Ingeniero Civil Eléctrico / En la actualidad, la supervisión de procesos necesita ser cada vez más eficiente. Hoy en día se cuenta con múltiples sensores en cada proceso, los cuales entregan información de algún estado/variable del mismo. Al analizar esta información, es posible encontrar relaciones entre variables y puntos de operación del proceso. Lo anterior posibilita la construcción de modelos de procesos en base solo a información recaudada de los estados/variables. Esta herramienta de modelación es muy útil cuando no se conoce de manera completa, a nivel fenomenológico, el proceso a estudiar. El presente Trabajo de Titulo está centrado en la realización de modelos para un molino SAG (Semi-Autógeno) en base a estructuras no-paramétricas de similitud. En primer lugar, se desarrolla un algoritmo para la generación de modelos de similitud usando un enfoque basado en los residuos (diferencia entre el valor real y el valor estimado). Posteriormente, se desarrolla una metodología para estimar variables usando modelos de similitud, la predicción de ellas y un posterior análisis de escenario usando un modelo de predicción. Al momento de generar un modelo para estimar las variables controladas usando datos históricos reales de un molino SAG, se observa que el modelo creado cumple con los criterios de validación. Posteriormente, usando los mismos datos, se procede a crear un modelo de predicción, con el fin de generar un análisis de posibles futuros escenarios. Los resultados muestran que en el nuevo escenario propuesto, se obtiene un mejor desempeño energético del molino SAG estudiado. Por otro lado, se genera un modelo para la detección de anomalías usando una base de datos con una anomalía identificada. Los resultados de esta modelación muestran que se detecta exitosamente la anomalía en la base de datos. Se propone a futuro, desarrollar una herramienta que sea capaz de realizar un pronóstico, estimando las variables independientes para una mejor predicción de las variables controladas.

Ingeniero Civil Electricista / Debido al constante aumento en los estándares de producción y calidad, así como las exigencias impuestas por estrictas normativas ambientales y de seguridad, existe en la industria moderna la necesidad de incrementar la eficiencia y complejidad de los sistemas de control asociados. Sin embargo, existen perturbaciones que no pueden ser eficazmente manejadas por los controladores a menos que exista una adecuada caracterización del modo de operación. He ahí la necesidad de incorporar sistemas de monitoreo para detección y aislamiento de anomalías que pudiesen condicionar el funcionamiento del proceso. En este sentido, el objetivo general de este trabajo es diseñar e implementar un sistema supervisor en línea con modelos basados en similitud (SBM) que permita la detección y el aislamiento de anomalías en procesos industriales multivariados y en particular, en el caso de una turbina a gas natural. El diseño del sistema supervisor incluye una etapa preliminar fuera de línea y de tres etapas que operan en tiempo real. La etapa preliminar corresponde al análisis del proceso en estudio y de los modos de falla de interés, así como la generación de los modelos SBM que serán utilizados en la etapa de implementación en línea. A través de esta metodología de estudio de eventos se determinan las variables más relevantes en cada anomalía con el fin de optimizar el procedimiento de generación de modelos. Las etapas asociadas a la implementación en línea se han denominado fases . Fase I genera una señal de alarma si la salida estimada por un modelo clasificador SBM, diseñado en la etapa preliminar, supera un umbral determinado en la etapa preliminar. Si se produce una alarma, entonces se ejecuta la Fase II que determina el vector de residuos entre las salidas medidas y las salidas estimadas por el modelo SBM, para cada posible anomalía en gestación. Fase III calcula el indicador de Hotelling de cada vector de residuos. Se genera una alarma de anomalía si este indicador supera un umbral determinado en la etapa preliminar. Este sistema es aplicado en una turbina a gas natural para el estudio de dos anomalías que ocasionan una disminución significativa en la potencia: (i) temperatura de un álabe fuera de rango (Anomalía #1) y, (ii) suciedad excesiva en el compresor (Anomalía #2). Los porcentajes de detección de las Anomalías #1 y #2 son 96% y 76%, respectivamente. Estos porcentajes se estiman en función del número de datos. Debido al tamaño de los conjuntos de datos disponibles, es imposible en esta aplicación utilizar probabilidades para caracterizar al sistema supervisor. Las principales ventajas de disponer de este sistema supervisor son: (1) con una metodología de estudio de eventos, se obtienen aquellas variables que son más relevantes en cada anomalía, (2) con la Fase I se logran descartar del análisis aquellas observaciones que representan un modo normal de operación y (3) a través de señales binarias Normal o Alarma se logra centralizar la información que entregan todos los modelos.

Ingeniero Civil Electricista / La minería del cobre en Chile ha crecido sostenidamente desde los años 90 y, actualmente, a nivel nacional, es la actividad económica más importante, y a nivel internacional, lidera la producción de este metal. En este contexto, para la industria nacional del cobre es fundamental aumentar la productividad; disminuir costos; y reducir los perjuicios a las personas, al entorno, y a las unidades productivas. En consecuencia, aumentar la continuidad operacional y disminuir los costos de falla de las correas transportadoras en los procesos de conminución contribuye a conseguir las metas establecidas. Por último, a fin de alcanzar las metas relacionadas a las correas transportadoras en estos procesos es necesario estudiar sus modos de falla, con el propósito de generar medidas compensatorias como esquemas de detección y aislación temprana apropiados. El presente trabajo tiene como propósito realizar un análisis de fallas en los equipos y componentes mecánicos más importantes de las correas transportadoras CV-005, CV-006, y CV-007 de Minera Los Pelambres (transporte de mineral grueso del chancado primario a la molienda), con la finalidad de proponer esquemas de detección y aislación temprana destinados a dichos equipos y componentes (el desarrollo de medidas compensatorias se excluye de este trabajo). Particularmente en este análisis, se presentan las principales características de las correas transportadoras. En seguida, se identifican y describen los sub-sistemas de las correas transportadoras, se identifica su instrumentación, y se describen sus modos de operación normal, tanto de forma general como particular. Luego, a partir de la información entregada por CONTAC Ingenieros Ltda., se seleccionan los equipos y componentes mecánicos más importantes de las correas transportadoras escogidas, considerando la frecuencia y duración promedio de las paradas no planificadas (evento relacionado a fallas) de los sub-sistemas identificados. Posteriormente, en base a la información facilitada por Minera Los Pelambres se identifican y describen tanto los modos de falla en los equipos y componentes determinados como sus causas, efectos, y procedimientos de detección. Finalmente, a partir de este análisis y de la investigación centrada en ingeniería, se proponen esquemas de detección y aislación temprana para los modos de falla establecidos. Los esquemas de detección y aislación temprana propuestos para los equipos y componentes determinados presentan diferentes niveles de desarrollo. En el caso de los polines, generalmente se basan en la captura de termografías; pero en las correas transportadoras escogidas, este esquema de inspección es impracticable, a causa de la distribución espacial de los polines (en otros sistemas distribuidos se han usado vehículos aéreos no tripulados para este fin). En el caso de la banda, generalmente se sustentan en la captura de imágenes superficiales y de rayos X. En el caso de los motores eléctricos, se basan en la medición de vibraciones y de la corriente en el estator. En el caso de los frenos de disco, no se encontraron esquemas específicos para la liberación fallida de las pastillas de freno; pero se podrían desarrollar a partir del procesamiento digital de imágenes y, por otra parte, la pérdida de eficiencia del resorte del sistema hidráulico cuenta con medidas compensatorias a implementar por parte de la empresa. Por último, en el caso de los reductores, se sustentan en la medición de vibraciones y en el análisis de aceites. Como trabajo futuro se sugiere principalmente estudiar la (pre)factibilidad técnica y económica de los esquemas de detección y aislación temprana propuestos.