E se os roletes da sua esteira transportadora pudessem prever falhas antes que elas acontecessem?

Proteger as operações contra o potencial de danos dispendiosos causados ​​por incêndios – e identificar até mesmo o menor problema antes que ele cause paralisações. Para um monitoramento de sistemas de esteiras de última geração, os roletes inteligentes acessam tecnologias da Internet Industrial das Coisas (IIoT).

Essas tecnologias em constante expansão são novidade no projeto de rolos guia e envolvem hardware integrado que transforma um rolo passivo em uma ferramenta de inspeção ativa. Sua implementação, que começou na indústria de mineração, está surgindo de forma constante em outros tipos de aplicações com grandes volumes de materiais secos em todo o mundo – especificamente aquelas que envolvem materiais combustíveis, como o carregamento de carvão em navios ou o processamento de papel e celulose.

Monitorando os pontos críticos

A Superior Industries, fabricante americana de equipamentos para processamento de materiais a granel, projetou o primeiro sistema de monitoramento de correias transportadoras e serviços em nuvem do gênero em sua unidade fabril no Brasil, que tradicionalmente atende ao setor de mineração da região.

Em operações de mineração, em particular, incêndios em correias transportadoras representam uma séria ameaça à segurança dos trabalhadores, aos investimentos em equipamentos e à produção. Como uma solução muito procurada, o Sistema Vantage identifica e coleta dados sobre a temperatura, rotação e vibração dos rolamentos dos roletes, permitindo que as operações previnam incêndios catastróficos e paralisações na produção, localizando facilmente um ponto quente no rolete antes que o componente faísque ou falhe. Medidos por diferentes sensores embutidos nos roletes, os principais parâmetros de desempenho e alertas são exibidos em tempo real na tela do computador da sala de controle ou em um dispositivo móvel. 

Falhas nos rolos guia causam paradas não planejadas, aumentando os custos operacionais e colocando em risco não apenas os equipamentos, mas também os trabalhadores envolvidos na operação, inspeção e manutenção. Certamente, os métodos tradicionais de detecção de temperaturas elevadas e sinais de possível falha nos rolos guia são apenas marginalmente eficazes. Além disso, aplicações como carregadores de navios, transportadores cobertos ou confinados não permitem inspeção adequada durante a operação.

A enorme quantidade de rolos guia instalados agrava o problema. Considere que, no Brasil, existem mais de três milhões de rolos instalados. Supondo uma taxa de substituição de 10% ao ano, as mineradoras enfrentam o desafio praticamente impossível de encontrar, a cada dia, os 1,000 rolos que chegarão ao fim de sua vida útil dentre os três milhões instalados. É como procurar uma agulha em um palheiro, e tal desafio exige um sistema capaz de coletar e gerenciar quantidades imensas de dados.

Por trás da tecnologia Vantage

No sistema Vantage, tanto o software quanto os componentes de hardware são inteiramente desenvolvidos pela Superior Industries. Com o advento da tecnologia IIoT (Internet Industrial das Coisas), surgiram oportunidades para o desenvolvimento de novas formas de sensoriamento e telemetria. Além disso, com a miniaturização de componentes eletrônicos e o surgimento de protocolos de comunicação LPWAN (longa potência/longo alcance), como o LoRaWAN, os engenheiros da Superior descobriram que o monitoramento do rolamento da roda guia é econômico e sustentável. Para se ter uma ideia, um único gateway tem um alcance de comunicação de até 1,6 km e pode se conectar com até 3,000 dispositivos.

Os cilindros operam em ambientes muito agressivos, repletos de poeira. Estão sujeitos a procedimentos de manutenção que incluem lavagem periódica de alta pressão. Além disso, as práticas de instalação dos cilindros muitas vezes exigem que os trabalhadores batam neles com martelos ou maços para garantir o encaixe adequado em estruturas de roletes mais antigas. Cada um desses problemas torna o uso de sensores externos bastante arriscado. Por isso, a Superior incorporou os sensores dentro do próprio cilindro, proporcionando maior proteção e precisão, sem antenas externas ou fios de conexão.

Por exemplo, os sensores de temperatura dos rolamentos são colocados em contato com a pista interna de cada rolamento, proporcionando um método mais confiável e preciso para medir a temperatura. Alternativamente, sensores que medem a temperatura dos rolamentos por meios indiretos, como sensores colocados em estruturas de roletes, resultam em um grau de precisão muito menor, pois a distância entre o sensor e o rolamento permite muita dissipação de calor, principalmente em climas mais frios.

O rolo monitorado é tão fácil de instalar quanto qualquer rolo padrão. Uma vez concluída a infraestrutura e as configurações na fase de implementação, a substituição de um rolo por um novo segue o mesmo processo que a de um rolo padrão. A única diferença é a necessidade de informar o sistema sobre a posição do rolo, seja através da leitura do código QR do novo rolo em um dispositivo móvel no campo ou registrando sua posição via web. O registro da posição do rolo é importante, pois qualquer alarme ou alerta pode ser relacionado à localização precisa do rolo. Assim que a esteira voltar a funcionar, o novo rolo se comunicará com a nuvem.

Entrega de dados

As medições de cada um dos diferentes sensores integrados estão disponíveis em tempo real, e os dados são transmitidos usando sinais de rádio LoRa™ de baixo custo, que exigem energia mínima e podem entrar em modo de espera quando não estão em uso. O sistema monitora os dados de cada rolo e os envia para a nuvem usando uma infraestrutura LoRaWAN.

Cada rolete guia possui seu próprio gerador embutido (também desenvolvido pela Superior) que cria a energia necessária para enviar dados durante a operação, mesmo em baixas rotações. Isso elimina a necessidade de bateria, o que não só aumenta a segurança, como também elimina os problemas relacionados ao descarte de baterias usadas.

Em relação ao software, o sistema incorpora certos recursos e algoritmos para facilitar a análise de dados e gerar informações operacionais valiosas. A coleta de dados dos rolos permite que a equipe de operação monitore a condição geral da esteira transportadora. Por exemplo, é possível visualizar o gradiente de temperatura da esteira e identificar pontos críticos, como desnivelamento dos roletes ou desalinhamento da correia. Painéis individuais para cada rolo fornecem uma análise detalhada de temperaturas, vibrações e velocidade.

Os alarmes são ativados com base em parâmetros predefinidos para cada tipo de rolo e aplicação. Ao acionar os alarmes com base em parâmetros predefinidos, os operadores podem acessar as informações corretas para sua aplicação específica e tomar medidas imediatas, minimizando qualquer risco ou dano potencial.

Rolos monitorados com borracha retardante de chamas

Para reduzir ainda mais os riscos de incêndio, a Superior desenvolveu uma borracha retardante de chamas UL94-V0, certificada pela Administração de Segurança e Saúde em Minas (MSHA). O composto de borracha especialmente formulado reveste os rolos de impacto e retorno, proporcionando níveis de abrasão e dureza compatíveis com os das correias. 

O sistema Vantage da Superior e a borracha especial retardante de chamas UL94-V0 foram instalados na nova Recuperadora de Tambores 3 da Mina Brucutu, a segunda maior mina do Brasil, com produção anual de 30 milhões de toneladas de minério de ferro. A nova Recuperadora de Tambores está entre as maiores do mundo em termos de capacidade de processamento de minério de ferro e é responsável pelo abastecimento da planta de beneficiamento. Esta é a primeira máquina do mundo com rolos 100% monitorados. 

Por motivos de segurança, os trabalhadores não podem entrar no interior da recuperadora de tambores enquanto esta estiver em funcionamento. Se houver alguma tentativa de abrir a porta de acesso, a operação é automaticamente interrompida, razão pela qual o monitoramento eletrônico é tão importante. 

A utilização das soluções de monitoramento da Superior demonstra o compromisso da mina em garantir a segurança dos funcionários, mantendo a disponibilidade das máquinas – e até mesmo reduzindo os custos de seguro devido ao aumento da proteção das máquinas e da segurança dos trabalhadores. 

Além disso, em meio às crescentes preocupações com a poluição e a saúde dos trabalhadores, as regulamentações que afetam o manuseio de materiais estão se tornando mais rigorosas, principalmente em centros urbanos. Assim, mais operações estão cercando as esteiras transportadoras ou utilizando barreiras contra o vento para evitar a perda de materiais. Isso cria espaços confinados que impossibilitam a inspeção humana. Consequentemente, o monitoramento de esteiras transportadoras de última geração está surgindo como uma opção viável.

Transformação por meio da tecnologia

As tecnologias de monitoramento de correias transportadoras da Superior garantem a detecção de falhas nos rolos, previnem incêndios e danos à correia, além de reduzir paradas inesperadas, custos de manutenção e perdas de produção, tudo isso enquanto aumentam a segurança do operador. Com monitoramento 24 horas por dia, 7 dias por semana e algoritmos preditivos, as operações podem adotar estratégias de manutenção proativas, programando a substituição dos rolos com antecedência e evitando interrupções na produção.

Existe uma crescente demanda por tecnologias de monitoramento de correias transportadoras em aplicações críticas, como mineração, carregamento de navios, carvão, celulose e papel, e outras operações de alto impacto e alto valor agregado. Como o custo dessa tecnologia está diminuindo rapidamente, é provável que, em breve, todos os rolos enviados da fábrica da Superior no Brasil sejam rolos guia "inteligentes" – já equipados com sensores e "superpoderes".