Introdução

A revolução 4.0 presente nas indústrias possibilitou o desenvolvimento de novas técnicas e tecnologias para diversas áreas da engenharia. Além disso, uma das inovações que está se tornando cada vez mais popular é o uso dos sistemas de monitoramento em tempo real. 

Nesse sentido, este texto aborda um caso de sucesso da empresa no desenvolvimento de um sistema de monitoramento de uma recuperadora de minério do tipo roda de caçamba. Confira abaixo detalhes do trabalho!

Primeiramente, a principal função do sistema de monitoramento implementado é a garantia da estabilidade do equipamento de acordo com as normas. Conforme abordado anteriormente neste Blog, para que a máquina atenda às condições de estabilidade, é necessário que o índice calculado esteja dentro dos limites estabelecidos nas diretrizes regentes. Assim, para cada contexto de operação, o valor do coeficiente deve atender um fator de segurança.

Desenvolvimento

Inicialmente, a análise da estabilidade do sistema de giro, ou estabilidade local, foi feita monitorando a posição do centro de gravidade (CG). Em cada condição de operação, a localização cartesiana do CG em um sistema de coordenadas deve atender limites estabelecidos pelos fatores de segurança.

Em segundo lugar, para atender aos requisitos de estabilidade global, foi elaborado um fluxograma para determinar em qual caso de estabilidade a máquina está operando, conforme as condições de vento e vazão de material. Por exemplo, uma simplificação desse fluxograma está apresentada na Figura 1.

Figura 1: Fluxograma de estabilidade global. [1]

De acordo com a norma, é possível atribuir 3 coeficientes de segurança distintos, eles variam de acordo com a condição de operação, cada caso pode ser definido como:

• • Estabilidade Caso 1: indica que o sistema está estável para a condição normal de operação;

• • Estabilidade Caso 2: indica que o sistema está estável para uma condição anormal de operação;

• • Estabilidade Caso 3: indica que o sistema está estável para uma condição excepcional de operação.

Uma vez que os valores que delimitam as condições de fluxo de material e velocidade do vento são estipulados pelo projeto da máquina e pela norma, o sistema foi gerado de maneira em que esses parâmetros sejam configuráveis. Dessa forma, esses parâmetros podem ser alterados para adequação a outras máquinas e/ou cenários.

Posteriormente, após a definição desses casos e cenários, os sistemas de aquisição de dados foram inseridos e calibrados e a implementação da lógica do sistema no controlador lógico programável (PLC) foi feita. Com o intuito de facilitar a visualização do status da estabilidade da máquina, a Tela de Interface Homem Máquina(IHM), foi alterada.

Além disso, na IHM foi adicionado um indicador de estabilidade em tempo real da máquina. O indicador presente no canto superior esquerdo da tela, apresenta um triângulo verde para Estabilidade Caso 1, amarelo para Estabilidade Caso 2, e vermelho para Estabilidade Caso 3. A título de ilustração, a Figura 2 mostra o sinal presente na cabine de operação da recuperadora.

Figura 2: Indicador presente na tela IHM nos 3 casos de estabilidade. [1]

Ademais, o transportador de correia da lança e a roda de caçamba também foram contemplados com indicadores em tempo real.  Quando verde, indica que o equipamento está parado. Quando amarelo piscando, indica que o equipamento está com defeito. Quando vermelho, indica que o equipamento está operando.

Igualmente, a Kot realizou a alteração no sistema de monitoramento supervisório da sala de controle visando apresentar todas as informações referentes à integridade operacional da máquina. Nesse sentido, duas telas foram desenvolvidas.

• • Tela principal: a tela principal contém todas as informações da máquina. No canto superior esquerdo são apresentadas as informações dos esforços nos apoios da empilhadeira recuperadora. No canto superior direito são apresentadas as informações de estabilidade do sistema, com barras gráficas e gráficos de tendência. A Figura 3 mostra uma captura dessa tela.

Figura 3: Sistema supervisório com valores simulados. [1]

• • Tela de configuração: a segunda tela criada é a tela de entrada dos dados de configuração da máquina.

Conclusão

Em uma postagem recente, discutiu-se sobre a verificação matemática e computacional da estabilidade de máquinas de pátios. Assim sendo, utilizando deste conceito e em linha com a indústria 4.0, a Kot desenvolveu um sistema capaz de monitorar em tempo real os dados de estabilidade.

Como resultado, a implantação dessa tecnologia é capaz de agregar diversos benefícios à operação, uma vez que existe um maior controle do ativo monitorado e pode-se evitar eventos indesejáveis, contribuindo, portanto, para o aumento da segurança, redução de impactos ambientais ao mesmo tempo em que se pode aumentar a produtividade da mina.

Em síntese, o conceito de Mineração do Futuro (mine of the future) consiste justamente em automatizar processos, oferecendo a possibilidade de uma atuação preventiva nos equipamentos. É nesse contexto em que a Kot oferece o serviço de monitoramento de estabilidade, permitindo que clientes possam impulsionar os resultados dos seus negócios. 

Se você, assim como nossos mais de 150 clientes, busca soluções de engenharia para a sua operação, consulte nossa equipe e conheça nossos serviços. Somos, desde 1993, especialistas em desenvolver soluções de engenharia por meio da utilização de métodos computacionais.

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1. Qual foi o equipamento focado no estudo de caso e o objetivo principal do projeto?

O projeto foi aplicado em uma recuperadora de minério do tipo roda de caçamba. O objetivo principal consistiu em desenvolver e implementar um sistema de monitoramento contínuo em tempo real para garantir que o equipamento opere rigorosamente dentro dos coeficientes e fatores de segurança de estabilidade exigidos pelas normas técnicas.

2. Como o sistema diferencia e avalia a estabilidade local e a estabilidade global?

• Estabilidade Local: É verificada no sistema de giro através do rastreamento cartesiano da posição do Centro de Gravidade (CG) do equipamento, garantindo que ele permaneça dentro dos limites geométricos seguros;

• Estabilidade Global: É determinada por meio de uma matriz lógica baseada nas condições dinâmicas de operação, correlacionando a velocidade do vento no local com a taxa/vazão de material transportado.

3. QUAIS SÃO OS TRÊS CASOS DE ESTABILIDADE DEFINIDOS PELAS NORMAS TÉCNICAS?

Conforme a regulamentação regente, a estabilidade é enquadrada em três faixas operacionais, cada uma com um fator de segurança distinto:

• Estabilidade Caso 1: Indica que a máquina está operando de forma estável sob condições normais de trabalho;

• Estabilidade Caso 2: Indica estabilidade mantida sob uma condição anormal de operação;

• Estabilidade Caso 3: Indica estabilidade mantida sob uma condição excepcional de operação.

4. Como as informações de estabilidade são exibidas para o operador dentro da cabine (IHM)?

Na Interface Homem-Máquina (IHM) da cabine de operação, adicionou-se um indicador visual sinalizado por triângulos coloridos:

• Verde: Estabilidade Caso 1 (Condição Normal);

• Amarelo: Estabilidade Caso 2 (Condição Anormal);

• Vermelho: Estabilidade Caso 3 (Condição Excepcional).

Além disso, foram incluídos sinalizadores de status operacional para o transportador de correia da lança e para a roda de caçamba (indicando parada, defeito ou funcionamento).

5. Quais recursos foram disponibilizados no sistema supervisório da sala de controle?

O sistema supervisório da central de controle recebeu duas telas estruturadas:

• Tela Principal: Exibe uma visão geral da máquina, apresentando os esforços de carga nos apoios do equipamento no canto superior esquerdo e gráficos de tendência e barras de estabilidade no canto superior direito;

• Tela de Configuração: Permite aos engenheiros a entrada de novos parâmetros e limites de calibragem.

6. O sistema pode ser reconfigurado para outras máquinas de pátio?

Sim. Como as vazões operacionais e os limites de resistência ao vento variam dependendo do ativo e da norma aplicável, o sistema foi projetado com parâmetros inteiramente configuráveis. Isso permite adaptar a mesma lógica de CLP e telas supervisórias para empilhadeiras, outras recuperadoras ou pontes rolantes de pátio.

7. Quais são os benefícios do monitoramento de estabilidade no contexto da “Mineração do Futuro”?

A automação do monitoramento de estabilidade transforma a gestão de ativos ao permitir uma atuação preventiva e preditiva antes que limites críticos sejam atingidos. Isso reduz drasticamente o risco de tombamentos ou acidentes operacionais, minimiza potenciais impactos ambientais, evita paralisações não planejadas e aumenta a produtividade global da mina.

Referências:

[1]  Acervo Kot Engenharia.