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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA DOCTORADO EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA MENCIÓN INGENIERÍA DE PROCESOS

EDUARDO RECALDE Curso: Análisis y Simulación de Procesos Minero Metalúrgicos METSIM INTRODUCCIÓN Prof.: Ing. Pedro Muñoz

Octubre / 2013

Introducción a la Interfaz Gráfica de METSIM Para ingresar al programa METSIM haciendo clic en el ícono . Se visualizará la ventana principal del programa. En la sección superior de la ventana de METSIM hay una serie de menús desplegables, con varias funciones. Cada ícono de la ventana principal de METSIM cumple una función específica y al pasar el mouse por encima de ellos por un par de segundos se observará una leyenda con la función resumida del ícono.

Menús desplegables

Íconos principales

Módulo de operaciones unitarias

Iconos Generales: New Model: Permite salir del modelo actual para la construcción de un nuevo modelo. Load Model: Carga un modelo existente. Model Parameters: Es conocido como IPAR-Menú, desde éste icono podemos ingresarle al modelo datos específicos como las unidades con las que necesitamos trabajar, título del modelo, descripción del modelo y la activación de distintos módulos como lo es por ejemplo la activación del módulo de balance de calor o de separación por gravedad. El icono en su interior contiene 6 pestañas las cuales son: Project: Se puede ingresar al modelo datos básicos como por ejemplo el título del modelo, propietario, y le nombre de la persona que realizo el trabajo. Site Data: Se puede añadir al modelo las condiciones climáticas y geográficas del sitio donde se está recreando alguna planta, muy importante para cálculo de presiones y temperaturas, deben de ser coherentes los datos. Calc Options: Se pueden activar diversos módulos, dependiendo de la necesidad de nuestra simulación, por ejemplo si no es necesario realizar balance de calor para determinado modelo, pues sencillamente se lo desactiva, la funcionabilidad de éstos módulos depende de la compra del paquete de METSIM si fue incluido. Calc Parameters: Opción para cambiar las unidades de trabajo. Dynamic Parameters: Ajuste de parámetros para simulación dinámica. Convergence: Opción para editar los parámetros de convergencia para lograr resultados lo más cercano a la realidad posibles (en el caso de ser riguroso) o simplemente para tener excelentes aproximaciones. Error Checking: Ícono que permite observar si tenemos algún error en el modelo.

Íconos de diseño Enlarge Drawing Size: Cambia el tamaño del Flowsheet en un tamaño menor. Reduce Drawing Size: Amplía el diagrama de flujo. Center Flowsheet: Opción para centrar el Flowsheet. Box ítems to move: Podemos mover las cajas de ítems sobre las corrientes. Zoom in: Aumenta el tamaño del Flowsheet para observar mejor algunos detalles. Zoom Out: Permite mostrar todo el Flowsheet de manera automática. Redraw Flowsheet: Rediseña el Flowsheet, refresca los detalles en el zoom actual. Locate Stream: Permite la ubicación de una corriente específica, METSIM resaltará la corriente en color fucsia, si dicha corriente se conecta a otras a secciones METSIM nos mostrará una lista de las secciones donde se encuentra la corriente, debemos seleccionar la sección donde necesitamos ubicar la corriente. Renumber unit operations: Permite re-enumerar las operaciones unitarias. Renumber streams: Permite re-enumerar todas las corrientes que se desee siguiendo un patrón o una a la vez. Al hacer clic se despliega una ventana con diversos parámetros que se pueden ajustar: Para re-enumerar una sola corriente, activar RN1 y clic en OK, luego se debe hacer clic en la corriente objetivo. Al reenumerar la corriente, automáticamente actualiza el valor en todos los lugares en donde se refieran a ésta corriente, ya sea un control o alguna función. Para reenumerar todas las corrientes en una sección determinada, simplemente se debe rellenar la información necesaria en la parte descrita con el encabezado RENUMBER STREAMS ON CURRENT PAGE. Renumber controls: Permite re-enumerar los controladores, una vez que se hace clic en este botón se despliega una ventana donde se debe ingresar el número desde donde empezar la re-enumeración, se recomienda dejarlo en 1000, luego preguntará el incremento por cada controlador, 10 es un buen valor. Hacer clic en YES y el programa procederá a enumerar los controles. Reverse unit operation: Se puede cambiar el sentido de una operación unitaria, podemos cambiar de orientación y dejarla como se observa en el gráfico siguiente; como referencia y una forma de darse cuenta si un equipo está en su posición por

defecto, las entradas tienen los círculos de color blanco y las salidas de color amarillo; si por algún motivo los círculos no se vieran, se debe hacer clic en Redibujar Flowsheet:

Delete Object: Permite borrar cualquier elemento del Flowsheet, se debe usar Redraw Flowsheet para refrescar la pantalla y visualizar lo borrado. Change object size: Podemos cambiar el tamaño de cualquier, haciendo clic izquierdo aumentamos de tamaño y clic derecho disminuimos de tamaño. Move Object: Permite mover cualquier objeto perteneciente al Flowsheet. Para mover corrientes es algo más delicado y se debe practicar con antelación en un modelo que no se esté utilizando, pero básicamente hay que redibujarlo y hacer clic izquierdo en cada doblez deseado y clic derecho para finalizar. Move text: Permite mover los labels o texto estático que aparecen en el Flowsheet; la forma correcta de mover texto es hacer clic en el borde inferior izquierdo y luego arrastrar a la posición deseada. Turn objects on/off: Permite activar o desactivar objetos del diagrama de Flowsheet. Copy object data: Permite copiar los datos de un equipo o corriente dentro del Flowsheet, al presionar éste ícono aparecerán las instrucciones de cómo hacerlo. Es muy útil para copiar reacciones de un equipo a otro. Una vez seleccionado todo lo que se desea copiar, clic en OK y luego clic izquierdo en el ítem original y luego hacer clic derecho en el equipo al cual se copiarán los datos. Assign values to streams: Permite ingresar a la paleta de edición de las corrientes para ingresar datos. Edit object data: Éste comando es uno de los más importantes y nos permite ingresar a cualquier objeto para cambiar y editar los datos. La primera pantalla muestra información básica sobre la unidad de operación, es similar para todas las unidades:

EX UC UN EN FS IX DS OP ME NO KF, KM, KW, HP, UE, JP

Enciende o apaga la unidad de operación, útil durante la convergencia del modelo. Es el código de la unidad, se recomienda no cambiarlo. Nombre de la unidad de operación. Número de la unidad, no es necesario escribir nada. Número de las corrientes de entrada. Inventario, sólo usado en modelación dinámica. Número de las corrientes de salida. Número de la unidad de operación, secuencial y define el orden de cálculo. Se recomienda no cambiar este valor. Unidad de medición, métrica o inglesa. Número de unidades presentes. Tienen relación con el poder y eficiencia de motores/unidad; y parámetros adicionales.

Nota: METSIM no diferencia entre flujos ingresados por el usuario y los calculados por el software, por lo tanto no es posible a simple vista saber cuál es ingresado manualmente y cual es calculado. Select section: Permite seleccionar una sección en especial cuando trabajamos con un modelo que tiene distintas secciones. Follow conecting arrows: corrientes entre secciones.

Comando muy útil y nos sirve para interconectar

Previous-Next Sections: Permite desplazarnos entre las secciones del modelo. Weather data: Permite el ingreso de datos meteorológicos. Future site of mine data: Ícono para planificación de minas. Ore tonnes and grade: Comando útil para el ingreso de la mineralogía de un mineral. Heap leach contours: Permite la edición de los contornos de las pilas de lixiviación. Tailing contours: Permite la edición de los contornos de las colas. Íconos de simulación Calcule one unit operation: Permite correr o ejecutar la simulación de una sola operación unitaria. Calculate current section: Permite correr la simulación por secciones. Stop execution: Permite detener la simulación en cualquier instante. Calculate unit operation range: Permite correr la simulación por rangos. Calculate all sections: Permite correr todas las secciones y operaciones unitarias. Íconos de modelo Elements: Proporciona una lista de todos los elementos presentes en el modelo. La tercera columna muestra el número atómico y es el que se usará para referirse a él en las funciones, como por ejemplo, e29 VMAT s20 sería fracción másica de Cu en la fase de la corriente 20. Components: Permite ver los compuestos que hacen parte de nuestro modelo. Streams: Permite ver el número de las corrientes con su respectiva descripción. Unit operations: Permite ver el número, la descripción y la sección de las distintas operaciones unitarias presentes en nuestro modelo. Phases: Permite ver las fases que están presentes en nuestro modelo. METSIM hace distinción entre todas las fases que pueden incluirse en el modelo, las fases se

dividen en componentes sólidos, fluidos y líquidos, las que a su vez se subdividen en varios tipos, tal como se detalla a continuación: Grupos Componentes Sólidos Componentes Fluidos Componentes Líquidos Sólidos Inorgánicos Sólidos Orgánicos Líquidos Inorgánicos Líquidos Orgánicos Molten 1 Molten 2 Molten 3 Compuestos Gaseosos

Fase SC FC LC SI SO LI LO M1 M2 M3 GC

N° Fase 1 2 3 4 5 6 7 8

Tipo de Componente de la Fase Incluye SI y SO Incluye LC y GC Incluye LI, LO, M1, M2 y M3 Minerales, sales Carbón y resinas Agua, ácidos y sales disueltas Combustibles, parafina y orgánicos Metales fundidos Sulfuros y halógenos fundidos Escoria y óxidos fundidos Aire, gases y metales vaporizados

Instrumentation controls: Permite ver el número y descripción de los controladores que hemos implementado en nuestro modelo. Add text blocks: Permite la inserción de cuadros de texto al Flowsheet. Check Elemental Balance: Genera un reporte con el balance elemental, permite al usuario detectar cualquier elemento no balanceado dentro del modelo. Display value functions for Streams: Muestra una lista con las funciones APL para las corrientes; al presionar este botón se desplegará una lista con funciones generales que es posible aplicar, una a la vez, para que aparezca el valor de la función sobre cada corriente del modelo, muy útil para verificar, por ejemplo, cuánto líquido se tiene en cada corriente (LI VSTR s). es posible crear funciones propias si las dadas por defecto no satisfacen una necesidad. Display sections spreadsheets: Nos muestra un reporte con las características de las corrientes por sección; presenta una hoja de cálculo compatible con Excel con los datos expresados en IFSS Design Flowsheet Spreadsheets en el menú Input. Tener presente que los decimales deben estar con punto (.), y no con coma (,). Iconos APL APL Keyboard: Despliega la calculadora APL. Math functions: Proporciona una lista de diversas operaciones matemáticas distintas a las comunes que pueden ser programadas en METSIM.

Value Functions: Muestra una lista con todos los significados de las funciones APL. User created Objects: Permite la creación de variables como por ejemplo, escalares, vectores, funciones, líneas de texto y matrices de acuerdo a sus necesidades. Lock model for security: nos da la opción de cuidar el modelo mediante la implementación de una contraseña; se recomienda realizar un respaldo del archivo antes de utilizarlo pues no puede ser revertido una vez activado. METSIM Help: Abre la ayuda de METSIM, tener presente que si se hace click derecho sobre cualquier ícono, se abre la ayuda específica. Reset: Resetea el modelo. Operaciones unitarias en METSIM METSIM cuenta con un módulo de operaciones unitarias como se observa en la siguiente figura:

Operaciones Unitarias Generales: Tiene sub-secciones para distintos ramos de la metalurgia extractiva. Dos de los elementos más usados: Corrientes con que se construye un modelo; y Mixer para unir dos o más corrientes, unidad con la cual es posible simular diversos equipos agregando reacciones y pérdidas de calor en las pestañas correspondientes. STR Stream: Las corrientes son aquellas líneas que interconectan las distintas operaciones unitarias, esto visto desde el punto de vista del Flowsheet; desde el punto de vista del modelo como tal, las corrientes representan flujos característicos los cuales contienen una o más fases con sus distintos elementos que conforman los compuestos de nuestro sistema. Ellas son las que reflejan directamente los resultados calculados por METSIM, además de servir como fuente de ingreso de datos. La clasificación de las corrientes es bastante sencilla, existen 3 tipos de corrientes las cuales se definen a continuación: Corrientes de Entrada o Inputs: son aquellas corrientes que ingresan a una operación unitaria. Corrientes de salida u Outputs: son aquellas que abandonan la operación unitaria. Corrientes de reciclo o Recycle Stream: son aquellas que abandonan una operación unitaria e ingresan a una operación unitaria anterior.

Cuando añadimos corrientes al Flowsheet nos damos cuenta que adquieren un color rojo intenso, en el momento de especificar fases, las corrientes cambian de color, cuando hay diferentes fases en una corriente ésta adoptará el color de la fase que se encuentre en mayor proporción, la siguiente tabla nos muestra el tipo de color y el tipo de fase: Fase

Color

Acuosa

Azul

Sólidos

Gris

Molten

Rojo

Gaseosa

Verde

Slag

Blanca

Controladores: Los controladores forman una parte esencial de METSIM, aparecen representados como válvulas en el flowsheet . METSIM dispone de los siguientes tipos de controladores: FFC Feed Forward Control: Consiste en medir las perturbaciones que ingresan al proceso, de manera tal que el controlador actúe sobre la planta aún antes de que tales perturbaciones alejen al proceso del set-point deseado FBC Feedback Control: Los valores medidos a la salida del proceso se retroalimentan a través del controlador para ejecutar cierta acción de control. FRC Flow Rate Control: Fija un flujo de entrada al proceso. PSC Percent Stream Control: Fija un porcentaje (másico o molar) de determinado compuesto en la corriente controlada. Se utiliza por ejemplo, para controlar el enriquecimiento en O2 en la corriente de entrada a algún equipo. INS Instrument/Plot: En modo dinámico es utilizado para mostrar valores en pantalla mientras el modelo está convergiendo.

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