Introdução

Tanques de polpa de minério normalmente possuem agitadores para realizar a homogeneização da polpa antes do bombeamento para a próxima etapa do processo de beneficiamento do material. Esses agitadores introduzem forças cíclicas no costado que, dependendo da geometria do tanque, velocidade de giro do agitador e potência, podem causar vibrações excessivas no equipamento. Esses níveis de vibrações podem reduzir drasticamente a vida útil do ativo e gerar um risco elevado de colapso por propagação de trincas. Em casos como esse, a análise de vibração por imagem do tanque é capaz de fornecer informações cruciais para a análise da situação, auxiliando na proposição de medidas reativas para mitigar o problema.

Case

O cliente constatou que seus tanques, em uma condição específica de nível de polpa e rotação do agitador, apresentavam grandes amplitudes de vibração visíveis a olho nu. Essa vibração, em pouco tempo de operação do tanque, foi capaz de causar trincas na base de concreto. Sendo assim, a Kot foi contratada para avaliar os possíveis danos a estrutura metálica e propor soluções para mitigar o problema.

Para medir a vibração do equipamento em campo, a Kot utilizou a tecnologia de amplificação de movimento fornecida pela câmera IRIS MTM da RDI Technologies. A aplicação da câmera IRIS para esse caso é muito vantajosa, pois permite a medição da vibração de vários pontos do tanque em apenas alguns minutos, determinando frequências de vibração do tanque e os deslocamentos em diversos pontos determinados da estrutura. Confira mais a respeito da análise de vibrações por imagem clicando aqui.

Além disso, é possível determinar qual é o modo complexo em que a estrutura está vibrando em poucas gravações ao redor do tanque. Para obter esse modo de vibração com métodos tradicionais de medição, como acelerometria, seria necessária a instalação de vários acelerômetros ao mesmo tempo ao redor de todo o costado. Isso seria inviável para o caso, devido ao tempo necessário para instalação dos sensores no tanque e tempo necessário para fazer o processamento dos sinais.

Na figura abaixo (Figura 3) é possível observar uma imagem amplificada da vibração do tanque capturada pela câmera IRIS.

Observou-se também que a vibração causava um levantamento do fundo do tanque em relação à base civil, conforme figura 4 abaixo:

Os dados de vibração coletados em campo foram usados para calibração de uma análise de vibração forçada pelo método dos elementos finitos (MEF). A análise MEF forneceu dados de deslocamento, tensão e deformação para todos os pontos do tanque, sendo possível mensurar os efeitos da vibração observada em campo na estrutura.

Uma análise de fadiga de alto ciclo da estrutura do tanque demonstrou que a condição de vibração medida em campo, é severa o suficiente para reduzir a vida útil do tanque. Caso o equipamento opere nessa condição por cerca de 200 horas, existe o risco de aparecimento de trincas nas soldas do costado, comprometendo a integridade estrutural do ativo.

Solução

A solução apresentada foi uma mudança no procedimento operacional do tanque. Para os níveis de polpa críticos para vibração, foi proposta uma redução da velocidade de giro do agitador. Esta medida afasta a frequência da fonte excitadora da frequência natural da estrutura, reduzindo em cerca de 40 vezes a vibração no costado do tanque. Com essa alteração, não se espera surgimento de trincas na estrutura durante a vida útil do ativo.

Vale destacar que essa simples modificação não gera impactos na produtividade da operação do cliente, visto que a nova velocidade selecionada para o agitador não compromete a qualidade de homogeneização da polpa. Além disso, evita os custos relacionados a instalação de reforços, que incluem tanto a construção desses, quanto o lucro cessante pela paralização do ativo.

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