Monitoreo del flujo de aceite circulante en un entorno de industria minera hostil

La clave del tiempo de funcionamiento de un sistema de cintas transportadoras de larga distancia es el mantenimiento de sus componentes mecánicos. Por ejemplo, las cajas de engranajes de las cintas transportadoras se lubrican con aceite. Si la cantidad de aceite es demasiado pequeña, la vida útil de los engranajes es más corta debido a que no se disipa el calor ni se lubrica lo suficiente, pero si la cantidad de aceite es excesiva, se crea una carga significativa. Para encontrar un nivel de aceite adecuado dentro de una caja de cambios, es necesario comprender el flujo.

En el siguiente estudio de caso se describe el uso de la tecnología de medición de flujo de precisión por parte de un importante productor de mineral de hierro de Australia Occidental. Esta aplicación requería medidores de flujo de turbina para vigilar el flujo del sistema de aceite circulante en condiciones difíciles en una instalación minera remota.

Contexto

Con sede en Melbourne, Australia, BHP Billiton es una de las empresas de recursos diversificados más grandes del mundo. La empresa tiene sus raíces en dos pequeños emprendimientos mineros, Broken Hill Proprietary (BHP) y Billiton, fundadas a mediados del siglo XIX. Billiton se convirtió en un importante productor de aluminio y alúmina, minerales y aleaciones de cromo y manganeso, carbón vaporizado, níquel y minerales de titanio. BHP se dedicaba a la producción de mineral de hierro, cobre, petróleo y gas, diamantes, plata, plomo, zinc y otros recursos naturales.

Las principales operaciones de mineral de hierro de BHP Billiton tienen su sede en la región de Pilbara, en el norte de Australia Occidental. Las instalaciones de producción comprenden un sistema integrado de siete minas interiores, más de 1,000 kilómetros de línea férrea, depósitos y dos instalaciones portuarias.

Las principales operaciones de mineral de hierro de BHP Billiton tienen su sede en la región de Pilbara, en el norte de Australia Occidental.

La mina de mineral de hierro del Monte Whaleback de BHP Billiton en Newman, Australia Occidental, se encuentra a 12 horas al norte de Perth. El complejo es la mayor mina de mineral de hierro a cielo abierto del mundo, con 1.5 kilómetros de ancho y más de 5 kilómetros de largo. En el futuro, la mina alcanzará una profundidad de 0.5 kilómetros.

Aplicación de la Caja De Cambios

En la minas de hierro, al igual que en otras operaciones mineras y de minerales, hay dos formas de trasladar el material desde la mina hasta la planta de procesamiento: camiones o cintas transportadoras de larga distancia. Como las minas se construyen en lugares más remotos, hay una tendencia a no utilizar camiones y a depender únicamente de sistemas de cintas transportadoras para trasladar el mineral.

Las averías mecánicas de las cintas transportadoras pueden causar importantes trastornos en la producción normal de una mina. La sustitución de uno de los muchos componentes del tren de transmisión de las cintas transportadoras puede requerir una interrupción prolongada, lo que cuesta millones de dólares en ingresos perdidos.

Una cinta transportadora de larga distancia mueve los materiales desde el pozo hasta la planta de procesamiento.

La caja de cambios es un componente crítico de la transmisión de la cinta transportadora y uno de los más caros de reemplazar. Para mantener el rendimiento a largo plazo, es esencial tener una lubricación adecuada. El aceite tiene dos propósitos principales: evitar que el equipo se desgaste prematuramente y mantenerlo refrigerado.

Además de lubricar, los sistemas de aceite circulante realizan otras funciones, como mantener los puntos de lubricación a una temperatura adecuada, filtrar las partículas de desgaste de los puntos de fricción y prevenir la corrosión.

Las instalaciones mineras dependen de la instrumentación de medición de flujo para supervisar los sistemas de aceite circulante para sus cajas de engranajes de cintas transportadoras de larga distancia. Esta aplicación requiere un medidor de flujo capaz de soportar temperaturas extremas, polvo y escombros, y amplios rangos de flujo de fluidos.

Elegir La Solutión Adecuada 

Para BHP Billiton, encontrar una solución sólida y rentable para el monitoreo del flujo de aceite fue esencial para el éxito del programa de mantenimiento preventivo de las cintas transportadoras de mineral de hierro. Los dispositivos de medición de flujo que se habían utilizado anteriormente con el sistema eran poco fiables y difíciles de mantener. No tenían una clasificación IP y requerían adaptadores especializados para la instalación. Lo que es peor, el personal del sitio tenía dificultades para ajustar la configuración del medidor a las condiciones cambiantes del aceite.

Los ingenieros de la mina de Mt. Whaleback decidieron reemplazar sus medidores de flujo con instrumentos que ofrecieran un rendimiento superior incluso en el duro entorno de la minería. Esto incluía tasas de flujo a 0...100 litros por minuto y temperaturas de funcionamiento del aceite de 60...80 °C. La fiabilidad fue clave en este caso debido a la remota ubicación de la mina.

BHP Billiton consultó con GTS Gauges, Transmitters, Switches Pty. Ltd. (Midvale, Australia Occidental) para que les ayudaran a seleccionar un medidor de flujo apropiado para su aplicación. GTS Gauges es una de las organizaciones distribuidoras de instrumentación más grandes de Australia Occidental, que suministra productos para aplicaciones de presión, temperatura, nivel, flujo, fuerza y velocidad.

Después de considerar tecnologías alternativas de medición de flujo, BHP Billiton eligió los medidores de flujo de turbina Blancett de Badger Meter. La compañía compró inicialmente dos de las unidades para pruebas y evaluación. Posteriormente, compró otros 24 medidores para usarlos en todo el sistema de cintas transportadoras de la mina.

El medidor de flujo de turbina Blancett modelo 1100, proporciona una precisión de ±1% de las temperaturas de lectura y operación de -150 °F...350 °F (-101 °C...177 °C).

Los medidores de flujo de turbina emplean un principio de medición de flujo probado y de alta precisión. El fluido que entra en el medidor pasa primero por una entrada de alisador de flujo que reduce su patrón de flujo turbulento. El fluido pasa entonces a través de la turbina, haciendo que las paletas giren a una velocidad proporcional a la velocidad del fluido. A medida que cada paleta pasa a través del campo magnético generado por la captación magnética del medidor, se genera un pulso de voltaje de CA. Estos pulsos proporcionan una frecuencia de salida proporcional a la velocidad del flujo volumétrico.

Los medidores Blancett fueron especialmente idóneos para esta aplicación debido a su construcción resistente. Utilizan una cubierta y un soporte de rotor de acero inoxidable 316, un rotor de acero inoxidable CD4MCU, y un eje de rotor y rodamientos de carburo de tungsteno resistentes a la abrasión. Estos materiales ayudan a los medidores a mantener la precisión y la integridad mecánica cuando se miden fluidos corrosivos y abrasivos.

Lo mejor de todo es que los medidores de turbina Blancett fueron fáciles de instalar y solo requirieron modificaciones mínimas para montarlos en las tuberías de los enfriadores de aceite de la caja de cambios.

Los medidores de turbina Blancett resisten condiciones duras en una mina de mineral de hierro.

Resultados Del Proyecto 

BHP Billiton trabajó estrechamente con GTS Gauges para especificar la solución correcta de medición de flujo para la aplicación de enfriamiento de aceite. El resultado del proyecto cumplió con los siguientes criterios de manera satisfactoria:

1. Los medidores de la turbina Blancett entregan mediciones precisas de flujo para prevenir fallas en la caja de cambios debido a la falta de aceite. Esto es esencial para asegurar la continuidad de las operaciones de producción.
2. La cabeza del monitor se puede cambiar sin tener que quitar el medidor de la turbina. De este modo, se pueden evitar las interrupciones de las cintas transportadoras, que requieren mucho tiempo y son potencialmente costosas.
3. Los medidores han proporcionado un servicio extendido sin problemas significativos, permitiendo un bajo costo total de propiedad.

A pesar de estar sujetos a condiciones severas de polvo y calor, los medidores de flujo de turbina Blancett siguen siendo precisos y fiables. "Nos encanta el sellado de las unidades. Cuando las abrimos, el interior todavía parece completamente nuevo", comentó Jason Watson, ingeniero de análisis y mejora de BHP Billiton, mantenimiento de planta fija.

Conclusión

El éxito de esta aplicación puede atribuirse a la amplia oferta de productos de Badger Meter, junto con la capacidad de consulta y la experiencia en la industria minera que aportó GTS Gauges.

Badger Meter aprovecha más de un siglo de experiencia en la medición de flujos y la tecnología avanzada comprobada para optimizar las aplicaciones más exigentes. Ofrece una amplia gama de productos, servicios y soluciones para medir y controlar el agua, el aire, el vapor, el aceite y otros líquidos y gases.

GTS Gauges mantiene un personal de ingenieros de aplicaciones y ventas dedicados, personal de apoyo interno y técnicos de servicio capacitados en fábrica para ayudar a los clientes con sus requerimientos.

Los enfriadores de aceite de la caja de cambios de BHP Billiton ahora funcionan como se esperaba y la solución de Badger Meter está superando las expectativas del cliente en un entorno de aplicación difícil.