le alimente por unidad de tiempo. Y esto nos trae a la segunda, y tercera preguntas: ¿Cuánto podemos alimentar a la planta?, y ¿De qué depende esto?

Y las respuestas a estas preguntas con inmediatas: La cantidad de mineral que se pueda alimentar a la planta dependerá, en una línea de espera de un sólo canal,  del tiempo de descarga de los camiones que alimenten la tolva T-100, y no del número de camiones de que se disponga.

Estimación de la capacidad calculada de procesamiento

La capacidad calculada de procesamiento puede estimarse por simulación de Monte Carlo mediante la función RND() de MS Excel™, de la manera siguiente: TS=-(Tiempo medio de carga)*Ln(RND()). La interfase de usuario y el código de un programa muy simple en Visual Basic Applications (VBA) de MS Excel™ se presentan a continuación.

Figura 2. Interfase de usuario de simulación Monte Carlo de capacidad de  la planta de la Figura 1

Figura 2. Interfase de usuario de simulación Monte Carlo de capacidad calculada de la planta de la Figura 1

Simulación Monte Carlo

Figura 3. Programa de simulación Monte Garlo para estimar la capacidad de la planta de la Figura 1

Resultados de la simulación

Los resultados de la simulación se presentan a continuación, en forma de dos gráficos y una pequeña tabla, que se explican por sí solos.

Figura 4. Tasa de descarga versus tiempo

Figura 4. Tasa de descarga versus tiempo

Tiempo de descarga versus tiempo

Figura 5. Tiempo de descarga versus tiempo

Figura 6. Capacidad calculada de planta

Figura 6. Capacidad calculada de planta

Análisis de sensibilidad

La capacidad calculada de la planta depende del tiempo medio de descarga del camión. Ejecutando el programa con diferentes tiempos de descarga se obtienen diferentes capacidades calculadas, como se muestra a continuación.

Figura 7. Sensibilidad de la capacidad calculada de la planta versus tiempo de descarga hacia la tolva T-100

Figura 7. Sensibilidad de la capacidad calculada de la planta versus tiempo de descarga hacia la tolva T-100

Y la pregunta entonces es, estimados ingenieros químicos: ¿Cuál es la capacidad de procesamiento de la planta del ejemplo?

3 comments on “ANÁLISIS DE PLANTAS: CAPACIDAD CALCULADA DE PROCESAMIENTO POR SIMULACIÓN DE MONTE CARLO
  1. reosdtyrella dice:

    El valor del tiempo medio de descarga del camión (Td) pienso que son valores estadísticamente independientes unos de otros, entonces como determinar un valor medio?? De 0.12, 0.13 o 0.14; ya que esto deviene en la capacidad de la planta!!

    • En la práctica, y en la estadística, no son independientes porque los camiones están “encolados”, unos detrás de otros. El valor medio que logra la operación satisfactoria de la tolva (primera operación de la planta) debe cumplirse, dentro de la varianza establecida. Si no se puede cumplir, en la práctica se debe agregar otro canal a la línea de camiones, o agrandar la tolva. Evidentemente: El tiempo medio de descarga, y su varianza, determinan la capacidad de la planta, que -en este momento de esta historia- ya es menor a las 50,000 TM/día requeridas. El momento que la planta esté diseñada, hay que volver a ajustar todas las capacidades, modificando dimensiones y/o flujos de energía (en el secado) para sincronizar las capacidades de los equipos de la línea.

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