En base a multitud de años de experiencia en el campo
de la inspección de tambores rotativos - en particular sobre hornos de clinker - los ingenieros de ZMP han desarrollado un
sistema de supervisión continuo de parámetros clave de este tipo de objetos.
Los principales supuestos del sistema fueron tales como que:
el usuario pudiese interactuar fácilmente
con el sistema, mientras que en paralelo, innovadoras y avanzadas herramientas analíticas y de diagnóstico operan en segundo plano, completamente independiente de la voluntad del usuario.
Como resultado, se creó un producto que incluye un software adaptado para su uso en smartphones, gracias
al cual el usuario es informado inmediatamente (vía SMS) sobre irregularidades significativas y/o anomalías
en las condiciones mecánicas del tambor rotativo, y que
al iniciar la aplicación móvil, el usuario puede ver los detalles preseleccionados, limitándose a mostrar la información más valiosa para tomar acciones
inmediatas y fiables.
el génesis de la idea
Inspecciones periódicas en tambores rotativos para evaluar su condición mecánica se realizan dependiendo de la importancia del equipo en la cadena de productiva, así como dependiendo de ritmo de desgaste de sus componentes, pero por lo general no más a menudo que cada pocos
meses y, en algunos casos extremos, incluso cada pocos años. Tal frecuencia brinda la oportunidad de evaluar
con precisión las condiciones de un objeto en un punto definido del tiempo y para condiciones de operación estrictamente definidas. Sin embargo, no da la posibilidad de evaluación continua, considerando los cambios en las condiciones de producción. Por lo tanto, tampoco proporciona,
lo que es igualmente importante, la posibilidad de situar
la génesis inequívoca de las causas y el momento de ocurrencia de los daños potenciales.
Esta limitación es retroactiva, p.ej. la imposibilidad
de capturar un punto específico en el tiempo, en el que se inició el defecto dado, es un inconveniente básico
de los diagnósticos periódicos realizados esporádicamente, y constituye una desventaja significativa en relación
con la monitorización continua.
Un tipo de complemento al monitoreo mecánico
de las condiciones de un tambor rotativo se usa cada vez más en sistemas de hornos rotativos, tanto para escanear
la temperatura de sus virolas como en sistemas adaptados para la medición continua de la migración de los aros.
En el primer caso, el sistema no nos proporciona ningún feedback sobre la influencia de distribución de temperatura de las virolas sobre las condiciones de operación de los elementos clave del horno. Desconocemos que valores podrían generar un efecto de manivela en el eje geométrico del horno y sus consecuencias en términos de esfuerzos sobre las virolas y/o sobre los elementos del sistema
de apoyo (aros, rodillos de apoyo). Igualmente no tenemos una imagen del impacto de una distribución irregular
de temperaturas en el perímetro de las virolas y su efecto en los componentes del accionamiento. Su efectividad
se ve por tanto limitada a evaluar las condiciones
del recubrimiento refractario interno e indirectamente,
de la calidad del proceso productivo.
En el caso de la medición de migración - que habitualmente se muestra sin relacionar la diferencia de temperatura entre la virola y el aro - tampoco calcula las tensiones
en el material de las virolas, p.ej. efectos asociados
de una excesiva migración (juego relativo bajo el aro -
causando ovalización) o de su ausencia (interferencia).
Estos sistemas de medición tan solo muestran la ausencia de holgura, pero no informan al usuario de qué tipo de tensiones genera un estrangulamiento. Es sobradamente
conocido que en caso de que el aro estrangule la virola, la tensión a la que se va a someter el material va alcanzar unos cientos de MPa y causara una inmediata deformación
permanente, o incluso su fallo, siendo además otra causa adicional de daño en el recubrimiento interior.
Esto nos muestra la imagen de un mercado en el que
tenemos que elegir entre la posibilidad de, empleando métodos muy avanzados y sofisticados poder evaluar
las condiciones mecánicas de un tambor rotativo, que
debido a los altos costes se emplean individualmente y
solo por empresas especializadas – a lo largo de periodos estrictamente definidos, o a través de sistemas que únicamente muestran información relativamente básica - monitorizando únicamente determinados parámetros básicos
de los hornos, principalmente relacionados con el proceso productivo, y en menor medida relacionado con el mantenimiento mecánico, y por supuesto sin ningún tipo
de análisis sobre la información proporcionada.
Este nicho de mercado y de competidores para ZMP, nos lanzo a desarrollar un sistema que combina el principio
de monitorización continua de determinados parámetros
de un horno con el simultaneo procesamiento de la información relativa a su mecánica, y por tanto
desde el punto de vista de la resistencia de cada uno de los componentes individuales de la maquina individual, donde los valores obtenidos, especialmente en términos de tensiones, se comparan sin ambigüedades con sus valores límite - aceptables para ese material.
construcción y principio de operación del sistema
El sistema está construido por módulos:
- unidad de control (cantidad = 1), que sincroniza
la velocidad de giro del objeto, arranca las mediciones del resto de los módulos, controla su correcto funcionamiento, almacena datos de estos y los envía al servidor donde se almacenan (de ZMP),
- unidad de medición tipo PIER (cantidad = número
de apoyos del tambor), que almacena "bajo petición"
de la unidad de control los datos proporcionados
por los sensores localizados en cada uno de los apoyos, donde de manera estándar se monitoriza:
- migración circunferencia del aro en relación a la virola (juego relativo bajo el aro indirecto),
- flexión dinámica de los ejes de los rodillos de apoyo (componente oculta del eje geométrico de las virolas),
- alabeo / cabeceo axial de los aros (bamboleo y expansión axial de la virola del horno),
- posición axial de los rodillos de apoyo (dirección del impacto axial de los rodillos de apoyo sobre la estabilidad del objeto),
- temperatura de las virolas (valores medios y distribución circunferencial),
- temperatura de los aros,
- temperaturas de los rodamientos de los rodillos de apoyo (a través de medidas directas o indirectas),
- unidad de medición tipo GR (cantidad= 1), que almacena "bajo petición" de la unidad de control los datos proporcionados por los sensores localizados en la transmisión, donde de manera estándar se monitoriza:
- excentricidad radial (run-out) de rotación de la corona (variación de los parámetros del engrane con el piñón),
- excentricidad axial (run-out) de rotación de la corona (alabeo axial y su posición respecto del piñón),
- vibración de los rodamientos seleccionados (valores como: RMS, picos, así como sus harmónicos).
Los datos (medidos por los módulos de medición) se transmiten y almacenan en la unidad de control, donde un software
compuesto por algoritmos analíticos que realiza el procesamiento de estos y como resultado obtenemos:
- tensiones en las virolas,
- tensiones en los ejes de los rodillos,
- tensiones en los aros,
- tensiones de Hertz en el área de contacto de aros y rodillos de apoyo, donde en cada caso distinguimos la fuente, pudiendo ser:
- cargas nominales,
- manivela (flexión) del eje geométrico del tambor,del eje geométrico de las virolas (componente oculta de la excentricidad) y los valores de las cargas adicionales generadas por la manivela,
- ovalización de las secciones bajo los aros, dependiendo del juego bajo el mismo (mostrando las tensiones en la virola).
Estas tensiones se comparan periódicamente con los valores admisibles para los materiales utilizados y, en caso
de exceder estos límites, el sistema genera mensajes
de aviso relevantes.
El sistema también calcula:
- juego bajo el aro, y en caso de ausencia de holgura, estimación de los valores de presión y tensiones asociados a esta interferencia aro-virola,
- flexiones dinámicas en los ejes de los rodillos de apoyo,
- valor de la manivela
- alabeo o cabeceo de aros y corona.
Los valores de estos parámetros también se comparan con sus valores permisibles, calculados principalmente a partir de dependencias de resistencia.
Los valores límite y los principios generales considerados para su determinación se proporcionan
en el Manual de Usuario (proporcionado con el sistema), conjuntamente con los detalles del sistema
componentes, así como su aplicación analítica,
se detallan en una completa formación que acompaña la integración del sistema en sus instalaciones.
tipos de avisos
El sistema está equipado con dos modos complementarios para la notificación al usuario de la aparición de un evento que supera los valores límites establecidos:
- mensajes SMS,,
- mensajes gráficos generados en la aplicación
(directamente en su smartphone).
Los SMS se envían a un grupo de usuarios designados (que ustedes señales como interesadas en seguir las condiciones del estado del horno), a lo que el sistema distingue dos tipos de notificaciones:
- aviso / alerta SMS – en el que se detalla información sobre un parámetro que se ha excedido o que ha
alcanzado un nivel crítico, predefinido en el sistema como un parámetro a supervisar,
- custom SMS – en el que se detalla información sobre un parámetro introducido por el usuario y que se ha excedido, siendo sus umbrales igualmente introducidos por el usuario.
Mensajes gráficos están diseñados para hacer mas fácil
a los usuarios encontrar en la app (en un smartphone)
los parámetros y los momentos en los que se superaron determinados umbrales.
Gracias al link que se envía conjuntamente con el SMS, puede acceder directamente a la aplicación que, tras identificarse, da la posibilidad de una visión más detallada
de los valores numéricos de todos los parámetros clave,
supervisados y calculados, incluida la visualización
de sus límites.
Los valores supervisados (medidos - calculados)
se disponen en columnas correspondientes a los apoyos
del horno y se colocan en marcos de colores, donde
el fondo y el color del marco significan respectivamente:
- fondo blanco / marco verde: sin objeciones al valor actual de un parámetro dado;
- fondo blanco / marco naranja: superación del nivel de alerta de advertencia para el valor actual de un parámetro dado;
- fondo blanco / marco rojo: superación del nivel de alerta crítica para el valor actual de un parámetro dado.
En el caso de las tensiones acumuladas (totales) calculadas para las virolas, los rodillos y los aros, debido a la importancia clave de este factor, además de cambiar el color
del marco, el color de fondo también cambia.
Después de hacer clic en un marco dado con un valor numérico de cualquier parámetro, el usuario tiene la oportunidad de revisar los datos históricos en forma de gráficos diarios, mensuales o anuales, en todos los casos
en el contexto de los valores límite.
La curva de crecimiento también se muestra en cada
grafico (línea negra en la parte superior).
Los gráficos diarios se enriquecen con símbolos adicionales: burbujas de mensajes que indican el momento en que el sistema genera (envía) un mensaje SMS (advertencia o nivel de alerta).
El usuario, cambiando la configuración del sistema, pero sólo en su perfil de usuario individual, tiene la opción
de detener la emisión de mensajes SMS. Esta posibilidad se muestra en el manual y la opciones del sistema.
beneficios del sistema, ventajas de la implementación
- información inmediata de cualquier riesgo de daño sobre los componentes individuales del objeto;
- acceso a datos que muestren el estado mecánico actual del horno desde cualquier parte del mundo, utilizando un smartphone o cualquier otro dispositivo equipado con un navegador web;
- seguridad de datos gracias a la identificación individual de usuarios andy la configuración de su perfil;
- fácil de interactuar y simplicidad en la manera en que esta mostrada la información al usuario;
- automatización de la medición y su integración con sofisticados métodos analíticos, incluyendo cálculos de resistencia, (actualmente el sistema más avanzado y especializado para el diagnóstico de hornos rotativos multisoporte desde el punto de vista de su mecánica);
- eliminación de los costes derivados (en horas) de trabajo de su equipo de diagnostico y/o de subcontratación de empresas especializadas, mientras se asegura un seguimiento continuo y completo del equipos;
- costos de implementación y mantenimiento relativamente bajos, con la opción de implementar el sistema en varias etapas;
- brinda posibilidad de una gestión racional de repuestos y consumibles, como resultado de la observación de tendencias de parámetros individuales del horno, que afectan en la fiabilidad de los componentes;
- una comprensión más completa del ritmo y las causas de los procesos de degradación de los componentes (desgaste, desregulación del sistema, etc.);
- una comprensión más completa de la relación entre los parámetros de objetos individuales y su estado mecánico (análisis de tendencias de correlación).
utilización
- hornos rotatorios de gran tamaño y multiapoyo (de tres o más aros) (aplicación típica);
- otros tambores rotativos, incluidos los objetos de 2 apoyos (solución que requiere una selección individual del rango de parámetros monitoreados y calculados);
etapas de implementación
- auditoría integral de la instalación en el rango
del sistema de apoyo, virolas y transmisión, incluyendo
la implementación necesaria de cálculos de resistencia de materiales, con el objetivo de:
- determinar el estado del objeto,
- establecer los límites de resistencia
para sus componentes individuales,
- determinar acciones de ajuste y/o de reparación,
cuestión que se recomienda implementar antes
de la instalación del sistema,
- preparación y presentación de una oferta, alcance
y precio final por las condiciones técnicas
de implementación del sistema acordadas;
- implementación del sistema incluyendo:
- instalación y calibración de sensores de medición,
- adaptación del software a las necesidades
de una determinada instalación,
- puesta en marcha del sistema,
- formación del personal del cliente en el ámbito de:
utilización del sistema, interpretación de los resultados,
operar y mantener correctamente el sistema,
- servicio y apoyo técnico total
(dependiendo de las condiciones acordadas);
- servicio post-venta (en los términos acordados en el contrato).
Debido a la política de protección de la propiedad intelectual, el contenido anterior se ha limitado al mínimo necesario. Información más detallada sobre los principios de funcionamiento e implementación de DrSmart se muestran durante una presentación física o remota.
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