CADETECH mejora el monitoreo de las palas electromecánicas en las minas de cobre más grandes del mundo

Daniel Ramírez, CADETECH S.A.

"La aplicación de monitoreo en la plataforma CompactRIO puede buscar los mejores períodos de medida para el análisis y optimizar la relación señal-ruido."

- Daniel Ramírez, CADETECH S.A.

El desafío:

Desarrollar un sistema de monitoreo continuo altamente especializado para lograr una estrategia de mantenimiento predictivo para estas máquinas críticas.

La solución:

Crear un sistema de monitoreo continuo de vibración y estrés completamente funcional y hecho a la medida, utilizando la plataforma NI CompactRIO y el software NI LabVIEW.

Las palas electromecánicas para minería a cielo abierto son máquinas enormes, móviles y no estacionarias que se utilizan para cargar camiones de carga, que transportan el mineral a las plantas de procesamiento. Por lo general, la relación entre la pala y los camiones es de 1 a 12, por lo que el tiempo de inactividad inesperado de la pala tiene un efecto directo en la producción. Por tanto, las palas electromecánicas se consideran máquinas críticas.

 

Tradicionalmente, ha sido difícil aplicar técnicas predictivas y de monitoreo de condición a estas palas electromecánicas debido a algoritmos y equipos de análisis inadecuados, así como al entorno hostil. El análisis tradicional de vibración (la principal herramienta para el mantenimiento predictivo en máquinas rotativas) que se realiza por equipos convencionales se basa en la transformada de Fourier, que asume una velocidad de rotación constante. Esto no es adecuado para la pala, por lo que se necesita un enfoque diferente.

La urgente necesidad de pasar de una estrategia de mantenimiento reactivo y preventivo a una estrategia predictiva y proactiva llevó a la creación de SiAMFlex, el sistema avanzado de monitoreo flexible. SiAMFlex fue inicialmente una iniciativa del profesor Pedro Saavedra de la Universidad de Concepción, Chile, comenzando con la investigación para desarrollar un algoritmo de análisis de vibración adecuado para las señales de vibración de palas electromecánicas. Una vez que el algoritmo estuvo listo, la segunda etapa fue implementar esta técnica como el núcleo de un sistema de monitoreo continuo. Ahora, SiAMFlex es soportado y actualizado continuamente por NI Silver Alliance Partner CADETECH para mantener una herramienta completa de análisis y administración de la integridad de activos mecánicos y estructurales.

El sistema de monitoreo consta de equipos internos, un servidor externo, PCs y equipos de red inalámbrica. El equipo interno de la pala incluye: 

  • El sistema CompactRIO con el chasis NI cRIO-9014 embebido de 8 ranuras 
  • El módulo NI 9233 para medidas de vibración 
  • El módulo NI 9237 para medidas dinámicas de tensión 
  • El módulo NI 9422 para datos taquimétricos precisos y de alta resolución 
  • El módulo NI 9205 para señales complementarias del sistema de control de la pala 
  • Acelerómetros piezoeléctricos montados en los principales componentes rotativos de la pala (motores y transmisiones de caja de engranaje) 
  • Galgas extensiométricas montadas en los principales componentes estructurales de la pala 
  • Codificadores incrementales en los motores principales 
  • Equipo de red inalámbrica 
  • Equipo de filtro de energía

 

 

El sistema CompactRIO interno adquiere señales simultáneas de acelerómetros, codificadores y galgas extensiométricas. Las señales de vibración y tensión se monitorean continuamente y se comparan con los puntos de ajuste de alerta y alarma como primer indicador de problemas. Las señales se almacenan periódicamente a intervalos definidos por el usuario en caso de una alerta o alarma. En este caso, la aplicación de monitoreo en el sistema CompactRIO busca los mejores períodos de medida para analizar y optimizar la relación señal-ruido. Con este enfoque, los datos se almacenan a intervalos regulares predefinidos para controlar cambios mecánicos eventuales en la máquina, y los datos se registran cuando ocurre un evento repentino. En ambos casos, las señales complementarias del sistema de control de la pala se almacenan como referencia y para mejorar las posibilidades de correcciones proactivas.

Los datos adquiridos se almacenan temporalmente en el disco flash interno CompactRIO y luego se descargan automáticamente a través de un enlace inalámbrico a un servidor maestro, donde los datos se procesan, se comparan con parámetros más complejos de alerta y alarmas y se almacenan en una base de datos. Si el enlace inalámbrico al servidor no está disponible, el usuario puede conectarse y descargar datos manualmente por medio de un enlace inalámbrico punto a punto de corto alcance (el usuario debe acercarse a la pala y establecer el enlace), conectar un cable ethernet directo o simplemente insertar un pendrive en el puerto USB del CompactRIO, donde los datos se cargan automáticamente.

 

 

 

Una vez que los datos se procesan y almacenan, están disponibles para visualización, análisis, procesamiento manual y administración de tendencias del usuario en el servidor o en cualquier PC con acceso de red a la base de datos. Todas las configuraciones, transferencia de datos, procesamiento, visualización y software de análisis se construyeron usando LabVIEW.

En abril de 2008, nueve palas se monitorean continuamente con SiAMFlex en cuatro diferentes ubicaciones mineras a cielo abierto en Chile, dos de las cuales se encuentran entre las minas de cobre más grandes del mundo. Además de sistemas de monitoreo continuo, CADETECH desarrolló varios instrumentos portátiles para palas que no utilizan el sistema SiAMFlex. Uno de los cuales está basado en el sistema NI CompactDAQ y el otro usa CompactRIO y la PC de pantalla táctil NI TPC-2006 para configurar un instrumento robusto de 16 canales completamente autónomo en un formato de maleta que realiza análisis de vibración.

Estos desarrollos son evidencia de la flexibilidad, facilidad de uso y determinismo de la plataforma de desarrollo de hardware y software de National Instruments.  

 

Información del autor:

Daniel Ramírez
CADETECH S.A.
Chile
Tel: +56 41 2621500

Las palas electromecánicas para minería pueden cargar 100 toneladas de mineral por palada. Su potencia nominal combinada es de aproximadamente 3 MW.
El hardware debe sobrevivir en un entorno hostil.
El software de análisis está completamente basado en LabVIEW.