Implantação de rotina preditiva por temografia infravermelha, para definição de fim de de vida útil dos revestimentos dos moinhos de bola e vertmill

1 INTRODUÇÃO

A Iron Ore Brazil (IOB) é a Unidade de Negócios da empresa Anglo American cujo projeto em minério de ferro é o Sistema Minas-Rio localizado em Conceição do mato Dentro MG.
Sua operação teve início no segundo semestre de 2014, com uma capacidade projetada para produzir 24,5 milhões toneladas ano base seca de pellet feed, e para tal, ela conta com um mina de itabirito lavrada em processo convencional de detonação e transporte por caminhão fora de estrada, o beneficiamento e composta pelas etapas de britagem primária e secundária, prensas de rolos, circuito de moagem com moinhos de bolas, dois estágios de deslamagem em ciclones Gmax, flotação reversa em células tanque, classificação em ciclones secundários Gmax, remoagem em moinhos verticais e espessamento. O produto final será escoado pelo Mineroduto cuja extensão é de 529 km até o porto, localizado no município de São João da Barra, estado do Rio de Janeiro.

Em São João da Barra o pellet feed será filtrado, empilhado e carregado em navios para exportação.

Nos últimos 4 anos de operação estamos realizando o processo de Ramp-up na busca da produção projetada, o que tem surgido vários desafios em todas as áreas, pois o projeto traz equipamentos pouco conhecidos na mineração tradicional como, prensa de rolos, moinhos vertmill e filtro Ceramec, diante desse cenário nos deparamos com a necessidade de desenvolver novos métodos e tecnologias para manutenção desses equipamentos, o que nos levou a aplicar tecnologias preditivas para maior assertividade no planejamento e execução da manutenção.

Figura 01 – fluxo de produção Anglo American IOB.

2 METODOLOGIA

Na busca de novos métodos de monitoramento preditivo a Gerência de Engenharia de Manutenção, intensificou a aplicação de termográfia nas rotinas de preditiva para maior agilidade de informação e busca da maior eficiência dos componentes de desgaste, gerando maior disponibilidade física para o beneficiamento e menor custo de manutenção.

Neste âmbito estamos aplicando a técnica de inspeção termográfica e conseguindo resultados satisfatório no monitoramento dos moinhos de bolas e moinhos verticais “VERTIMILL”, sendo neste último equipamento citado tivemos que desenvolver um método inovador para o monitoramento dos revestimentos da hélice, pois não havia tecnologia no mercado para tal aplicação.

A termográfia é uma técnica não destrutiva que utiliza os raios infravermelhos, para medir e observar padrões diferenciais de distribuição térmica, com o objetivo de propiciar informações relativas à condição operacional de um componente, equipamento ou processo. É uma ciência que envolve o uso de dispositivos ópticos eletrônicos (Câmera Termográfica) para detectar e medir a radiação e correlacioná-la com a temperatura da superfície do objeto.

Sendo, portanto, uma verificação realizada periodicamente para checar as condições das instalações industriais, bem como, controles de processo, circuitos elétricos e equipamentos mecânicos.
Atualmente existem diversas câmeras termográficas no mercado e softwares para uma análise detalhada do objeto, bem como análise em vídeos radiométricos permitindo uma inspeção em objetos não estáticos (ex. Moinhos de Bolas).

Apesar da Termográfia ser uma técnica já disseminada no âmbito industrial, sua aplicação em determinados seguimentos ainda é um desafio para as empresas.

Hoje de forma consolidada estamos aplicando a técnica de inspeção termográfica em 2 conjuntos importantes no processo da moagem:

2.1 Moinho de Bola

O moinho de bola possui um total de 288 placas de revestimentos no cilindro, a aplicação da termográfia nos moinhos de bola consiste em identificar os revestimentos com desgaste acentuados e programar a substituição destes revestimentos. Também permitir identificar revestimentos quebrados e assim evitar um desgaste na carcaça do moinho.

Para a realização da inspeção é fundamental um baseline termográfico em100% do revestimento do moinho (revestimento novo), este perfil térmico irá ser utilizado no decorrer da operação do equipamento servindo como referência para identificar futuras quebras ou desgastes acentuados.

O termográfista também utiliza dados de outras técnicas como Medição de Espessura e Scanner 3d para facilitar o monitoramento dos revestimentos críticos. A periodicidade destas inspeções irá diminuir no decorrer do desgaste do revestimento, evitando que uma quebra de um revestimento não comprometa a carcaça do moinho.

Figura 02 – acima um exemplo de um revestimento quebrado que foi identificado e substituído devido ao trabalho desenvolvido.

 

2.2 Moinhos Verticais (VERTIMILL)

O trabalho desenvolvido nos Moinhos Verticais é inovador e consiste em predizer a troca do revestimento da hélice do moinho vertical sem abertura prévia do moinho, através da Inspeção Termográfica.

A operação dos moinhos com desgaste acentuado do revestimento pode gerar uma série de impactos, a saber:
 Operacionais – (perda de eficiência na moagem, menor produtividade e maior consumo de corpo moedores).
 Equipamentos – (desgaste do eixo, paradas não programadas).
 Consumo de Energia – (equipamento operando com baixa taxa de produção).
O problema que no método convencional só é possível a realização da inspeção do revestimento da hélice mediante parada do equipamento, abertura e drenagem de toda carga de corpo moedores (parada estimada em 24h), impactando no tripé: segurança x custo x disponibilidade.

Figura 03 – acima um moinho vertimill parado para a troca do revestimento da hélice.

A aplicação da inspeção termográfica foi possível devido a variação do gradiente térmico na carcaça do moinho vertimill, esta variação ocorre devido a formação de uma zona morta de corpo moedor na parte interna, ou seja, no decorrer do desgaste do revestimento espiral ocorre perda gradual da capacidade de levantamento da carga do moinho criando assim uma zona morta de material sedimentado na extremidade inferior.

Figura 04 – acima um escaneamento térmico evidenciando a diferença entre 02 moinhos na mesma condição operacional.

Esta zona morta formada por corpo moedor e polpa de minério passa a não homogenizar com o material em processamento, ocorrendo uma variação térmica.

Figura 05 – acima uma ilustração da condição de operação de um moinho vertimill.

Após vários meses de inspeção termográfica (amostragem superior a 100) foi possível implantar uma faixa de operação ideal para as condições dos revestimentos. Atualmente são realizadas inspeções termográficas quinzenais onde é definida a ordem de intervenção dos moinhos verticais.

Conforme podemos observa na figura 06, o moinho 0416-MB-03 com 3704 horas em operação, apresenta um termograma com níveis de desgaste superior ao moinho 0416-MB04 com 4094 horas de operação.

Figura 06 – apresenta o termograma de 03 moinhos e suas variações térmicas.

Com a aplicação da inspeção termográfica nos revestimentos dos moinhos, obteve-se um aumento expressivo na confiabilidade operacional, visto que hoje é possível definir o nível de desgaste dos revestimentos do Vertimill e assim evitar paradas e aberturas de equipamentos que ainda não atingiram o nível de desgaste considerado crítico para sua operação.

3 CONCLUSÃO

Com a aplicação dessas novas rotinas de termografia infravermelha na área dos moinhos, estamos tendo vários resultados positivos:
 Na Moagem primaria conseguimos ganhos significativos na eficiência dos últimos dois revestimentos, que foram monitorados e trocados conforme condição termográfica.
 Já na moagem secundaria, conseguimos um aumento de performance do revestimento em 8% no último ciclo de troca, e esperamos reduzir o número de intervenções anuais em 20% a priore, saindo dos atuais 32 para 25 apenas com a utilização dessa rotina.

Autor I
Ricardo Oliveira Coutinho – Engenheiro Metalurgista formado pela UFOP e especialização em gestão de projetos, com 14 anos de experiência na indústria Minero Metalúrgica, tendo trabalhado em empresas como Gerdau, Vale e Anglo American.
Anglo American

Autor II
Marlon Fábio Marques Lino – Técnico de Manutenção Preditiva, com 10 anos de experiência
Anglo American

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *