A Versatilidade Das Imagens Térmicas Na Indústria Mineradora

O Infravermelho Pode Ser Uma Ferramenta De Monitoramento Fundamental Durante As Etapas De Um Processo

Em uma indústria em que as adversidades climáticas e condições ambientais adversas são a normalidade no local de trabalho para centenas de milhares de trabalhadores, as imagens térmicas têm se provado uma ferramenta confiável para ajudar a limitar as paralisações não planejadas, melhorar a segurança no local de trabalho e, no processo, economizar milhões de dólares. Esta nota de aplicação explora o valor da integração de geradores de imagens térmicas no monitoramento das condições do “processo” (“processo” de extração mineral a partir de minérios) e de programas manutenção preventiva em sistemas mecânicos e elétricos em operações de mineração. Também abrange aplicações mais recentes que estão se tornando populares na indústria mineradora.

Desafio

Em vários aspectos, uma mina é igual a uma cidade em miniatura. Tem seus próprios serviços de abastecimento, estradas, equipamentos de processo especializados, normas e regulamentos de segurança e uma força de trabalho dedicada e capacitada. As minas funcionam 24 horas por dia, 365 dias por ano. Uma extensa infraestrutura fornece energia elétrica a partir de subestações locais, move ar refrigerado por subterrâneos profundos e bombeia água para fora evitando inundações. Caminhões de reboque de até 400 toneladas, escavadeiras poderosas (movidas a gás ou elétricas), esmagadores, moinhos e instalações de processamento extraem metais preciosos ou outros materiais essenciais a partir de minérios de milhares de túneis subterrâneos ou de centenas de acres de minas a céu aberto.

As minas precisam de um abastecimento de energia extenso das subestações locais.

Custos das Paralisações

O potencial de receita de uma mina está correlacionado diretamente com sua produtividade que, por sua vez, é determinada pelo modo como todos os sistemas funcionam sem uma interrupção inesperada. Por exemplo, o projeto Gold Bar e futuras minas estima um perfil de produção de 62.800 onças de ouro por ano. Funcionando 365 dias por ano, este número equivale a um pouco mais que 172 onças por dia e 7,17 onças por hora. Se o ouro está valendo US$ 1.200 por onça, então a receita por hora perdida devido a paralisações é de US$ 8.628. Com este preço, leva menos que uma semana para uma mina perder um milhão de dólares. Algumas minas produzem menos e outras muito mais, e este exemplo não conta sequer com os custos de operação aumentados que também podem ser consequência de paralisações.

A durabilidade e manutenção do equipamento contam muito nos custos operacionais de uma mina. Muitos dos equipamentos são personalizados e tão especializados que substituí-los tem um custo proibitivo. E uma vez que o custo pode ser de até milhões de dólares por veículo, as empresas mineradoras precisam usar muito eficazmente os seus caminhões, escavadoras e equipamentos de lixiviação.

Desafios de Manutenção Preventiva na Indústria Mineradora

Para ajudar a evitar paralisações catastróficas ou a perda de equipamentos, e para reduzir prêmios de insegurança e melhorar a segurança do trabalhador, as empresas mineradoras administram programas de manutenção preventiva abrangentes para fornecer energia e tempo de operação contínuos. O tamanho da operação determina o tamanho das equipes que administram os programas. Mas tendo em conta a complexidade dos sistemas elétrico e mecânico das operações de mineração, essas equipes requerem conhecimento e treinamento em equipamentos de mineração, transporte e aplicações elétricas. Enquanto é comum para empresas mineradoras terceirizar alguns trabalhos, é mais econômico manter a maior parte do monitoramento e reparos internamente. Independente de quem está executando as tarefas de manutenção preventiva, a indústria mineradora apresenta alguns desafios únicos para obter êxito, incluindo:

• Condições Ambientais: Seja trabalho noturno, subterrâneo, em calor ou frio extremo, ou em condições molhadas, a maioria das minas oferece vários desafios únicos para o monitoramento de 24 horas e a manutenção de equipamentos.
• Poeira: A mineração, por natureza, é um trabalho sujo. Mas algumas minas são piores que as outras. Por exemplo, minas de carvão subterrâneas apresentam um problema maior de poeira do que minas de cobre ou ouro a céu aberto.
• Tudo Digital: A indústria mineradora está conhecendo os benefícios da digitalização das operações. Como em qualquer indústria, um acesso mais rápido aos dados aumenta o custo-benefício e a produtividade. São necessárias soluções de monitoramento digital que produzam dados que possam informar tomadas de decisão em tempo real que resultem em um retorno do investimento (ROI) mais rápido.

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Solução

Há mais de 20 anos, Per Fostvedt, fundador da Infrared Systems em Ogden, Utah, começou a promover as imagens térmicas para operações de mineração como meio de melhorar o processamento e os programas de manutenção preventiva. “Quando comecei a ligar para minas promovendo infravermelho há cerca de 20 anos atrás, a recepção foi em geral negativa. Porque, naquele tempo, tinham a filosofia de usar o equipamento até quebrar e só depois reparavam ou substituíam”, diz Fostvedt.

Mas a filosofia mudou com o passar do tempo. Programas de manutenção preventiva agendados regularmente melhoram a segurança do trabalhador e poupam tempo e dinheiro. As câmeras termográficas se tornaram uma ferramenta de manutenção preventiva fundamental, mais frequentemente para sistemas elétricos e mecânicos, mas também no monitoramento de muitas operações de processamento e lixiviação em pilhas.

A segurança do trabalhador é a maior prioridade na indústria mineradora. Geralmente, se há uma solução disponível que melhore a segurança, então as empresas mineradoras estão dispostas a investir.

Muitas minas possuem câmeras termográficas e software e enviam funcionários para cursos de treinamento sobre infravermelho para melhor entenderem as aplicações e aprenderem como funcionam as câmeras de IV. Realmente, isso ilustra como a indústria mineradora vê a importância das imagens térmicas desde que Fostvedt fundou a Infrared Systems: três cursos de certificação de termografia foram programados e preenchidos pelas empresas em 2018 em Elko, Nevada. Devido ao sucesso dos cursos, as empresas mineradoras no Sudoeste dos EUA querem continuar ou possivelmente acelerar este ritmo em 2019.

As empresas mineradoras também empregam profissionais especializados externos que precisam ser capazes de coletar dados de imagens térmicas de qualidade, reunir medições de temperatura precisas e fornecer informações sobre a condição dos equipamentos oportunamente usando conceitos de transferência de calor com termografia qualitativa e quantitativa. Os empreiteiros precisam ter certificações A energia é distribuída em toda a mina, começando pelas subestações, passando pelas linhas de transmissão de alta tensão e chegando a subestações móveis e transformadores. A imagem térmica na Figura 1 mostra uma terminação reguladora de tensão que está muito próximo de falhar. Esta subestação alimentava operações fundamentais e, caso tivesse falhado e forçado uma parada não planejada, a perda de receita poderia ter chegado aos milhões de dólares.

Novamente, na Figura 2, durante uma inspeção de contrato em outra mina, Fostvedt descobriu uma terminação de contator de 480 V em um balde do centro de controle de motor (MCC) que estava quase falhando. Este balde de MCC alimentava um motor de acionamento de frequência variável (VFD), e a sua falha inesperada poderia ter resultado na perda de receitas de processamento de até US$ 100 mil.

Figura 1. Regulador de tensão quase falhando em uma subestação da mina.

Figura 2. Terminação do empreiteiro quase falhando que alimenta um motor de processamento VFD.

ROI em Mecânica

Segundo a Gates Corporation, uma paralisação não planejada em uma mina resulta em até US$ 180 mil em perda de produção por incidente. Uma das peças mais caras de equipamento que pode resultar em perdas substanciais é a escavadeira de corda. Uma escavadeira de corda é o elemento vital de qualquer operação de mineração. Se ela apresenta defeito sem aviso, as consequências aparecem em todo o processo de mineração. A maioria das minas não tem peças de substituição de escavadeiras prontamente disponíveis. Dependendo do problema e da idade da escavadeira, a peça pode nem ser mais fabricada.

Figura 3. O cilindro da lança à esquerda nesta escavadeira de corda está começando a aquecer devido à falta de graxa.

A paralisação pode estender-se por dias, e isto explica porque é tão importante a manutenção programada, incluindo IV. Geralmente, um turno de 12 horas por mês é alocado para aplicações de manutenção preventiva. Problemas como sobreaquecimento de cilindros da lança (Figura 3) que podem ser detectados durante a manutenção programada regularmente antes de ocorrer uma avaria podem significar a diferença entre um reparo durante um turno de 12 horas ou perder US$ 180 mil por hora na produção e comprar uma nova escavadeira de corda elétrica de 7200 V, o que custará milhões de dólares.

Outras Aplicações na Indústria Mineradora

As aplicações de imagens térmicas na indústria mineradora vão além da manutenção preventiva elétrica e mecânica. Dependendo do tipo de mina, os seguintes casos de aplicação podem também ser eficazes:

• Monitoramento de Condições: Câmeras termográficas com montagem fixa e montadas em veículos fornecem imagens e dados em tempo real a uma estação de monitoramento central que rastreia tudo, desde gradientes de temperatura até quadros elétricos e equipamento de comutação. Em minas que são operações digitalizadas, os dados dessas imagens podem ser analisados ao longo do tempo para prever falhas com mais precisão, programar janelas de manutenção menores e minimizar paralisações na produção.
• Proteção. Tamanho, acessibilidade e segurança são fatores que podem tornar desafiadoras as patrulhas manuais nos perímetros das minas. Com configurações de panorâmica/inclinação/zoom de câmeras termográficas e coloridas de alta definição combinadas com rede baseada em nuvem, software e análises modernas, a central de comando de uma mina pode monitorar todo o local de um único lugar.
  
• Segurança. Ao monitorar a integridade das paredes de uma mina com imagens térmicas, as empresas mineradoras têm mais dados de estabilidade para consultar quando precisam decidir se é seguro enviar trabalhadores para a mina.
  
• Janelas de infravermelho: Muitas operações de mineração estão exigindo que novos equipamentos incluam janelas de infravermelho para tornar as inspeções termográficas mais seguras e fáceis, especialmente de equipamento elétrico. Muitas minas estão passando por uma readaptação de equipamentos mais velhos com janelas de infravermelho.
  
• Drones: O monitoramento aéreo automatizado fornece uma ampla perspectiva de diferenças de calor invisíveis em sistemas de transmissão elétrica do ar para espaços vazios da mina.
  

Ajudar as Minas a Continuar Produtivas e Seguras

As minas precisam de equipamentos robustos. Embora as câmeras termográficas enxerguem através da poeira, a acumulação de poeira nas lentes pode estragar uma câmera. Especialistas na implementação de FLIR Systems, como os Sistemas de Infravermelho, usam sistemas de purga de ar permanente para soprar a poeira das lentes das câmera de IV com montagem fixa. Para câmeras de IV portáteis, termógrafos conduzem normalmente inspeções com as câmeras em bolsas de plástico transparente vedadas.

Independente do que é preciso para concluir o trabalho, a indústria mineradora adotou as imagens térmicas como um recurso de manutenção preventiva confiável. Fostvedt diz, “O IV é uma ferramenta fundamental para monitorar os transformadores que alimentam os sistema de água, os sistemas de refrigeração, o processamento, os MCCs e as subestações, quer à superfície quer subterrâneas."

As imagens térmicas são uma tecnologia diferenciada que ajuda empresas mineradoras a fazer o que é preciso para terem sucesso: elas precisam seguir um veio não importa aonde ele vá dar, e nunca sabem onde uma amostra de núcleo pode levá-las.